導(dǎo)語：采礦充填尾礦處置技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的建設(shè)不斷取得進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)發(fā)展使我國(guó)對(duì)于鐵礦資源儲(chǔ)量的巨大需求。目前已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的水平，提高了礦山建設(shè)的礦山開發(fā)管理、強(qiáng)度水平與現(xiàn)代化采礦裝備技術(shù)水平，而且還在一定程度上優(yōu)化了采礦的開發(fā)管理。一系列探礦工藝技術(shù)的快速發(fā)展，讓我國(guó)現(xiàn)代大型露天礦工藝也有了一個(gè)更高層面的示范效應(yīng)，尤其針對(duì)一些具有巨大生產(chǎn)能力需求的、建筑范圍大的大型露天礦山。當(dāng)然最后針對(duì)各種礦山的開采及使用技術(shù)、對(duì)象自身的生產(chǎn)特點(diǎn)不同，通常還是選用相應(yīng)的、使用不同的礦體開采或加工利用技術(shù)。尾礦資源集中處置改造工程，既是企業(yè)保證各種礦山穩(wěn)定有序生產(chǎn)的一道重要技術(shù)施工的環(huán)節(jié)，也是各個(gè)鋼鐵企業(yè)選礦廠項(xiàng)目規(guī)劃及建設(shè)投資控制指標(biāo)，礦山建設(shè)和運(yùn)營(yíng)服務(wù)工作的重要組成部分。礦充填尾礦可破壞周圍環(huán)境，具有安全威脅的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為避免發(fā)生這些安全隱患，在采礦充填的背景下，可采取哪些相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行尾礦處置。從目前形式分析，能夠用于處置尾礦的核心技術(shù)應(yīng)當(dāng)包含尾礦井下排放、干式堆存、采礦充填以及其他技術(shù)手段。在此前提下，本文主要分析這三種尾礦處置方法的優(yōu)點(diǎn)、局限性、發(fā)展歷程和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：采礦充填；尾礦處置；應(yīng)用前景

隨著每年礦山企業(yè)排放出來的污染物數(shù)量每年都在持續(xù)增長(zhǎng)，有時(shí)候增長(zhǎng)值將近翻倍，尾礦排放污染治理，目前許多大中型礦山企業(yè)急需著手解決的就是環(huán)境污染問題，找到適用的處理辦法。礦廠每年排放的尾礦，大多是以自然堆積法儲(chǔ)存于大型尾礦庫(kù)中，占用當(dāng)?shù)卮罅炕氖彽霓r(nóng)田土地、污染整個(gè)礦區(qū)土壤及礦山周邊水環(huán)境，每年需要投入大量的人力、物力和資金，購(gòu)買設(shè)備和相應(yīng)材料，尾礦庫(kù)不夠用資源緊張或出現(xiàn)壞損時(shí)，進(jìn)行大型尾礦庫(kù)設(shè)備管理維護(hù)，才能達(dá)到確保安全有效運(yùn)行。近年來，面對(duì)環(huán)境安全和產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管的多重壓力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷在研究探索，盡最大所能制定高效可行的尾礦處置新技術(shù)，先選取幾個(gè)礦區(qū)進(jìn)行試用，取得效果后逐步大規(guī)模應(yīng)用。因此，加快并推進(jìn)尾礦處理工藝和高效綜合利用生產(chǎn)技術(shù)，是當(dāng)前尾礦處置的重中之重。

