尾矿治理方案.doc

矿山治理
我国的山区面积广大,包括山地、崎岖的高原和丘陵,约占全国陆地面积的三分之二.山区在采矿方面优势较大，但若是矿区保护环境不利，也容易引起地质灾害.
因矿山开采对环境的破坏分为：地质损毁、环境污染、景观损毁三大类情况.所以废弃矿山的治理技术也就围绕这三部分展开。
在矿山开采中无论是否是露天矿,造成地表受开采沉陷影响的一个明显的损毁特征是地表出现裂缝，严重时还将有塌陷台阶出现，地表裂缝发生的地段主要集中分布在煤柱、采区（盘区）边界的边缘地带，以及每层浅部地带。在治理修复中常采用充填工程处理。 对地表裂缝填堵与整治、对沉陷台阶进行土地平整，以恢复原土地功能，防止水土流失.
塌陷地充填复垦土地综合利用技术，一般是利用土壤和容易得到的矿区无污染的固体废弃物，如煤矸石、坑口和电厂的粉煤灰、露天矿排放的剥离物、尾矿渣、垃圾、沙泥、湖泥、水库库泥和江河污泥等来填充采矿塌陷地，恢复设计地面高程来综合利用土地。塌陷地其应用条件是有足够的充填材料且充填材料无污染或可经济有效地采取污染防治措施。
挖深垫浅复垦技术是利用沉陷较深，有积水的高、中潜水位地区,且水质适宜于水产养殖,将塌陷区在季节性积水较深区域在旱季进行挖深取土,并将土填在塌陷较浅的区域,然后将较浅区域复垦为耕地，较深区域就势建塘养鱼,塘边坡地栽树种草的一种工程技术方法.
挖深垫浅法操作简单、适用范围广、经济生态效益显著挖深垫浅常用的工程措施主要包括泥浆泵抽取法或推土机搬运法。采用挖深垫浅进行土地复垦时,表土是否剥离还取决于塌陷区土壤的理化性质，挖深垫浅的深度必须适宜。
研究表明地表塌陷区域深度在1.5一4m范围内易于采用挖深填浅进行综合治理，在塌陷深度<1。5和>4。0的区域不宜进行挖深垫浅作业，对于地下水位埋藏较浅的区域，如地下水位小于2m，可在1。5～3。0m之间的塌陷区内进行挖深垫浅,如地下水位大于2m,可在2。0m～4。0m之间进行挖深垫浅，其挖深和垫浅原则上不应超过2m。原则上挖深和垫浅部分应基本上保持挖方和填方工程量的平衡。垫浅部分用于农业种植的耕地，一般应高于地下水位0sm，以防止渍涝对农作物的伤害，其防洪标准一般不应小于5年一遇洪水标高。
一、地质灾害产生因素
1、采矿时对地下水必须进行疏干排水,甚至要深降强排。由此而出现了一系列的地质灾害问题.
首先是矿井突水事故不断发生。许多煤矿的上覆和下伏地层为含水丰富的石灰岩，特别是石炭二叠纪煤系地层，不仅煤系内部有含水性强的地层，其下伏为巨厚的奥陶纪灰岩。这些矿床随着开采的延伸,地下水经深降强排,产生了巨大的水头差，在一些构造破碎带和隔水薄层的地段，煤层承受到来自下部灰岩地下水的高水压,威胁着矿井和职工生命的安全。其次是由于疏干排水,使许多岩溶充水矿区引起地面塌陷,严重影响地面建筑、交通运输以及农田耕作与灌溉.各矿区附近均有地面塌陷现象,水位下降很多，使厂矿、工业和生活供水原有系统发生吊泵,形成无法供水的局面。再次是某些矿山由于排水,疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石化和沙化、水土流失、荒漠化严重,生态环境遭到破坏。
2、其他因素
    矿山地质灾害诱发因素很多,有些是开采过程中难以避免的,如开采深度的增加，使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害;有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的,如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等,非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害;有的矿山片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机,摒弃常规如采富弃贫、求近避远，结果为后期发展埋下灾害隐患;曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型矿山造成严重干扰和资源、环境破坏。
二、矿山地质灾害的主要类型     
矿山地质灾害种类繁多，按成灾与时间的关系,可分为突发性矿山地质灾害(如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等)和缓发性矿山地质灾害（如采空区的地面变形、环境污染等）。但最常见的是以灾害的空间分布和成因关系分类。  
1、岩土体变形灾害
   （1)矿山地面和采空区塌陷 地面塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区,若保留矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力，就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅，产状较平缓的矿区(如煤矿)，地面塌陷的现象更为常见.矿体埋藏相对较深的地下开采矿山，如果不能及时回填和崩落采空区，当其达到一定规模就会产生大面积塌陷.此外,在岩溶分布区，还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕地资源、建筑物，毁坏道路、水库,还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁,或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内，造成淹井事故，直至停工停产.
