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尾礦大量消納的最佳途徑

文檔作者：陳晶1 朱立德2 文檔來(lái)源： 1．建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所 2．建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月08日
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2017年8月第4期尾礦大量消納的最佳途徑——陳晶朱立德·55·
∥奪。奪‘奪’爭(zhēng)’幸‘爭(zhēng)‘寺’寺‘寺‘奪’奪一}’奪’爭(zhēng)’．
2環(huán)保與綜合利用；
。強(qiáng)．爭(zhēng)．奪．幸．幸．奪．爭(zhēng)．奪．爭(zhēng)．爭(zhēng)．爭(zhēng)．爭(zhēng)．奪．牛．奪．牙
尾礦大量消納的最佳途徑
陳晶1 朱立德2
(1．建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所；2．建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心，北京100024)
[摘要] 介紹了尾礦的危害及利用方式，分析了使用尾礦進(jìn)行充填開(kāi)采所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，總結(jié)出
大量消納尾礦的最佳途徑是用于礦山采空區(qū)的充填工程。
[關(guān)鍵詞] 尾礦消納；礦山充填
[中圖分類號(hào)】X756 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A [文章編號(hào)]1008—5122(2017)04—0055—03
The Best Way to Eliminate and utilize Huge Amounts of Tailings
CHEN Jing，ZHU Li·de
Abstract：In this paper，the hazard and utilization mode of tailings are introduced，and the economic and
social benefits from using tailings for filling mining are analyzed，the best way to eliminate and use huge a—
mount of tailings for filling mining is summarized．
Key words：tailings use and eliminate；mine filling
人類社會(huì)得以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)之一是礦
產(chǎn)資源。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源的需求日
益增長(zhǎng)。高的開(kāi)發(fā)速度導(dǎo)致尾礦——這種礦山開(kāi)采
的伴隨物，以約6億t／a的速度增長(zhǎng)?！吨袊?guó)礦產(chǎn)資
源節(jié)約與綜合利用報(bào)告(2015)》最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯
示，近5年來(lái)，我國(guó)尾礦年排放量高達(dá)15億t以上。
尾礦和廢石累計(jì)堆存量約600億t，其中廢石堆存
438億t，尾礦堆存146億t。煤礦、鐵礦及銅礦開(kāi)采
產(chǎn)生的廢石約為329億t，鐵礦、銅礦、金礦開(kāi)采形成
的尾礦約為121億t¨1。
1尾礦的危害
尾礦的大量堆存造成了環(huán)境、資源、土地及安全
等方面的諸多問(wèn)題：
(1)污染環(huán)境。尾礦中可能殘留硫化物、氰化
物、松油、絮凝劑等，長(zhǎng)期堆存時(shí)，容易產(chǎn)生氣味難聞
[收稿日期]2017—05—04
[作者簡(jiǎn)介]陳晶(1985一)，湖北武漢人，碩士，工程
師，研究方向：礦山充填材料。
并且對(duì)人體有害的氣體或酸性水口。。尾礦庫(kù)如出
現(xiàn)泄露時(shí)會(huì)嚴(yán)重污染周遭的河流和土地。2015年
11月23日，隴星銻業(yè)尾礦庫(kù)約2．5萬(wàn)m3的含銻尾
礦及尾礦水發(fā)生泄漏，造成甘肅、四川兩省境內(nèi)約
346 km河道的銻濃度超標(biāo)、甘肅省西和縣境內(nèi)部分
區(qū)域地下水井銻濃度超標(biāo)。甘肅、陜西、四川I三省部
