許雁超 白桂秋 張樹(shù)偉 董秀艷

(1.河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦，河北 秦皇島，066501； 2.河鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，河北 唐山，063000)

0 引言

廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)拓工程于2012年5月1日起正式開(kāi)工，斜坡道主巷道距離設(shè)計(jì)4 046 m還差90 m尚未完工，截止到2019年6月底，主井溜破系統(tǒng)與地面井塔樓等輔助工程還未施工。開(kāi)拓工程進(jìn)度嚴(yán)重滯后，過(guò)渡減產(chǎn)期已經(jīng)被迫延遲至2021年12月。屆時(shí)廟溝鐵礦將面臨轉(zhuǎn)地下工程進(jìn)度滯后、資源銜接、尾礦堆排與尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用等諸多問(wèn)題，而其關(guān)鍵問(wèn)題就是尾礦的綠色處置問(wèn)題，即尾礦的堆排和尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。

1 尾礦庫(kù)及尾礦堆存現(xiàn)狀

據(jù)2009年深部補(bǔ)充地質(zhì)勘探報(bào)告，廟溝鐵礦轉(zhuǎn)地下開(kāi)采后預(yù)計(jì)服務(wù)年限約為19年，現(xiàn)礦山正在使用的二期馬糞溝尾礦庫(kù)，于1995年正式投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)總庫(kù)容2 210.5×104m3,按現(xiàn)在的年排尾量及壩高庫(kù)容曲線圖進(jìn)行計(jì)算，二期尾礦庫(kù)只能服務(wù)到2024年底。鐵礦體傾角平均為80°，屬急傾斜礦體。0線以南礦體厚60～120 m，0線以北礦體厚35～100 m。2011年，設(shè)計(jì)部門(mén)根據(jù)礦床特征設(shè)計(jì)采用安全、高效、低成本的無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采，但在目前綠色環(huán)保、新建或擴(kuò)建尾礦庫(kù)的審批愈加嚴(yán)格的新形勢(shì)下，礦山能否正常開(kāi)采首先取決于能否妥善解決尾礦的堆排問(wèn)題和尾礦的開(kāi)發(fā)問(wèn)題。尾礦的堆排問(wèn)題主要是指尾礦堆存選址和尾礦堆排關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；尾礦的開(kāi)發(fā)問(wèn)題主要是指尾礦開(kāi)發(fā)決策、方式選擇及市場(chǎng)問(wèn)題。

2 尾礦綠色處置方案初步探討

2.1 增加二期尾礦庫(kù)庫(kù)容

在現(xiàn)有尾礦庫(kù)基礎(chǔ)上增加庫(kù)容1 600×104m3，即在600 m標(biāo)高以上增加壩高70 m，該方案涉及到尾礦庫(kù)下游多個(gè)村莊的搬遷招工問(wèn)題、上游征地及祖山旅游區(qū)公路遷移征地再修建問(wèn)題，雖然增加設(shè)施少、建設(shè)周期短、投資不算大、但征地難、搬遷難、改道難、擴(kuò)容審批更難。

2.2 新建尾礦庫(kù)

依據(jù)轉(zhuǎn)地下初步設(shè)計(jì)，1 600×104m3新建尾礦庫(kù)需征地約900畝，礦區(qū)周邊符合新建尾礦庫(kù)容量要求的只有龍?zhí)稖希執(zhí)稖系靥幍V區(qū)西部，距離礦辦公區(qū)只有0.8 km，溝內(nèi)耕地面積約占總面積40%。該方案耕地面積所占比例超過(guò)國(guó)家30%的要求標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)時(shí)間需3年、基建及征山地投資約2 億元；結(jié)合2019年3月河北省安監(jiān)局指示：“堅(jiān)決不批新的頭頂庫(kù)”、“堅(jiān)決不批新建獨(dú)立選礦廠尾礦庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目”，若廟溝鐵礦地下開(kāi)采新建尾礦庫(kù)選址龍?zhí)稖?，則耕地面積所占比例不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)周期長(zhǎng)、投資比較大、行政審批比較難。

