栗紅玉，易麗萍，廖正彪，呂亞偉，王榮

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與利用過(guò)程中對(duì)大氣、水系、土壤所產(chǎn)生的污染和資源損耗，給自然環(huán)境和人類生活帶來(lái)了負(fù)面影響。綠色礦山建設(shè)發(fā)展模式，是礦山可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑[1]。

河南嘹歌山礦開(kāi)采的礦種主要為石灰石，作為石灰質(zhì)原料供水泥廠燒制水泥熟料。該礦山礦體基本裸露于地表，賦存淺，水文及工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，適合于露天開(kāi)采。由于生產(chǎn)管理不到位，礦山開(kāi)采中的粉塵、噪聲、固體廢棄物的排棄污染了周邊環(huán)境，甚至誘發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，致使生物多樣性銳減[2]。開(kāi)展綠色礦山建設(shè)是該礦山可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

本文通過(guò)分析河南嘹歌山石灰石礦開(kāi)采中存在的問(wèn)題，從資源開(kāi)發(fā)、綜合利用、礦區(qū)環(huán)境治理、數(shù)字化礦山建設(shè)、邊坡在線監(jiān)測(cè)、社會(huì)和諧工程等方面對(duì)該礦山進(jìn)行綠色化改造。

1 工程概況

1.1 礦區(qū)開(kāi)采現(xiàn)狀

嘹歌山石灰石礦區(qū)地勢(shì)西高東低，西部為低山區(qū)，東部為丘陵地帶，礦區(qū)最高標(biāo)高552m，最低標(biāo)高352.2m，相對(duì)高差199.8m。由于斷層及溝谷切割，礦區(qū)由南礦段、中礦段及北礦段三部分組成。礦體由鮞狀灰?guī)r與豹皮灰?guī)r組成，頂板為條帶狀白云質(zhì)灰?guī)r，底板為薄層泥質(zhì)灰?guī)r。礦區(qū)水文及工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

該礦山于2007年9月開(kāi)工建設(shè)，2008年6月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模年產(chǎn)石灰石180萬(wàn)噸，采用公路—汽車開(kāi)拓運(yùn)輸方案，露天開(kāi)采方式，自上而下水平分層開(kāi)采法，臺(tái)階高度為15m。礦山開(kāi)采工作面見(jiàn)圖1。破碎站布置在南礦段南面，位于爆破安全境界線以外。該礦山自2011年起因種種原因一直處于停采狀態(tài)。近幾年，附近百姓在礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行一面坡式的民采方式，礦區(qū)范圍內(nèi)共形成24個(gè)露天采坑。

圖1 礦區(qū)開(kāi)采工作面

1.2 存在的問(wèn)題

現(xiàn)有礦山開(kāi)采方式對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，而且資源綜合利用率低，信息化管理水平有待加強(qiáng)，主要體現(xiàn)在以下方面：

1.2.1 礦山地表生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞

礦山開(kāi)采初期，地表剝離、道路修建、生活設(shè)施建設(shè)等工作以及附近百姓的私挖濫采形成的民采坑破壞了地表環(huán)境。其中，民采坑分布零散占地最廣，臺(tái)階大多不規(guī)則，高度多在10～30m；坡度較陡，多在70°～80°；采掘面凌亂，巖石破碎裸露，大量剝離的廢土廢渣隨意堆放，需要進(jìn)行治理（見(jiàn)圖2）。

圖2 22號(hào)民采坑現(xiàn)狀圖

1.2.2 道路揚(yáng)塵嚴(yán)重，局部邊坡存在安全隱患

礦區(qū)道路均為泥結(jié)碎石路面，由于沒(méi)有進(jìn)行很好的保養(yǎng)維護(hù)，問(wèn)題日益顯著，主要包括：

（1）大部分道路已經(jīng)被碾壓損壞，坑洼不平，運(yùn)礦汽車行駛時(shí)的揚(yáng)塵及尾氣嚴(yán)重不符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）道路兩側(cè)水溝雜草叢生，伴有碎石，排水不暢，下雨時(shí)，路面翻漿嚴(yán)重。

