长江上游地区矿业开发与生态安全屏障建设

1长江上游乌蒙山片区矿业开发与生态屏障建设白劲松黄勇钟华吴顺江周高明（彝良驰宏矿业有限公司云南彝良657600）摘要：长江上游地区是长江流域生态安全屏障建设的关键地区，也是整个长江流域的生态基础和生态屏障。长江上游地区分布藏东-拉竹龙、三江北部、扬子地台西缘、川滇黔和渝南-黔中等多个成矿带，矿业经济较为发达。本文通过对长江上游中段乌蒙山区川滇黔铅锌银多金属成矿带分布麒麟厂、矿山厂和毛坪等多个特大型矿山，它们采用先进膏体胶结充填采矿法，并对其开展研究与改进，取得良好综合效益。通过该采矿技术的推广应用，达到减小采矿对生态环境的负面影响，实现经济效益和社会效益的同时兼顾生态环境效益与强化生态安全屏障的建设。关键词：乌蒙山片区生态安全屏障膏体胶结充填采矿法生态环境是人类生存和经济社会发展的基本条件。建设长江上游生态安全屏障是长江流域经济与社会可持续发展的前提，对于整个长江流域乃至中华民族和亚太地区生态环境的改善都具有重要意义。在保护生态环境的基础充分利用现代科技对传统采矿业进行升级改造实现经济效益和社会效益同时兼顾长江上游地区的生态环境效益。1、长江上游地区的生态环境概况长江上游是指长江源头至湖北宜昌这一江段，涉及青海、西藏、四川、云南、贵州、重庆等地，大部分地段处于地质构造运动强烈、地形切割强烈坡度陡峻的山区，加之岩石破碎和季节性暴雨强度大，崩塌、滑坡、泥石流频繁发生，是地质灾害最严重的地区之一。该区域东西地势起伏差异大，纬度地带性和垂直地带性交叉影响，形成复杂多样性的气候类型，东部地区属北亚热带季风和中亚热带湿润季风气候，西北部为山地高原气候，横断山地属于亚热带高原季风气候。由于地形切割强烈，高差悬殊，表现出显著的区域气候特征，低温、干旱和洪涝灾害是该区域的主要气候灾害。该区地形地貌主要是山地和丘陵，土地利用结构以农业和林业为主，坡耕、坡林地比重大，由于大量的森林、草场被破坏，致使生态防护功能下降、水源涵养能力降低、水土流失加剧，生态环境受到极大影响。川、滇、黔相邻交汇乌蒙山片区位于长江上游地区中段金沙江水系，区内生物多样性保护与水土流失治理是保障长江流域生态屏障的重要建设区域。该区域地形破碎、土层浅薄,石灰岩广泛出露,岩溶地貌极其发育,森林植被退化,人为干扰破坏大,坡耕地较多,水土流失是本区域的一个突出生态问题。同时区内处于成矿带上分布有色金属类和煤类成矿带，区内分布特大至中小型矿山，矿业经济较为活跃。矿业开发过程中开发利用方案的选择与实施对当地生态环境有着巨大的影响。所以,该区域矿业开发过程中怎么样减少其对生态环境的影响，成为本区域内建成生物多样性保护与水土流失治理生态安全屏障的一个关键因素。2、长江上游中段乌蒙山片区矿业分布与开发的现状川、滇、黔交汇的乌蒙山片区有晚古生代-中生代铅锌银多金属成矿区和晚古生代煤矿成矿区。该区域内分布众多特大型至中小型矿山或矿点。铅锌银有色金属矿主要分布云南曲靖会泽、昭通彝良、永善、大关和巧家，四川凉山宁南、会东、会理；贵州毕节市赫章和威宁等多处分布铅锌矿床。其中会泽县麒麟厂、矿山厂，以及昭通彝良毛坪矿等矿山为大型或特大型矿山。煤矿在该区域内主要分布在云南昭通市镇雄、彝良、威信以及贵州六盘水水钟山区、水城县、盘县等地区。2长江上游金沙江水系乌蒙山片区洛泽河两岸分布毛坪铅锌矿、猫猫山八合铅锌、龙祥铅锌矿、红尖山铅锌矿、发达铅锌矿、龙潭铅锌矿、太平铅锌矿等众多矿床或矿（化）点。目前采矿方法类别主要有空场法、崩落法和充填法三大类采矿方法。洛泽河两岸的有色金属矿山开采全部转为地下采矿，主要使用的采矿方法有空场法和充填法两大类，每个矿山根据矿体地质特征，综合矿种、市场与经济状况再选择合适的采矿方法。前期这些矿山基本上以空场法进行采矿作业。毛坪铅锌矿山于2007年后由空场法采矿改为上向式干渣充填采矿方法，根据实际情况2011年后逐步过渡到下向式六边形进路膏体胶结采矿方法。