1尾礦處置存在的問題及現(xiàn)狀

經(jīng)過現(xiàn)代各種的選礦處理或化學(xué)處理選礦技術(shù)以后，通常礦井每年都會(huì)遺留很多的廢棄尾礦物質(zhì)。尾礦廢渣中除其中極小數(shù)量礦石可以進(jìn)行回收被再循環(huán)利用，絕大部分都還被存放在地下露天或者地表的尾礦庫(kù)體中。從這種客觀循環(huán)經(jīng)濟(jì)特征方面來講，尾礦廢棄物的本身也還可被視為一種帶有區(qū)域典型性特點(diǎn)的大型露天采礦和工程廢棄物，大型礦山廢棄物在現(xiàn)階段，固體廢棄污染物排放始終占有相對(duì)較高的比例[1]。與此同時(shí)，尾礦石里面還含有一些較多的化學(xué)選礦性藥劑雜質(zhì)，與一些有機(jī)重金屬污染等元素的有機(jī)物質(zhì)的殘留，如果不積極施以合理地處置，必將會(huì)大大的影響到其周邊區(qū)域內(nèi)正常的地質(zhì)環(huán)境。此外，經(jīng)過一定自然和風(fēng)化等過程以后，新生成的尾礦物質(zhì)里一般還會(huì)被逐漸分解、增添游離出較多的有害金屬離子以及其他某些可溶性化合物。尾礦在經(jīng)過長(zhǎng)期干燥或者遇火焚燒后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生粉末，逐漸地隨風(fēng)四處飄揚(yáng)，最終形成大量的粉塵，造成大氣污染；尾礦巖的長(zhǎng)期風(fēng)化與破壞形成過程，溶液介質(zhì)中金屬發(fā)生可逆性氧化，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成大量能迅速溶于水的可溶性重金屬化合物，或形成多種重金屬離子，經(jīng)注入到地表水或地下水后產(chǎn)生氧化反應(yīng)，進(jìn)一步污染到水體系統(tǒng)周圍植被和江河水系土壤中及深層地下的土壤，危害環(huán)境、人體健康及動(dòng)植物健康，影響到多種野生農(nóng)作物、禽畜養(yǎng)殖和江河淡水魚類、網(wǎng)箱養(yǎng)殖水體和水中植物進(jìn)行生長(zhǎng)代謝發(fā)育和繁殖。截止到目前，各地人民政府和相關(guān)部門仍然在探索，針對(duì)尾礦安全處置尋找可適用的應(yīng)急處置技術(shù)。大家要清楚地認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)在仍然是沒有提出合理性的計(jì)劃，沒有太具體的可行性方案，以至于尾礦存積量過大且沒有足夠地方存儲(chǔ)，儲(chǔ)存量已嚴(yán)重超出國(guó)家預(yù)算。有些露天大型尾礦突然遭到嚴(yán)重的暴雨襲擊，大面積受到山洪災(zāi)害，甚至出現(xiàn)更嚴(yán)重的滑坡或塌陷，擊潰尾礦堤壩。由此可見，當(dāng)前政府和有關(guān)部門關(guān)于尾礦的處置問題，仍不能掉以輕心，改變庫(kù)容現(xiàn)狀，確保尾礦的處置方案有長(zhǎng)期良好實(shí)效性。解決地面尾礦的排放污染問題現(xiàn)在已成為十分嚴(yán)峻、尖銳棘手的現(xiàn)實(shí)問題，有些礦廠企業(yè)盲目新建礦井，大規(guī)模擴(kuò)建地面尾礦庫(kù)，徹底解決尾礦工業(yè)污染物的排放，在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)、技術(shù)政策形勢(shì)上來看，傳統(tǒng)礦山尾礦處置技術(shù)，已經(jīng)不適應(yīng)我國(guó)發(fā)展的需要[2]。為了更好地解決廢棄尾礦排放，解決存在的各種隱患問題，國(guó)內(nèi)外許多工業(yè)礦山研究者，已經(jīng)開始努力探索出減少尾礦排放的新途徑：包括廢棄尾礦的干式堆存、尾礦井下排放處理和采礦后充填處置等。

2基于采礦充填的尾礦處置技術(shù)