分區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中飲水水源、地下井水停止使用，受影
響人數(shù)約10．8萬(wàn)人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失6 120．79萬(wàn)
=f 3] 兀。。。
(2)占用土地。目前，只有少部分尾礦被回收
利用，絕大多數(shù)尾礦仍堆存在尾礦庫(kù)中。而且隨著
尾礦數(shù)量的進(jìn)一步增加，占用土地的面積將越來(lái)愈
廣。2015年煤矸石排放量接近8億t，全國(guó)累計(jì)堆
存量45億t，形成的煤矸石山2 600多座，占地130
萬(wàn)km2，且煤矸石的排放量隨著煤炭采選業(yè)的發(fā)展
以每年約10％的速度增加”。。
(3)投資巨大。尾礦處理的相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂
貴，整個(gè)采選企業(yè)約有5％～40％的費(fèi)用用于基建
投資。另外，尾礦庫(kù)后期需要大量維護(hù)和維修資金。
我國(guó)冶金礦山尾礦庫(kù)基建投資需1萬(wàn)～3萬(wàn)元／t，生
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
．56． 有色冶金節(jié)能口環(huán)保與綜合利用
產(chǎn)經(jīng)營(yíng)治理費(fèi)用3萬(wàn)元～5萬(wàn)元／t。全國(guó)400多座
冶金尾礦庫(kù)，每年的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用高達(dá)7．5億元之多¨1。
(4)安全隱患。尾礦庫(kù)危害被美國(guó)公害評(píng)定小
組評(píng)定為第18位世界災(zāi)害隱患(共計(jì)93種)。潰
壩、滑坡等尾礦庫(kù)安全事故發(fā)生，將引發(fā)泥石流、塌
陷、水土污染等地質(zhì)危害。礦山企業(yè)不能正常生產(chǎn)
的同時(shí)也將會(huì)給當(dāng)?shù)氐木用駧?lái)巨大的災(zāi)難。2014
年9月20日，陜西采石場(chǎng)尾礦庫(kù)凌晨潰壩，泥石流
沖毀大量民房，并造成3人死亡。2010年9月21
日，信宜紫金銀巖錫礦尾礦庫(kù)潰壩，造成距離尾礦庫(kù)
下游河道4 km的石花地水電站攔河壩潰壩，下游
17人死亡，引發(fā)520件財(cái)產(chǎn)損害賠償案件。6。。2008
年9月8日，山西臨汾市新塔礦業(yè)有限公司980溝
尾礦庫(kù)發(fā)生潰壩事故，造成277人死亡、4人失蹤、
33人受傷“。
2尾礦的利用
當(dāng)前尾礦的回收利用，主要有以下幾種途徑：尾
礦再選、建筑材料生產(chǎn)、用于制作肥料、改良土壤劑
和礦山采空區(qū)充填。
尾礦再選是對(duì)尾礦中有用的成分進(jìn)行再選，雖
然能提高資源的利用率，但再選過(guò)后的尾礦仍然會(huì)
進(jìn)入尾礦庫(kù)堆放，尾礦庫(kù)所帶來(lái)的安全問(wèn)題仍然
存在。
尾礦用來(lái)生產(chǎn)建筑材料也有一定的局限性。第
一，由于尾礦的成分十分復(fù)雜，目前尚缺乏普遍使用
的處理尾礦方法。經(jīng)過(guò)再利用的尾礦制成各種建材
產(chǎn)品，比如免燒磚、玻璃等。這些建材產(chǎn)品不少是我
們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的，如果有危害(放射性等)
是會(huì)影響到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以利用尾礦生
產(chǎn)建材產(chǎn)品的種類及數(shù)量都會(huì)受到限制。第二，由
于尾礦的本征特性，例如尾礦粒度級(jí)配差，使得尾礦
在做建材時(shí)，需要有性能更優(yōu)良的、更昂貴的其它材
料與之匹配才能做出合格的產(chǎn)品，導(dǎo)致整體價(jià)格提
升，使采用尾礦作為原料的建筑材料失去競(jìng)爭(zhēng)力。
第三、尾礦在做建材類產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)有一個(gè)使用上
限，所以用尾礦做建筑材料并不是一個(gè)大量消納尾
礦的很好方法。
用尾礦做肥料、土壤改良劑同樣對(duì)尾礦的數(shù)量
消耗很少。能夠大量消納尾礦的最好的途徑就是用
于礦山采空區(qū)充填。截止到2015年底，全國(guó)金屬非
金屬地下礦山共有采空區(qū)12．8億m3，如此巨大的
充填需求，將消納大量以尾礦為原料的充填材料。
過(guò)去部分礦山采用分級(jí)尾砂充填，一部分尾砂礦仍