（3）邊坡巖面裸露，局部邊坡較陡，穩(wěn)定性差，存在滑坡、泥石流的安全隱患。

（4）道路兩側(cè)綠色覆蓋率低。

1.2.3 廢石利用率較低

該礦山固體廢棄物主要為礦體表層剝離的廢土以及礦體內(nèi)賦存的白云巖夾層等。礦山原設(shè)計(jì)是將剝離物運(yùn)至廢石場(chǎng)堆存，民采時(shí)則是將其隨意堆放，排棄的廢石不僅占用大量土地，而且易誘發(fā)泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1.2.4 礦山管理效率低

該礦山不同品位礦石搭配、礦石運(yùn)輸量的計(jì)量、開(kāi)采進(jìn)度的追蹤、設(shè)備使用及維修情況、能源消耗指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析等均采用人工方式，存在生產(chǎn)效率低、錯(cuò)誤率高等問(wèn)題。礦山的信息化管理水平有待加強(qiáng)。

2 綠色礦山建設(shè)原則

礦山生產(chǎn)應(yīng)遵循“開(kāi)采方式科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)?；⒌V山環(huán)境生態(tài)化”的基本要求，努力實(shí)現(xiàn)礦山發(fā)展的資源效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)并舉，礦山發(fā)展與社區(qū)繁榮共贏[3]。

（1）因地制宜，協(xié)調(diào)發(fā)展。結(jié)合自身發(fā)展的實(shí)際情況，總結(jié)分析生產(chǎn)過(guò)程中在資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)、和諧社區(qū)建設(shè)等方面存在的問(wèn)題與矛盾，做好環(huán)保、復(fù)墾和社區(qū)等方面的工作，確保礦山協(xié)調(diào)發(fā)展[4]。

（2）突出重點(diǎn)，科技興礦。要在綠色礦山建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域開(kāi)展專題設(shè)計(jì)，對(duì)采取的先進(jìn)技術(shù)、方法及手段及時(shí)進(jìn)行總結(jié)，發(fā)展構(gòu)建體現(xiàn)自身特色的綠色礦山發(fā)展模式。堅(jiān)持科技創(chuàng)新原則，穩(wěn)步推進(jìn)技術(shù)升級(jí)改造與創(chuàng)新體系建設(shè)。加強(qiáng)與相關(guān)單位合作，建立礦山物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將礦山數(shù)字化納入礦山發(fā)展規(guī)劃。主動(dòng)監(jiān)控礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)狀況與實(shí)時(shí)地質(zhì)環(huán)境變化，并根據(jù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)反饋環(huán)保、產(chǎn)能達(dá)標(biāo)狀況，提高礦區(qū)全面監(jiān)控水平與安全管理水平[5]。

（3）合理規(guī)劃，注重實(shí)施。依據(jù)綠色礦山建設(shè)的基本條件及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定切實(shí)可行的規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)，通過(guò)規(guī)劃重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目，將規(guī)劃指標(biāo)落到實(shí)處。各項(xiàng)建設(shè)工程應(yīng)做好資金安排，合理統(tǒng)籌，狠抓落實(shí)，保證規(guī)劃指標(biāo)的順利完成[6]。

（4）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作。嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)規(guī)劃部署的任務(wù)和目標(biāo)，做好綠色礦山建設(shè)規(guī)劃與當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、礦產(chǎn)資源規(guī)劃等規(guī)劃的銜接，積極落實(shí)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作[7]。

（5）開(kāi)發(fā)與保護(hù)并舉。資源開(kāi)發(fā)堅(jiān)持“誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)，誰(shuí)污染誰(shuí)治理”的原則，堅(jiān)持礦山開(kāi)發(fā)與保護(hù)并舉，保障礦山的可持續(xù)發(fā)展。做好道路硬化與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作，確保礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定。最大限度地降低對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞，大力推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中同步綠化與土地復(fù)墾工作[8]。