同时毛坪矿还采用膏体交接法对前期采空区进行治理，消除潜在次生地质灾害安全隐患。3、矿业开发过程中新工艺技术与生态安全屏障建设3.1采矿的新工艺技术的特点下向六边形进路膏体胶结充填采矿方法为彝良驰宏矿业有限公司根据毛坪铅锌矿的矿体地质特征，以集成式创新的方式研究开发的采矿方法。此采矿方法的核心技术为六边形的结构参数、膏体配方、膏体强度和膏体凝固时间等一系列参数。该采矿方法按照中段分段分层进行采场布置，中段高度40-90m，分段高度12m，高度为3m上下分层进路交错布置，进路宽度3米，隔一采一。出完矿后，立即组织采空区的充填。附图（1）下向六边形进路膏体胶结充填采矿方法，包括以下几个工艺流程：作业前准备工作、凿岩爆破、采场通风、浮石清理、支护、矿石搬运、空区充填（充填工艺流程包括：进路底板整平、钢筋网敷设、挡墙制作、接管充填等工序）。见附图1、附图2.此采矿方法特点：顶板安全系数高，空区充填膏体量有所降低，采矿效率综合效益较高附图23.2采用新工艺前后矿山生态安全方面的变化新工艺技术采用前为空场法采矿和上向分层干渣充填采矿法，由于历史上长期开采，并且采空区长期暴露，在毛坪矿区上部形成了以大明槽及其周边裂隙为代表的地质灾害高危区，该区内地表山体的稳固性差，容易引起地表塌陷、滑坡和泥石流等次生地质灾害。3下向六边形进路膏体胶结充填采矿方法的成功应用，将选矿厂排出的尾砂、掘进废石加工成的机制砂全部充填至地下采空区，致使山体稳固性得到加强，次生地质灾害发生的概率降低。在刚开始采用上向式分层干渣充填采矿法的2006-07年，在该区内发生两次次生地质灾害，2011年采用下向进路膏体胶结采矿方法对采空区进行综合治理后截止2015年还没发生较大次生地质灾害。采用新工艺技术后矿山掘进废石和选矿尾砂利用率达到100%，实现了矿业废弃物的资源化再利用，山体稳固性得到加强，次生地质灾害发生频率减少。区内生态安全屏障基础得到加强，实现了人与自然环境的和谐友好发展。4、矿业开发新工艺技术产生的综合效益毛坪矿区在矿业开发过程新工艺技术的应用取得较好生态环境、社会经济和安全等几个方面的效果，主要有以下五个方面的体现：1）2010年至今大明槽及其地表裂缝还没引发的的次生地质灾害造成生态安全事故，尤其在2012年“9.07”昭通彝良5.7级地震，并未引发地下和地表的次生地质灾害及相应生态环境安全事故。2）采用该采矿方法后，经长期观测，地表洛泽河水量未发生变化，井下采空区上下盘围岩及地表采矿移动带未发生变化。3）使用该采矿方法，解决了选厂尾矿和掘进废渣的堆放问题，可能造成的安全、环境与生态等方面的安全隐患。4）采用该采矿方法后避免了采场顶板冒落，顶板支护强度降低，作业环境的安全性得到更有效保障。2010年至今，使用盘区机械化下向进路胶结充填法回采的采场，毛坪矿山没有发生一起因顶板造成的轻伤及以上事故。5）采用该采矿方法后节约地表堆渣用，尾矿库扩容和环保等方面的费用，以及降低顶板支护强度、贫化率和损失率。5、矿业开发新工艺技术推广应用的影响因素与建议5.1影响因素矿业开发过程新工艺技术的采用对生态安全屏障的建设起着至关重要的作用，同时也要看到新工艺技术的推广应用受到技术、矿业政策，以及经济形式等因素的影响。1）技术影响因素矿业开发技术方案受矿床规模、矿种、矿体形态特征、矿床工程地质、矿床水文地质、矿床环境地质等方面因素的制约。下向进路膏体胶结充填采矿工艺技术相对于空场法或崩落法较为复杂，对管理和技术有较高专业技术要求。2）矿业政策影响因素管理部门矿业准入门槛相对较低，老旧技术标准仍然在运行，新标准没有强制执行，相当一部分矿业权人采用新工艺技术的积极性不高。3）经济影响因素矿业繁荣的枯荣期受到全球需求、库存增减、美元强弱周期以及地缘政治等多方面因素的影响，矿业经济的趋势极难预测，对成本相对较高的采矿工艺技术推广与持续应用带来一定的负面影响。下向六边形进路膏体胶结充填采矿方法核心技术膏体胶结充填系统的建设与使用成本还较高。