黃明舉

(貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司技術(shù)部， 貴州貴陽 550302)

開磷集團(tuán)礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究與實(shí)踐

黃明舉

(貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司技術(shù)部， 貴州貴陽 550302)

開磷集團(tuán)空場法采礦存在地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重、礦石回收率低，磷化工業(yè)廢棄物(磷石膏)大量增加等弊端，針對該問題，大力實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)，采用充填法采礦與廢料制磚。充填法采礦系統(tǒng)年消耗磷石膏廢渣200萬t、掘進(jìn)廢石100萬t，且礦石回收率提高11.3個百分點(diǎn)，延長礦山服務(wù)年限22 a;同時(shí)礦渣磚生產(chǎn)線年消耗井下掘進(jìn)廢石紅頁巖15萬t，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

開磷集團(tuán);循環(huán)經(jīng)濟(jì);磷石膏充填法;廢料制磚

貴州開磷集團(tuán)是我國高濃度磷肥企業(yè)五強(qiáng)之一，目前高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)規(guī)模位居行業(yè)第二位。開磷集團(tuán)自1958年建礦以來，主要采用空場法采礦，存在一些弊端。尤其是隨著企業(yè)的做強(qiáng)做大，工業(yè)廢料不斷增加，空場法采礦造成的地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，同時(shí)，礦產(chǎn)資源消耗過快，均影響企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 礦山空場法采礦現(xiàn)狀

對于空場法采礦，到2010年為止，礦山開拓巷道掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的廢石共約1800萬t，這些廢石既不能回填到井下，在地表又未得到利用，只能排到地表排矸場。而修建地表排矸場又不得不占用大量的耕地，同時(shí)廢石還會對環(huán)境造成一定的影響。

其次，由于采出礦石后未對采空區(qū)進(jìn)行有效處理，經(jīng)過幾十年的開采，形成大量的采空區(qū)，導(dǎo)致采空區(qū)頂板巖石垮落，上覆巖層沉降、破壞，直至引起地表山體坍塌和滑坡，給礦山的安全生產(chǎn)和地表工業(yè)設(shè)施帶來極大的威脅。到2010年末，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于垮山破壞耕地面積超過15 hm2，搬遷房屋超過50棟，搬遷費(fèi)超過8000萬元。

同時(shí)，空場法采礦礦石回收率(68.7%左右)低，礦石資源消耗過快，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

另一方面，開磷集團(tuán)息烽磷化工基地和開陽礦肥基地目前已形成120萬t/a的磷(P2O5100%)生產(chǎn)能力，年排放磷石膏600萬t。這部分廢料堆放地表需要購地筑壩，存在著污染環(huán)境、破壞生態(tài)等嚴(yán)重危害。

針對以上問題，開磷集團(tuán)以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論為指導(dǎo)，大力實(shí)踐充填法采礦及廢料制磚等工作，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

2 充填法采礦系統(tǒng)

用沙壩礦充填法采礦系統(tǒng)是開磷集團(tuán)公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，同時(shí)也是集團(tuán)公司落實(shí)礦山可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)及“三廢”資源綜合利用，保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”企業(yè)而采取的重大舉措。開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司引進(jìn)了中南大學(xué)、長沙化學(xué)礦山設(shè)計(jì)院、長沙礦山研究院等科研院所進(jìn)行合作攻關(guān)。自2003年初便開始進(jìn)行項(xiàng)目籌劃、初期理論研究及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，2005年1月開始進(jìn)行開拓工程、地面充填站制漿工程、巖層沉降觀測工程(位移計(jì)安裝)及采切巷道的施工，到2006年4月，井下礦房開始回采。