（2） 采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩 主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成，这种灾害多发生在露天开采的非金属矿山和建材矿山.
（3) 坑内岩爆 坑内岩爆又称矿山冲击，这是因矿坑周边和顶底板围岩，在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面，即有可能产生岩石地应力的骤然释放，导致岩石大量破裂成碎块，并向坑内大量喷射、爆散，给矿山带来危害和灾难。
（4)采矿诱发地震 因采矿活动而诱发的地震，震源浅、危害大，小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环.
（5）  场库失稳 场库失稳主要是由于尾矿坝溃决崩塌继而形成泥石流造成的危害.尾矿坝崩坝事故常给矿区居民生命财产带来巨大危害，同时也给环境造成巨大破坏和污染。
2、地下水位改变引起的灾害
（1)矿坑突水涌水 这是最常见的矿山灾害,突发性强、规模大，后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足，采掘过程中打穿老窿，贯穿透水断层，骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人员伤亡灾难.
(2)坑内溃沙涌泥 这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞，常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞，机器、人员被泥沙所埋，严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。
（3） 环境污染 环境污染是矿山灾害的另一种重要形式.因采矿、选矿产生的“三废”物质，由于未经有效处理就被排放到江河湖海中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
3、矿体内因引起的灾害
（1)瓦斯爆炸和矿坑火灾 这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良，使瓦斯积聚发生爆炸，造成井下作业人员伤亡，矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外，也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热，在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年，其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡，田地荒芜，环境严重恶化。
(2） 随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下，矿山因含硫量高，开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣，严重影响了有关矿山的正常生产。
4、 矿山地质灾害的防治措施  
 (1)重点防治区防治措施。合理设计边坡参数，加强边坡监测，建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形，建议做专门的工程地质勘察。对于原有的灾害点，做好边坡加固和预防工作，尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计，作好挡墙设计，设置拦渣坝，防止泥石流的产生。并充分、合理利用渣场，严禁随意弃渣（特别在公路沿线）.对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护，做到边开采边支护，防止因矿顶坍塌、冒顶等而产生的危害，尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。作好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。设置监测点，作好监测记录与分析工作,确保在易于发生灾害地段防患于未然。开采结束后,对矿区进行统一规划,计划进行矿山复垦工作,恢复矿山生态功能。
（2）次重点防治区防治措施在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣，可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失，可能形成坡面泥石流，可能有滚石和飞石危害。科学合理设计边坡参数，并进行合理支护和加固,边坡上方应设置排水沟，做好地表挡排水措施。加强工地管理,合理堆放弃渣，严禁随意弃渣；在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施:开采结束后，将弃渣场扒平覆土，植树还林，恢复植被。