（6）公眾參與，集思廣益。在礦山內(nèi)部積極宣傳綠色礦山發(fā)展理念，鼓勵(lì)礦山職工為綠色礦山規(guī)劃建言獻(xiàn)策，參與礦山規(guī)劃建設(shè)，注重專家咨詢和公眾參與，廣泛聽(tīng)取多方面意見(jiàn)，積極鼓勵(lì)礦區(qū)周邊村民參與綠色礦山建設(shè)，增強(qiáng)規(guī)劃編制的公開(kāi)性，提高規(guī)劃透明度和科學(xué)決策水平[9]。

3 綠色礦山建設(shè)內(nèi)容

針對(duì)礦山存在的種種問(wèn)題，本次規(guī)劃設(shè)計(jì)積極響應(yīng)《水泥灰?guī)r綠色礦山建設(shè)規(guī)范》對(duì)礦山建設(shè)在礦區(qū)環(huán)境、資源開(kāi)發(fā)方式、資源綜合利用、節(jié)能減排、數(shù)字化礦山等方面提出的要求，從以下六個(gè)方面對(duì)該礦山進(jìn)行改造升級(jí)，確保礦山綠色、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

3.1 資源開(kāi)發(fā)利用

由于北礦段及中礦段周邊環(huán)境比較復(fù)雜，南礦段東部牽涉村莊及住戶較多，企業(yè)現(xiàn)僅對(duì)南礦段西部礦體進(jìn)行開(kāi)采設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：

（1）生產(chǎn)規(guī)模。礦山年產(chǎn)礦石量180萬(wàn)噸，經(jīng)計(jì)算，該礦段服務(wù)年限約17年。待該礦段開(kāi)采完畢后，再對(duì)北、中兩礦段實(shí)施開(kāi)采。

（2）開(kāi)采方式。采用自上而下分臺(tái)段開(kāi)采的方式，工作面垂直走向布置，沿走向推進(jìn)。臺(tái)階高度15m，工作面臺(tái)階坡面角75°，臺(tái)階終了坡面角65°，安全平臺(tái)4m，清掃平臺(tái)8m，安全平臺(tái)與清掃平臺(tái)交替設(shè)置。

（3）開(kāi)拓方式。礦山仍采用公路開(kāi)拓方式，工作面至破碎站采用汽車運(yùn)輸，破碎后的石灰石碎石由膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸至水泥廠。

（4）主機(jī)設(shè)備。礦山穿孔、采裝、運(yùn)輸?shù)戎饕O(shè)備均選用具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的高效、環(huán)保、節(jié)能設(shè)備，其中，穿孔選用KQG-150型露天潛孔鉆機(jī)，采裝選用斗容為4.0m3的液壓挖掘機(jī)，運(yùn)輸選用載重量為30t的礦用自卸汽車，大塊礦石的二次破碎選用液壓碎石機(jī)擊碎。

3.2 資源綜合利用

本礦山開(kāi)采產(chǎn)生的主要廢棄物為夾石和廢土，如果直接運(yùn)至廢石場(chǎng)堆放，既占用土地，又存在發(fā)生泥石流的安全隱患。為此，項(xiàng)目部綜合考慮夾石、廢土的化學(xué)成分及物理力學(xué)特性，決定對(duì)其規(guī)劃綜合利用，實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)發(fā)零排廢的目標(biāo)，同時(shí)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