本次實(shí)施的充填法采礦為脈外采準(zhǔn)房柱式分段磷石膏充填采礦法。盤區(qū)走向長度為600 m，每個盤區(qū)劃分為5個分層，每個分層垂高為10 m。盤區(qū)斜坡道布置在每個礦塊的中部。當(dāng)每個礦房(跨度為20 m)回采完畢后，地面充填站將磷石膏、粉煤灰、水泥和水按一定的配比和濃度要求制備的料漿通過垂直管道、井下充填管線輸入井下采空場。在充填的過程中，為提高充填體的強(qiáng)度和對廢石的利用，還用鏟運(yùn)機(jī)向采空場內(nèi)充填白云巖廢渣。從2006年5月19日開始進(jìn)行充填系統(tǒng)試車生產(chǎn)至2008年12月，歷時(shí)3 a多，圓滿地完成了各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

隨后在礦業(yè)總公司和礦肥公司全面推廣，到2010年12月止，共建成8套充填法采礦系統(tǒng)，消耗磷石膏廢渣300萬t，減少巷道掘進(jìn)廢石150萬t，避免了充填法采礦區(qū)域約15 km2內(nèi)地表塌陷、地表建筑物遭破壞等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，取得了豐碩的成果。

2010年12月止，充填法采礦共采出礦石750萬t，礦石回收率80%，消耗礦量937.5萬t，與空場法采礦相比，回收率提高了11.3個百分點(diǎn)，少消耗礦量154.2萬t。由于資源回收率的提高，每年將增加經(jīng)濟(jì)效益1.9億元，且延長了礦山服務(wù)年限。開磷集團(tuán)目前保有資源儲量4.13億t，開采礦石量按400萬t/a，該工藝技術(shù)將延長開磷集團(tuán)服務(wù)年限22 a，這對實(shí)現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

3 廢料制磚工程

貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司2008年建成礦渣磚廠，該廠利用礦山開拓巷道掘進(jìn)廢渣紅頁巖，建成年產(chǎn)6000萬塊礦渣磚生產(chǎn)線，每年可綜合利用礦山掘進(jìn)礦渣紅頁巖15萬t，不僅解決了人員分流和土地征撥難題，而且減少廢渣堆放問題。

隨著礦區(qū)采礦規(guī)模的擴(kuò)大，下一步將再建設(shè)2條礦渣磚生產(chǎn)線，達(dá)到1.8～2億塊/a礦渣磚的生產(chǎn)規(guī)模，每年可消耗井下礦渣45萬t，井下礦渣綜合利用效益將更加明顯。

4 結(jié)論與展望

貴州開磷集團(tuán)充填法采礦的試驗(yàn)成功，標(biāo)志著礦山采礦方法將由空場法采礦向充填法采礦全面過渡。磷石膏充填技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)磷礦資源無廢害開采具有十分重要的意義，為磷石膏綜合利用開辟了一種新的工藝和方法。該研究成果可推廣應(yīng)用至翁福磷礦、湖北興發(fā)磷化工集團(tuán)和湖南省等國內(nèi)磷企業(yè)，同時(shí)可推廣應(yīng)用至開采條件相類似的礦山(如安徽省新橋硫鐵礦)，前景十分廣闊。

[1] 吉學(xué)文，曾普海，等.綠色礦山建設(shè)及生產(chǎn)實(shí)踐[J].采礦技術(shù)，2009，9(3):1 －3.

[2] 孫其年.降低采礦損失率和貧化率的研究與實(shí)踐[J].采礦技術(shù)，2009，9(3):7 －9.

[3] 鄒志紅，張根深，等.錫礦山深部膠結(jié)充填試驗(yàn)研究[J].采礦技術(shù)，2009，9(3):15 －18.

[4] 吳德權(quán)，郭忠林，等.分段空場嗣后塊石膠結(jié)充填采礦法在老廠錫礦的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2009，9(2):1 －2.

[5] 文武軍，朱 靖，等.分段空場法在極薄礦脈中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2009，9(2):3 －4.

2011－01－25)

黃明舉(1968－)，男，貴州開陽人，工程師，主要從事采礦工程設(shè)計(jì)研究。