此种采矿方法对管理和技术的要求较高，同时需要高质量的管理和技术人员，有较高的管理成本。5.2建议41）技术方面的建议政府主导设立矿业安全高效开发利用方面的研发创新基金，鼓励相关企业进行创新与研发，并加强对相关企业的创新成果与专利技术保护力度。政府引导企业负责开展对下向进路膏体胶结充填采矿工艺技术深度研发，简化工艺流程与降低建设与使用成本，优化膏体配方与六边形进路的结构参数，减少膏体充填量，降低吨矿充填成本。2）矿业政策方面的建议矿业管理部门逐步强制淘汰落后的采矿工艺技术标准，修改、完善和制定相关采矿工艺技术、生态环保和安全管理方面的强制性标准。矿业管理部门逐步提高矿业的准入门槛与退出机制，让具有经济和技术实力的矿业权人逐步整合落后工艺技术生产者。矿业相关的管理部门同时提高产生各种固体、液体废弃物的相关治理保证金与管理费用，逐步淘汰整合落后的安全隐患大的产能。参考文献：[1]邓玲《长江上游地区的生态特征及其生态屏障建设》[R][2]吉学文、李祥等《涌水高硫铁厚大破碎矿体胶结充填采矿技术研究及应用》[R]2014年[3]王运敏、王斐等《现代采矿手册》中册[M]北京冶金工业出版社2012年[4]朱裕生、肖克炎等《中国主要成矿区带成矿地质特征及矿床成矿谱系》[M]北京地质出版社2007年AbstractTheupperreachesoftheYangtzeRiveristhekeytotheconstructionoftheecologicalsecuritybarrierintheYangtzeRiverBasin,andisalsotheecologicalfoundationandtheecologicalbarrieroftheYangtzeRiverBasin.IntheupperreachesoftheYangtzeRiverineasternTibet-Lazhuglungdistribution,SanjiangnorthwesternmarginoftheYangtzeplatform,theSichuanYunnanGuizhouandChongqingSouthGuizhoumediummultiplemetallogenicbelt,miningeconomyisdeveloped.BasedontheupperreachesoftheYangtzeRiverinthemiddleofWumengMountainAreainSichuan,YunnanandGuizhouPbZnAgpolymetallicmineralizationbeltdistributionunicornplant,plantandmineMaoping,manylargeandmedium-sizedmines,theyuseadvancedpastefillingminingtechnology,andcontinuousresearchandimprovementachievedgoodcomprehensivebenefits.Throughtheapplicationoftheminingtechnology,itcanreducethenegativeimpactofminingontheecologicalenvironment,realizetheeconomicbenefitsandsocialbenefitsatthesametimetakeintoaccounttheecologicalenvironmentbenefitsandstrengthentheconstructionofecologicalsecuritybarrier.Keyword：WumengMountainAreaEcologicalsecuritybarrierPastecementedfillingminingmethod