（1）廢渣綜合利用。在本礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)一條年處理150萬(wàn)噸廢石的綜合利用項(xiàng)目，主要生產(chǎn)20～30mm、10～20mm、5～10mm、0～5mm骨料及機(jī)制砂。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用顎式破碎機(jī)+反擊破碎機(jī)生產(chǎn)骨料，破碎后的物料經(jīng)過(guò)兩次篩分，其中＞30mm的物料形成閉合回路返回至反擊破碎機(jī)，30～20mm以及10～20mm物料輸送至成品庫(kù)，0～5mm物料通過(guò)選粉機(jī)和立軸破碎機(jī)生產(chǎn)機(jī)制砂，輸送至成品庫(kù)。在成品庫(kù)底直接用汽車裝車運(yùn)輸。整條生產(chǎn)線采用空壓機(jī)站集中供風(fēng)，各卸料點(diǎn)設(shè)置袋收塵器，保證生產(chǎn)線粉塵排放濃度＜10mg/m3，滿足國(guó)家和地方的排放要求。生產(chǎn)線獨(dú)立設(shè)置電力室及中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制。

項(xiàng)目建成后，每年可生產(chǎn)150萬(wàn)噸機(jī)制砂及骨料，實(shí)現(xiàn)銷售收入5 200萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)830萬(wàn)元。這樣既充分利用了廢石，又能為企業(yè)增加收益。

（2）廢土綜合利用。土壤是進(jìn)行土地復(fù)墾的基本要素，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)將剝離廢土運(yùn)往暫時(shí)不開(kāi)采的北礦段及中礦段的遺留露天坑，用于日后土地復(fù)墾使用。

3.3 礦區(qū)環(huán)境治理

3.3.1 土地復(fù)墾

本項(xiàng)目擬對(duì)暫不進(jìn)行開(kāi)采的北、中礦段11個(gè)民采坑進(jìn)行土地復(fù)墾，復(fù)墾面積約25.57ha。

植被恢復(fù)綠化前，首先要對(duì)單獨(dú)存放的剝離表土層進(jìn)行土壤改良，摻配有機(jī)肥，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)肥采用高溫堆肥的制作方法，以農(nóng)作物秸桿、人畜糞便、樹(shù)木落葉、青草、綠肥、垃圾等為原料，經(jīng)高溫堆漚處理后，可殺滅病菌和蟲(chóng)卵，使草籽失去再生能力，該方法具有腐熟快、原料充足，易于操作等特點(diǎn)。

礦山綠化采用喬、灌、草相結(jié)合的方式。綠化品種的選擇以鄉(xiāng)土樹(shù)種和草種為主，兼顧美化要求。喬木樹(shù)種選擇馬尾松、側(cè)柏、刺槐等，灌木選擇毛柳、酸棗、紫穗槐，綠化草種選擇白羊草、羊胡子草、蒿類，藤本選爬山虎。近期可綠化區(qū)域植被恢復(fù)率達(dá)60%，遠(yuǎn)期可綠化區(qū)域植被恢復(fù)率將達(dá)100%，見(jiàn)圖3。

圖3 礦區(qū)采終植被恢復(fù)效果圖

3.3.2 噪聲、粉塵防治

礦山開(kāi)采在穿孔、爆破、二次破碎、鏟裝、汽車運(yùn)輸、破碎等生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量粉塵及噪聲，采取的主要措施包括：

（1）礦山爆破采用多排孔微差爆破；

（2）噪聲源連續(xù)的區(qū)域，工人佩帶個(gè)人防護(hù)設(shè)施；

（3）采區(qū)周邊及道路兩側(cè)種植具有降噪、防塵功能的樹(shù)木；

（4）將破碎站進(jìn)行密封，并加裝收塵器等環(huán)保設(shè)備除塵，封墻采用降噪材料；

（5）礦區(qū)主要運(yùn)輸?shù)缆仿访嬗不⒉扇《ㄆ跒⑺?、清洗路面等措施，在礦區(qū)出口處設(shè)置洗輪機(jī)，防止粉塵外帶；

（6）廠界設(shè)置粉塵、噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)施，確保礦山粉塵、噪聲符合國(guó)家規(guī)范要求。道路兩側(cè)綠化效果圖見(jiàn)圖4。