2.3 覆蓋層上方尾砂堆排

高效回收利用現(xiàn)有排土場(chǎng)，將廢石回填至露天采坑形成覆蓋層，并在其上方堆排尾礦砂。2016～2017年，對(duì)無(wú)底柱分段崩落開(kāi)采條件下覆蓋層上方尾砂堆排關(guān)鍵技術(shù)(如：覆蓋層上方尾砂堆排條件下覆蓋層空間移動(dòng)控制技術(shù)、覆蓋層合理厚度問(wèn)題、覆蓋層斷裂防治問(wèn)題、防滲流問(wèn)題、防泥石流問(wèn)題、覆蓋層結(jié)拱處理問(wèn)題)進(jìn)行了深入研究。上述方案雖能解決尾礦堆排難題，但投資比較大，技術(shù)比較復(fù)雜，還存在人造泥石流隱患風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)國(guó)家環(huán)評(píng)與安評(píng)有一定難度。

2.4 尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用

提出以下措施進(jìn)行尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用：1)進(jìn)行“露天轉(zhuǎn)地下尾礦庫(kù)尾砂高效綠色開(kāi)發(fā)研究”項(xiàng)目可行性研究。2)爭(zhēng)取地方各級(jí)政府、安監(jiān)及環(huán)保部門(mén)的大力支持。3)已經(jīng)進(jìn)詳細(xì)進(jìn)行尾砂物理化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)研究(主要化學(xué)成分、粒度組成等)，對(duì)有關(guān)尾砂開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵元素及化合物SiO2、TFe、Fe3O4、Fe2O3、Na2O、K2O、S進(jìn)行含量精準(zhǔn)測(cè)定。4)可考慮尾砂回采設(shè)計(jì)。5)產(chǎn)品生產(chǎn)方案：自己加工。需要新建尾砂加工系統(tǒng)，增加再選設(shè)備(濃密機(jī)等)與利用一期主廠房相結(jié)合，投資約800 萬(wàn)元，生產(chǎn)的全尾砂粒徑分為粗、中、細(xì)、超細(xì)(泥粒級(jí))四個(gè)粒級(jí)，進(jìn)行全尾砂外銷(xiāo)，直接取砂。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目可研、壩體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、環(huán)評(píng)及回采設(shè)計(jì)后，由庫(kù)中直接取砂外銷(xiāo)。取砂時(shí)必須做到分區(qū)采砂、分區(qū)排尾?？刹捎蒙钏缮肮に?即利用采砂船配高負(fù)壓吸沙泵)，安裝能活動(dòng)的剛性吸砂管道，通過(guò)水下造漿新工藝實(shí)現(xiàn)采砂效果，確保采砂濃度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。6)產(chǎn)品銷(xiāo)售方案：粗粒尾礦砂做為建筑材料外銷(xiāo)，中細(xì)粒尾礦砂制作路磚與透水磚，泥粒級(jí)尾礦砂加工成某種活性物質(zhì)用于制造業(yè)，該方案雖能解決尾礦堆排難題，但對(duì)市場(chǎng)的依賴(lài)性較強(qiáng)，在市場(chǎng)供過(guò)于求時(shí)會(huì)帶來(lái)尾礦砂無(wú)處堆存的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 優(yōu)化采礦方法