2.1尾礦干式堆存

很多人經(jīng)常說采用半干法進(jìn)行尾礦處置，一般也可以稱呼為干式堆存。尾礦干式堆存方法原理很簡(jiǎn)單，主要特征是脫水處理的工作方式，首先要在尾礦石表面位置處理水分，進(jìn)行干燥脫水的操作，進(jìn)而是可以獲得表面呈膏體狀并且濃度較高的干燥尾礦砂。在此整個(gè)處理過程和工作環(huán)境中，首先是保證水分濃度至少是超出泵送脫水濕度。將尾礦石進(jìn)行脫水以后在搬運(yùn)到地表特定位置或尾礦庫(kù)中。通過這種反復(fù)性地推填土或碾壓土的工作方式，最終就能達(dá)到一種穩(wěn)固、致密均勻、干燥不飽和程度的尾礦石。由此可見，如果當(dāng)時(shí)我們只是選擇使用干式堆存技術(shù)的尾礦庫(kù)處置方式，那么現(xiàn)在也不需要另行去增設(shè)尾礦庫(kù)，它們各自還基本上保證了最優(yōu)的飽和尾礦庫(kù)，作為尾礦庫(kù)支撐的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)與飽和尾礦濃度標(biāo)準(zhǔn)。在干式堆積法施工作業(yè)過程中，基本不需要現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生有效的離析、滲析的情況，具有一定的支撐力，能夠做到完全自然的堆積，在水平垂直的高度基礎(chǔ)上形成的自然山脊形。這種堆積方法，一般可以在高山河流峽谷、低洼、平地、緩坡等，復(fù)雜惡劣地形條件環(huán)境情況下的自然堆存，基建成本和一次性投資建設(shè)費(fèi)用均少，維護(hù)檢修措施均簡(jiǎn)單，綜合建設(shè)經(jīng)濟(jì)成本低。對(duì)于目前北方一些高寒及干旱氣候地區(qū)，冬季低溫水的輸送方法也是當(dāng)前的一大最重要科學(xué)難題，而低溫干式自然定向堆積輸送技術(shù)幾乎不存在這個(gè)問題。根據(jù)當(dāng)前中國(guó)的現(xiàn)有的干燥生產(chǎn)技術(shù)，膏體式尾砂的快速干燥堆積，濃縮工藝的最基本適用于工藝條件的主要特點(diǎn)是。尾砂細(xì)度能快速地形成可干燥膏體，且能自動(dòng)堆積，不需要人工再另外添加絮凝劑幫助尾砂凝固，用這種機(jī)能處理尾砂，來生產(chǎn)干燥的具有足夠膏體稠度的尾砂。堆積場(chǎng)面積大、平整，便可利用室外自然陽光，實(shí)現(xiàn)尾砂快速地堆積干燥。尾礦渣經(jīng)低溫脫水干燥[3]。也可用真空的方法進(jìn)行脫水干燥濃縮，直接采取尾礦干式堆存的技術(shù)進(jìn)行尾礦處置，可以在很大程度上節(jié)省尾礦庫(kù)工程的投資建設(shè)成本，減少技術(shù)管理的人才，維護(hù)保養(yǎng)尾礦庫(kù)等運(yùn)行費(fèi)用，使回水可以得到充分開發(fā)利用，還將大大的節(jié)省礦山建設(shè)總占地面積，解決了現(xiàn)有尾礦庫(kù)選址中面臨的一些生產(chǎn)安全隱患，并且同樣也有利于解決現(xiàn)有大型地下礦山規(guī)劃建設(shè)，生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)安全過程維護(hù)管理活動(dòng)，難以對(duì)原尾礦堆存場(chǎng)區(qū)資源進(jìn)行整體再開采復(fù)墾，有利于地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。由于當(dāng)時(shí)我國(guó)對(duì)于在地下礦山及特定規(guī)模的工業(yè)地區(qū)，尾礦采用的干式堆存及處理等方法都還較于傳統(tǒng)，及利用尾礦庫(kù)直接排放尾礦的技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外在有代表性的大型城市以及一些工業(yè)礦山上，都已逐漸開始著手研究如何用此新技術(shù)方法處理排放尾礦。