然需要放到尾礦庫(kù)中閑置，而現(xiàn)有的技術(shù)已實(shí)現(xiàn)全
尾砂充填，全部的尾礦都能被利用起來(lái)。
3 利用尾礦進(jìn)行充填開(kāi)采的效益分析
3．1煤礦充填開(kāi)采
隨著經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，煤炭資源消耗量也越來(lái)越
多，可開(kāi)采煤炭量日漸減少。另一方面建筑物下、水
體下、鐵路下(簡(jiǎn)稱“三下”)壓著大量可開(kāi)采的煤炭
資源無(wú)法有效開(kāi)采出來(lái)。我國(guó)現(xiàn)有煤炭?jī)?chǔ)量約
1．02萬(wàn)億t，但是有效開(kāi)采量?jī)H3 000億t左右，“三
下”壓煤量高達(dá)138億t¨。。
我國(guó)當(dāng)前“三下”采煤主要開(kāi)采方式是搬遷開(kāi)
采和條帶開(kāi)采。搬遷開(kāi)采成本巨大，導(dǎo)致煤炭企業(yè)
經(jīng)濟(jì)效益降低，并且容易引發(fā)政府、企業(yè)和居民之間
的經(jīng)濟(jì)糾紛問(wèn)題。條帶開(kāi)采的缺點(diǎn)是丟煤多，回采
率一般在40％～78％19 o，且掘進(jìn)成本高，地上建筑
容易出現(xiàn)裂縫，甚至?xí)斐傻厣辖ㄖ料莸膯?wèn)題出
現(xiàn)。用于修補(bǔ)建筑裂縫，修復(fù)建筑沉陷問(wèn)題，需要支
出較多費(fèi)用，所以條帶開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益也很低。隨
著煤炭開(kāi)采技術(shù)水平的提高，充填開(kāi)采技術(shù)得到了
極大發(fā)展。充填開(kāi)采不僅能大量回采“三下”壓煤；
提高煤炭產(chǎn)量，而且能有效控制地表下沉；還能大量
消耗煤矸石，減少煤矸石對(duì)水資源、大氣和土壤的
污染。
首先，充填開(kāi)采能解決“三下”壓煤?jiǎn)栴}，提高
回采率。若實(shí)施充填開(kāi)采，中厚煤層采區(qū)回采率可
達(dá)到85％以上，薄煤層采區(qū)回采率達(dá)到90％以上，
相比條帶開(kāi)采的40％～78％，回采率有了很大的提
高，煤炭產(chǎn)量也大大提高。以邢臺(tái)煤礦為例，其可采
儲(chǔ)量為2 327．9萬(wàn)t，建筑物下壓煤達(dá)5 823萬(wàn)t。通
過(guò)應(yīng)用采空區(qū)充填技術(shù)后，既實(shí)現(xiàn)了不遷村開(kāi)采，又
解放煤炭?jī)?chǔ)量2 000多萬(wàn)t¨?，建筑物下約34．4％
的煤炭資源被解放出來(lái)。按34．4％的比例估算，我
國(guó)“三下”t38億t的壓煤量，采取充填開(kāi)采將解放
煤炭?jī)?chǔ)量47億t，相當(dāng)于我國(guó)煤炭一年的產(chǎn)量。以
煤炭每噸600元的售價(jià)計(jì)算，47億t煤所帶來(lái)的經(jīng)
濟(jì)價(jià)值是28 200億元。
另一方面，充填開(kāi)采能有效解決煤矸石露天堆
放，占地、污染環(huán)境的問(wèn)題?！段覈?guó)煤炭城市采空塌
陷災(zāi)害及防治對(duì)策研究》的報(bào)告顯示，全國(guó)累計(jì)采
空沉陷面積超過(guò)70萬(wàn)公頃(7×10舊m2)。假設(shè)采
空區(qū)高度為3 m，采空區(qū)體積為2．1 X 1011 m3。假設(shè)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年8月第4期尾礦大量消納的最佳途徑——陳晶朱立德·57·
1 m3的充填材料，利用煤矸石1．6 t／m3。若將2．1×
10”m3的采空區(qū)全部充填，將消耗3．36×10“t的煤
矸石，約減少煤矸石占地面積867萬(wàn)畝，相當(dāng)于減少
13 136個(gè)天安門廣場(chǎng)的占地面積。
3．2非煤礦山充填開(kāi)采
我國(guó)自20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于礦業(yè)法規(guī)不
健全，礦業(yè)秩序混亂，導(dǎo)致非法、無(wú)規(guī)劃的亂采濫
挖，在礦山周邊留下大量規(guī)模不等的采空區(qū)。據(jù)
不完全統(tǒng)計(jì)，在全國(guó)20個(gè)省、區(qū)內(nèi)，發(fā)生大規(guī)模采
空區(qū)災(zāi)害有180處以上，累計(jì)塌陷面積大于70萬(wàn)
公頃，經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)500億元?。?！督饘俜墙饘俚?