(3)一般防治区防治措施。区内无主要建筑物和工程项目建设,主要可能因地表岩体的破碎而造成水土流失.应严禁越界开采，减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。
（4）地质环境恢复方案及措施。为防止水土流失和恢复植被和景观，矿山须规划进行矿山复垦工作，以恢复矿山生态功能.开采弃渣切勿胡乱堆放，必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内，在开采过程中，有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土、植草种树。
三、尾矿
1、简介：选矿中分选作业的产物之一,其中有用目标组分含量最低的部分称为尾矿.在当前的技术经济条件下,已不宜再进一步分选。但随着生产科学技术的发展,有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值。尾矿并不是完全无用的废料，往往含有可作其他用途的组分,可以综合利用.实现无废料排放，是矿产资源得到充分利用和保护生态环境的需要。
2、尾矿的价值：如广西南丹的锡多金属矿有 61个尾矿库,在总量2522万吨的尾矿中,含有大量的有色金属锡、锑、铅、锌、银、金、铟、镉以及非金属矿砷、硫等，品位都在国家工业品位指标之上，有些已达到大型或特大型，规模初步测算有30亿元人民币的资源量。如果借助选矿技术的新发展,将这些金属回收，不亚于建立一个新矿山。四川攀枝花铁矿的尾矿中含有铜、镍、钛、钒等十几种有益组分，相当于一座大型有色金属矿山。而非金属矿如煤矿的煤矸石和其他围岩等也都是有用物质，而且是已经采掘到地面，堆聚到一起的财富。
3、尾矿开发利用措施
为进一步做好尾矿资源开发利用工作,建议采取以下措施：一、要制定和落实相关政策,支持企业开展技术攻关和技术改造;同时落实减免资源税费等优惠政策，引导和鼓励社会和企业资金投入尾矿等资源利用.二、要加强尾矿综合利用的技术创新，研发先进技术、先进设备、先进工艺，加快研究成果转化。三、是使用好中央财政资金，重点支持大型企业、大型矿区的尾矿和"废渣”中的资源利用工作，发挥引导示范作用.四、是加强开发准入管理，制定和完善矿业开发企业准入和监管的标准,推进企业结构调整，做强做大矿业企业。五、是要加强尾矿开发利用中的安全生产管理工作，防止发生安全生产事故。
4、尾矿处理技术
尾矿是指矿山企业在选矿完成后排放的废渣矿渣，多以泥浆形式外排,日积月累形成尾矿库。尾矿库占地面积大,而且极具安全隐患，另外在尾矿库中富含的选矿药剂尾矿的水渗透到地下，对环境、地下水也会造成极大的污染。因此选矿尾矿处理是摆在矿山生产者面前的一大问题。
尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的"废弃物"，但其中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等,是宝贵的二次资源,当技术、经济条件允许时，可再次进行有效开发.尾矿制砂利润丰厚，尾矿如何处理呢？
目前,对尾矿的处理方法一般是作为矿山地下开采采空区的充填料，即水砂充填料或胶结充填的集料；或者有的直接在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。其实尾矿最具经济效益的处理方法还是尾矿制砂和作为建筑材料的原料,例如经过处理的尾矿可以作为水泥、瓦、加气混凝土、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料等的原料,为尾矿砂可以替代一部分的机制砂用来制作混凝土、修筑公路、路面材料等.
国内外目前对尾矿资源的综合利用可以概括为下列几种途径:
（1)首先要尽量做好尾矿资源有用组分的综合回收利用,采用先进技术和合理工艺对尾矿进行再选,最大限度地回收尾矿中的有用组分，这样可以进一步减少尾矿数量。有的选矿厂向无尾矿方向发展.
(2）尾矿用作矿山地下开采采空区的充填料，即水砂充填料或胶结充填的集料。尾矿作为采空区的充填料使用，最理想的充填工艺是全尾矿充填工艺，但目前仍处于试验研究阶段。在生产上采用的都是利用尾矿中的粗粒部分作为采空区的充填料.选矿(皮带输送机)厂的尾矿排出后送尾矿制备工段进行分级，把粗砂部分送井下采空区，而细粒部分进入尾矿库堆存。这种尾矿处理方法在国内外均已得到应用.
(3）用尾矿(制砂机)作为建筑材料的原料:制作水泥、硅酸盐尾砂砖、瓦、加气混凝土、铸石、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料、微晶玻璃、溶渣花砖、泡沫玻璃和泡沫材料等。
（4）用尾砂修筑公路、路面材料、防滑材料、海岸造田等。
(5）在尾矿堆积场上覆土造田,种植农作物或植树造林.