以充填法替代無(wú)底柱分段崩落法，國(guó)內(nèi)外早已有先例。此方案不僅浪費(fèi)了無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采設(shè)計(jì)與工程投資7 億元，而且需要新建尾礦充填站、尾礦排放設(shè)施及增加日常生產(chǎn)輔助原材料，增加投資成本及生產(chǎn)成本，具體存在以下4個(gè)問(wèn)題：1)總投入增加，與其他礦山相類(lèi)比，充填法采礦不但成本比無(wú)底柱分段崩落法每噸多30元左右，依5 200 萬(wàn)t的資源儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)地下開(kāi)采總生產(chǎn)成本會(huì)增加約15.6 億元，還需投資約6 000 萬(wàn)元新建地下充填站及尾礦排放設(shè)施。2)采選能力下降，干選拋廢后入磨礦量約為230 萬(wàn)t/a，地采實(shí)際廢石混入率較大，以破碎干選拋廢20%～25%計(jì)算，地采的生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)達(dá)到300 萬(wàn)t/a才能與選廠匹配，而充填法的理論生產(chǎn)規(guī)模僅為200 萬(wàn)t/a。那么若采用充填法采礦，將滿(mǎn)足不了選廠供礦需求。3)綜合回采率降低，對(duì)急傾斜厚大礦體采用充填法采礦時(shí)，因盤(pán)區(qū)永久性保安礦柱的存在，回采率一般低于80.2%。4)存在采礦安全隱患，雖然無(wú)底柱分段崩落采礦安全高效，各個(gè)進(jìn)路內(nèi)工作環(huán)境都比較安全，但充填法采礦在回收礦柱時(shí)需在尾砂充填體附近作業(yè)，有部分鑿巖與出礦作業(yè)面也臨近充填體，所以充填采礦工藝也有一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

綜上分析，新建尾礦庫(kù)、增加二期尾礦庫(kù)庫(kù)容和覆蓋層上方尾砂堆排三個(gè)方案上雖都能解決尾礦堆排難題，但都存在國(guó)家行政審批難的問(wèn)題；充填法替代無(wú)底柱分段崩落法不僅降低回采率、而且充填采礦工藝也有一定安全風(fēng)險(xiǎn)；而尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用方案投資少、見(jiàn)效快、安全風(fēng)險(xiǎn)也比較小，但存在市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。建議在充分考慮市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的前提下采用尾礦綠色開(kāi)發(fā)利用方案將從根本上徹底解決礦山未來(lái)尾礦堆排難題。

3 結(jié)語(yǔ)

為扎實(shí)推進(jìn)鐵礦山尾礦綠色處置戰(zhàn)略，樹(shù)立“大環(huán)保”的系統(tǒng)治理思路，提出以下措施：

1)加強(qiáng)組領(lǐng)導(dǎo)與織協(xié)調(diào)。礦山成立尾礦資源綠色處置產(chǎn)業(yè)發(fā)展辦公室，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)政策、管理措施的協(xié)調(diào)，共同推進(jìn)規(guī)劃實(shí)施和產(chǎn)業(yè)對(duì)接。組建由多學(xué)科、多領(lǐng)域高層專(zhuān)家參與的尾礦綠色處置科技創(chuàng)新專(zhuān)家委員會(huì)，為規(guī)劃實(shí)施提供戰(zhàn)略決策和技術(shù)咨詢(xún)。2)加強(qiáng)政策研究和對(duì)接。研究制定尾礦資源化處置實(shí)施方案，推動(dòng)礦山非礦事業(yè)發(fā)展。3)發(fā)揮政府引導(dǎo)作用。依托河北工業(yè)大學(xué)尾礦資源研究中心、河北睿索固廢工程技術(shù)研究院和省部共建尾礦資源化綜合利用技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，開(kāi)展關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)新技術(shù)、新生產(chǎn)工藝、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)推廣和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，并給予資金支持，建立有效的資金保障體系，形成較寬的融資渠道。4)發(fā)揮信息平臺(tái)作用，實(shí)現(xiàn)尾礦綠色處置信息的共享。建立大宗尾礦綜合開(kāi)發(fā)利用信息平臺(tái)，把尾礦綠色處置的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化存儲(chǔ)、傳輸、表達(dá)和深加工，并應(yīng)用于各個(gè)綠色處置環(huán)節(jié)的管理和決策之中，以實(shí)現(xiàn)尾礦綠色處置的系統(tǒng)優(yōu)化，提高資源的綜合利用率、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)礦山綜合效益最大化，促進(jìn)尾礦綠色處置先進(jìn)適用技術(shù)加快向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。