2.2尾礦井下排放

對(duì)于井下尾礦排放進(jìn)行尾礦處置，該排放處理技術(shù)手段比較適用于，有空區(qū)、廢舊的巷道、待處理廢棄的井下空區(qū)資源或者其他礦山硐室，利用現(xiàn)有井下的空區(qū)資源，對(duì)尾礦進(jìn)行高效的排放或處理，利用這些井下空區(qū)來排放井下尾礦，是尾礦處置技術(shù)的一種行之有效的手段。在井下或巷道進(jìn)行尾礦處置的技術(shù)處理和作業(yè)時(shí)，前期要做一次全方位深度探測(cè)，巷道井下的很多探測(cè)工作，都要連接于某種特定的井下巷道工程，全方位探測(cè)這一步驟很關(guān)鍵。同時(shí)，如果礦廠企業(yè)選擇使用尾礦井下排放的技術(shù)手段，重點(diǎn)要引起注意的是井下和采空作業(yè)區(qū)，確保在這范圍內(nèi)不能產(chǎn)生大量潛在的尾礦液化現(xiàn)象。在井下處于有此種的特殊的狀態(tài)條件下，一種飽和狀的填充材料，就會(huì)開始慢慢滲入進(jìn)采空區(qū)。由于采空區(qū)地下巖石受到巨大的水壓力沖擊，會(huì)引發(fā)巨大的水壓力影響，巖石周邊的圍巖層經(jīng)過水壓力的影響，將必然會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變化，甚至結(jié)構(gòu)上可以直接出現(xiàn)裂縫的狀態(tài)。人們不應(yīng)輕易忽視，井下防空區(qū)圍巖自身就有很多的天然巖石裂隙，存在少量的天然巖石裂隙組成的四周巖體。在滿足此前標(biāo)準(zhǔn)的框題下，關(guān)于向井下直接排放廢水的尾礦場(chǎng)，有必要進(jìn)一步關(guān)注考慮到其中的地下圍巖承壓性，確保地表建筑設(shè)施的安全不會(huì)出現(xiàn)隱患，采空區(qū)不會(huì)出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。全面做好以上的有效防控措施后，就能解決根源上的問題，尾礦井下排放的弊端也會(huì)消失，保障尾礦井下排放的安全性，給企業(yè)和工作人員樹立安全意識(shí)，降低某些隱藏性的安全隱患，徹底消除尾礦井下排放的局限性。此外尾礦的排放將會(huì)持續(xù)對(duì)礦區(qū)地下水源產(chǎn)生污染，因此礦山企業(yè)在開始利用礦區(qū)井下排放尾礦之前，首先還要按規(guī)定進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量影響綜合評(píng)價(jià)。