（6）把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内,这是多数选矿厂目前最广泛采用的尾矿处理方法。
5、尾矿池水处理技术
水处理技术：尾矿池是大容积的沉淀-贮存池，可以利用地形设置在峪谷、坡地、河滩或平地上，以堤坝围筑而成。池内设置排水井和排水管，或沿边缘开设排水沟，尾矿水在池内澄清净化后溢流排出。尾矿水中的悬浮物沉淀在池底部贮存。废水在池内至少停留一昼夜。此法可有效地去除废水中的悬浮物，重金属和浮选药剂含量也有所降低。停留时间愈长，处理效果愈好。尾矿池溢流水可循环使用。重选、磁选和单一金属矿的简单浮选,对水质要求不高,水循环利用率可达80％，或完全不排水。当尾矿颗粒极细以及部分呈胶体状态，可向尾矿水中投加混凝剂以加速澄清过程和提高处理效果.如在尾矿水中投加石灰，可去除60～70％的黄药和黑药。
尾矿池上清液如达不到排放标准时，应作进一步处理.常采用的处理方法有：①去除重金属可采用石灰中和法和焙烧白云石吸附法。去除 1毫克铜需石灰0.81毫克，1毫克镍需石灰0.88毫克，pH要求控制在8.5以上。用粒度小于 0.1毫米的焙烧白云石吸附可去除铜、铅离子。去除1毫克铜需白云石25毫克，1毫克铅需白云石2.5毫克.②去除浮选剂用矿石吸附法，采用铅锌矿石可吸附有机浮选剂，去除1毫克有机浮选剂需铅锌矿石200毫克。用活性炭吸附法处理更为有效，但价格昂贵.③含氰废水主要采用化学氧化法，如漂白粉氧化法;也可用硫酸亚铁石灰法和铅锌矿石法除氰，每克氰加200克矿石，可去除简单氰化物约90％，或复合氰化物约70%.高浓度含氰废水可以回收氰化钠。
6、我国矿山尾矿综合利用现状
 近年来,科技的不断进步为尾矿的综合利用及治理奠定了坚实的技术基础。由于尾矿成分复杂、分布不均,也因地域的不同导致其中有价组分的种类及含量差别很大,所以尾矿的综合利用要具体问题具体分析。目前我国尾矿的综合利用主要集中在以下几个方面. 
　　尾矿再选—--从尾矿中回收有价成分。开展尾矿再选是提高资源利用率的重要措施，也有利于减少尾矿的排放.我国尾矿再选技术发展非常迅速，其中攀枝花铁矿每年从铁尾矿中回收V、Ti、Co、Sc等多种有色金属和稀有金属,回收产品的价值占矿石总价值的60％以上;江西德兴铜矿通过尾矿再选年回收硫精矿l000 吨、铜9。2吨、金33。4千克，产值达1300多万元；陕西双王金矿从尾矿中回收硫精矿产值达3。4亿元，又从尾矿回收钠长石精矿，使其产值超过金。从尾矿再选所取得的成果可以看出,该技术不仅提高了资源的回收率,也给企业带来巨大的经济效益. 