下礦山采空區(qū)事故隱患治理工作方案》¨2。中數(shù)據(jù)
顯示，到2015年底，全國(guó)金屬非金屬地下礦山共
有采空區(qū)12．8億m3。結(jié)合上文提到的70萬(wàn)公頃
塌陷面積，造成損失為500億元，如今有12．8億
m 3安全隱患，如若塌陷一小部分，所造成的經(jīng)濟(jì)損
失都是無(wú)法想象的。采取充填開(kāi)采避免的經(jīng)濟(jì)損
失必將高達(dá)百億元。
另一方面，假設(shè)充填材料的密度為1 500 kg／m3，尾
礦占充填材料質(zhì)量的50％，那么12．8億m3的采空
區(qū)將消納9．6億t尾礦。尾礦被大量消納后，既減
少占地面積，又大大減少新建尾礦庫(kù)的數(shù)量及降低
尾礦庫(kù)運(yùn)行成本。上文中提到400座冶金尾礦庫(kù)，
每年的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用為7．5億元。假設(shè)全國(guó)10 000座
尾礦庫(kù)，按此比例計(jì)算，全國(guó)尾礦庫(kù)的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用為
190億元。隨著尾礦被充填到采空區(qū)后，建設(shè)尾礦
庫(kù)的征地費(fèi)用和尾礦庫(kù)的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用190億元都將不
再需要。同時(shí)，尾礦被充填到采空區(qū)中，可完全杜絕
尾礦庫(kù)泄露、潰壩等安全問(wèn)題的發(fā)生，減少尾礦對(duì)土
壤、水源的污染。
再者，消除采空區(qū)安全隱患，將降低龐大的搬
遷、拆遷費(fèi)用，提高當(dāng)?shù)鼐用裆畹男腋Ｖ笖?shù)。在
礦山采空區(qū)的居民，常年都生活在恐懼當(dāng)中，唯恐
自己的家不知何時(shí)會(huì)被土地吞咽，不復(fù)存在。只
有把他們腳下的土地填實(shí)了，他們懸著的心才能
落地。
4 結(jié)語(yǔ)
將尾礦充填到礦山采空區(qū)中才是大量消納尾
礦的最好途徑，才能解決上述環(huán)境污染、占用土地
和引發(fā)安全事故等諸多問(wèn)題。2000年以來(lái)，研究
者在充填材料制備、運(yùn)輸設(shè)備和充填回采工藝技
術(shù)等方面均取得了優(yōu)異研究成果，國(guó)內(nèi)應(yīng)用充填
采礦法、全尾砂充填技術(shù)的礦山也日益增多。實(shí)
踐表明，充填的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益也十分顯
著。應(yīng)用尾砂充填技術(shù)既解決了尾礦問(wèn)題，同時(shí)
也解決了采空區(qū)的安全問(wèn)題，這兩個(gè)重大安全隱
患的解決，將推進(jìn)我國(guó)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)
礦山綠色無(wú)廢開(kāi)采的建設(shè)。
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