2.3采礦充填

近些年高新技術(shù)發(fā)展迅猛，采礦充填技術(shù)應(yīng)用也正在向世界各地推廣，日益迅速普及并受到用戶以及應(yīng)用領(lǐng)域者的高度認(rèn)可。具體的而言，運(yùn)用新技術(shù)來處理采礦充填手段問題，一個(gè)突出側(cè)重點(diǎn)在于如何將凝膠材料適當(dāng)?shù)負(fù)竭M(jìn)采空區(qū)，以達(dá)到一種較好效果的新型采礦充填技術(shù)。對(duì)于我們整個(gè)人類采礦及生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)程而言，通常人們也都會(huì)經(jīng)常的觀察到，在地表中出現(xiàn)大量的各種金屬礦石顆粒的自然現(xiàn)象，同時(shí)人們還會(huì)偶然發(fā)現(xiàn)一些礦尾砂以及其他各種金屬?gòu)U石塊的少量涌出[4]。這種情況下，對(duì)于采空區(qū)就意味著能夠直接借助于上述手段有效的充填，同時(shí)也達(dá)到了最優(yōu)的填充工藝。20世紀(jì)中期，采礦充填技術(shù)已在世界上誕生，但應(yīng)用情況不太理想。在目前我國(guó)采礦行業(yè)現(xiàn)存狀態(tài)下，采礦充填技術(shù)在尾礦處置時(shí)要靈活應(yīng)用，采礦充填技術(shù)更加適用于資源儲(chǔ)量相對(duì)較小多項(xiàng)目的尾礦處置。尾礦充填與尾礦井是兩個(gè)完全不相同的概念，即使技術(shù)性質(zhì)特征相似，卻是兩個(gè)完全不相同且相互獨(dú)立的兩個(gè)概念，尾礦井下排放僅是將井下空間作為尾礦處置的貯存地，尾礦充填和排放的過程一般與采礦的技術(shù)工藝沒有多少實(shí)質(zhì)聯(lián)系。而上述這些與充填工藝技術(shù)類型有關(guān)的幾種主要礦山充填技術(shù)工藝，材料包含了全礦尾砂、分級(jí)全礦尾砂、膏體材料以及采用固化工藝和膠結(jié)成型技術(shù)制造的另一些其他新型的工藝材料等。截至到了目前，技術(shù)人員從事的一些關(guān)于采礦過程的有效充填方法研究，已經(jīng)基本能夠做到選擇多種天然礦物骨料來填充，作為一種有效的充填及處理材料，避免且有效消除掉了礦山由于不當(dāng)充填開采，導(dǎo)致排放大量有害天然尾礦污染物排放的安全風(fēng)險(xiǎn)?？蛇M(jìn)行合理分析判斷，采礦充填技術(shù)方式的應(yīng)用，在礦山廢物的處置和實(shí)踐使用中，仍然是將會(huì)繼續(xù)地呈現(xiàn)較為寬廣的礦山處置與實(shí)踐的運(yùn)用范圍。

3結(jié)語

尾礦干式堆存是先興起的一種尾礦處置技術(shù)，從研究到應(yīng)用其發(fā)展歷程趨于成熟，尾礦干式堆放在沒有尾礦庫(kù)的情況下，找一塊面積較大的荒地也可堆放，尾礦處置在很大程度上有所簡(jiǎn)化。雖然說利用尾礦庫(kù)進(jìn)行干式堆放已達(dá)到理想的效果，得到有效地解決，但是，尾礦長(zhǎng)時(shí)間存放在裸露地表中必然會(huì)造成環(huán)境污染，這些問題始終沒有好的解決辦法，目前政府和有關(guān)部門尚未給出明確的解決措施，在一些熱帶干旱地區(qū)污染問題更嚴(yán)重。在井下采空區(qū)進(jìn)行尾礦排放，相對(duì)來說是一種更先進(jìn)、更有效安全的新技術(shù)途徑，采用尾礦井下排放技術(shù)時(shí)，采空區(qū)的穩(wěn)定性是工作人員首要考慮的問題，要避免地下尾礦氣體在井下出現(xiàn)液化，出現(xiàn)液化后，尾礦廢水會(huì)對(duì)地下水和周圍環(huán)境，造成嚴(yán)重的污染問題。采礦充填是利用尾礦廢料的充填，也是一種在采礦處置技術(shù)中很常見的一種工藝技術(shù)，一方面可以用來解決礦山的廢料充填問題，也可獲得骨料的來源，另一方面則可來解決尾礦工業(yè)中產(chǎn)生的尾礦排放污染，對(duì)治理環(huán)境污染問題事半功倍，采礦充填是解決尾礦處置最佳途徑。綜上所述，尾礦充填新技術(shù)基本構(gòu)成了未來采礦和充填領(lǐng)域的一項(xiàng)核心技術(shù)。未來在生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用中，結(jié)合采礦充填的背景，因地制宜選擇適用于尾礦處置的技術(shù)措施。

作者：荊曉東 王增加 李廣波 單位：山東黃金礦業(yè)科技有限公司充填工程實(shí)驗(yàn)室分公司