　　尾矿用作建筑材料。中国地质科学院尾矿利用技术中心从20世纪80年代起一直致力于尾矿的综合利用研究,目前已拥有多项研究成果,如免烧尾矿砖、砌块、瓦、轻质材料、微晶玻璃等.该院在北京通州开发区建了一个生产实验基地，年可生产微晶玻璃8000平方米～10000平方米，年创效益上百万元,尾矿加入量达50％。同时,该院还协助凌源建立了一条陶粒生产线，年产量18000立方米，其中尾砂用量50%~80％;利用高钙镁型铁尾矿生产出来的高级饰面玻璃，其主要性能优于大理石，而尾矿加入量也达到70％～80％.另外，普通墙体砖是建筑业用量最大的建材之一，其技术简单、投资少，也是尾矿综合利用有效的途径之一。 
　　尾矿用于制作肥料.有些尾矿中含有多种植物生长所需要的微量元素，这些尾矿经过适当的处理可制成用于改良土壤的微量元素肥料。我国有些尾矿中含有一定量的磁铁矿,将这样的尾矿进行适当的磁化处理后施入土壤中，可以改善土壤的性能,从而达到增产的效果。马鞍山矿山研究院曾将磁化尾矿加入到化肥中制成磁化尾矿复合肥，并建成一座年产1万吨的磁化尾矿复合肥厂。但这些还只是停留在对少量尾矿的利用上，至今仍无法减少大宗尾矿的排放,所以大量的尾矿只能排到尾矿库和一些自然场地,如何治理这部分尾矿成为当务之急。 
充填矿山采空区。矿山采空区的回填是直接利用尾矿最行之有效的途径之一。有些矿山由于种种原因，无处设置尾矿库，而利用尾矿回填采空区意义就非常重大.如安徽省太平矿业有限公司前常铜铁矿位于淮北平原,由于地理因素无处设置尾矿库，选矿厂排放的尾矿经过技术处理后，全部用于填充采空区;济南钢城矿业公司采用胶结充填采矿法,提高矿石回采率20%以上；莱芜矿业公司利用尾矿充填越庄铁矿露天采坑，再造了土地,治理了环境；矾口铅锌矿利用尾矿作采空区充填料，其尾矿利用率达95％。用尾矿做充填料，其充填费用较低,仅为碎石水力充填费用的1/4～1/10。这不仅解决了尾矿排放问题,而且减轻了企业的经济负担，并取得了良好的社会效益。
四、尾矿绿化方案 
尾矿库绿化以改善尾矿库环境质量为主要目的的,台金厂矿绿化工程.尾矿的尾砂粒度细而松散,每逢干旱季节和刮风天,随风飞扬，造成对周围环境的污染。
在雨季受雨水冲刷，流人河流和农田,污染水系，堵塞河道,危害农田，恶化生态环境。绿色植物的根系具有固沙作用，绿色植物具有防风、吸滞粉尘的综合作用.尾矿库绿化可以减轻以至消除尾砂污染。尾矿库绿化包括闭尾尾矿库绿化和服役中尾矿库坝坡上的绿化。尾矿库绿化有覆土植被和直接植被两种.（1)覆土植被.当尾砂中的有毒有害重金属离子和放射性元素含量较高时,不宜种植农作物和水果，可先直接种植树木和地被植物。在尾砂中有害的重金属离子和放射物质的含量较少，不会因生物富集进入农作物而影响人体健康时，在尾砂上覆盖20～100cm厚的土壤，将其开垦为农田或果园，种植农作物或水果。覆土开垦为农田的尾矿库，开始时先种植豆类或豆科牧草等可以固氮和肥田的植物,并多施有机肥,以熟化土壤，提高土壤肥力。然后根据当地的土壤和气候特征，种植合适的农作物或果树.当尾砂中有毒有害的重金属离子含量过高,虽可直接种植，但难于达到种植效果时，也要在尾砂上覆盖20～100cm的土壤,然后植被绿化。覆土植被宜选择耐干旱、耐瘠薄、抗性强、生长快、品质好的植物品种，尤其以乡土品种为好.适宜的品种有木麻黄、麻栎、马尾松、油松、沙枣、沙棘、紫穗槐、胡枝子、桧柏、油茶、柏木、苦楝、丝棉木、国槐、刺槐、臭椿、构树、合欢、毛白杨、钻天杨、樟子松、侧柏等.（2）直接植被.在尾砂上直接种植，宜选用生长快、根蘖性强、萌芽力强、根系发达、抗风沙、耐沙埋、固沙力强,对有毒有害污染物抗性强，耐干旱瘠薄的乔灌木和地被植物。适宜的品种除上述前八种外，还有山桃、山杏、沙打旺、小冠花、白三叶、紫花苜蓿、黄花草木樨等。在种植设计上宜采取乔、灌、草相结合的方法。增加种植密度，扩大绿化覆盖率。
在尾矿库的坝坡上，宜栽植紫穗槐、沙枣、沙棘、胡枝子等灌木和沙打旺、小冠花、白三叶等牧草，以固坝防止水土流失，增强坝体安全.
黄金尾矿治理建议:
五、地下采空区的危害及治理
六、煤矿采空区的治理和回复
七、金属矿山采空区处理
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