圖4 道路綠化效果圖

3.3.3 規(guī)范標(biāo)識(shí)標(biāo)牌

按規(guī)范要求，完善道路、采區(qū)、破碎站的相關(guān)警示標(biāo)牌及安全宣傳標(biāo)語(yǔ)，加強(qiáng)安全監(jiān)督，確保礦山生產(chǎn)安全。

3.4 數(shù)字礦山建設(shè)

3.4.1 礦體三維數(shù)字化

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式采用人工進(jìn)行配礦設(shè)計(jì)及編制采剝進(jìn)度計(jì)劃，周期長(zhǎng)，誤差大，更新慢。本次設(shè)計(jì)采用SURPAC三維地質(zhì)采礦軟件，根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)建立礦體模型，對(duì)礦體各個(gè)區(qū)段的品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可直觀反映出礦區(qū)的貧富區(qū)段，還可根據(jù)生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，生產(chǎn)效率大大提高。

對(duì)于品位波動(dòng)較大的礦體，可利用礦體模型中的品位數(shù)據(jù)，進(jìn)行精準(zhǔn)配礦設(shè)計(jì)，提前編制采剝進(jìn)度計(jì)劃，從而保障礦石品位平穩(wěn)，合理有序地供給水泥廠生產(chǎn)水泥熟料。

3.4.2 視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)

為了能直觀地了解礦山各作業(yè)地點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)情況，礦山在開(kāi)采、運(yùn)輸、破碎、計(jì)量等區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由視頻采集系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)，管理、控制部分，顯示部分組成。

通過(guò)該系統(tǒng)，管理者可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)跟蹤礦山生產(chǎn)進(jìn)度，監(jiān)督生產(chǎn)的安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，制定對(duì)策，避免發(fā)生事故，造成人員、財(cái)產(chǎn)損失。

3.4.3 智能計(jì)量系統(tǒng)

以往礦山計(jì)量系統(tǒng)采用人工開(kāi)票、人工統(tǒng)計(jì)的方式，每個(gè)磅房須配備2～3名計(jì)量員，既浪費(fèi)人力，又效率低下。為了提升礦山的信息化管理水平，使計(jì)量過(guò)程精細(xì)化、準(zhǔn)確化、高效率，本礦山計(jì)劃采用一卡通智能計(jì)量系統(tǒng)。

該系統(tǒng)具體流程為：自動(dòng)識(shí)別車輛信息—車輛過(guò)皮—自助領(lǐng)取IC卡—車輛過(guò)毛—自助歸還IC卡—自助票據(jù)打印。

3.5 邊坡在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

礦山邊坡的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)一直是礦山開(kāi)采的薄弱環(huán)節(jié)，為保證礦山安全生產(chǎn)，對(duì)于巖體破碎、危害性較大的邊坡，建立邊坡在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)感知部分（位移傳感器）、數(shù)據(jù)采集部分（采集單元）、數(shù)據(jù)傳輸部分和控制分析部分（監(jiān)控中心軟件）等部分組成。

通過(guò)建立巖土體地表沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)邊坡各測(cè)點(diǎn)的位移變化，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心，由專用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析軟件處理，判斷邊坡的整體穩(wěn)定性，快速準(zhǔn)確預(yù)警預(yù)報(bào)山體邊坡崩塌、滑坡等災(zāi)害，有效避免災(zāi)情發(fā)生造成的損失。

3.6 社區(qū)和諧工程

該礦山企業(yè)根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)，將綠色礦山建設(shè)與周邊新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村建設(shè)提供力所能及的物資支持。具體舉措如下：

（1）建立村和企業(yè)和諧共建委員會(huì)，以此作為構(gòu)建村企溝通平臺(tái)。根據(jù)地方與礦山企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，充分考慮雙方的共同利益，適時(shí)啟動(dòng)村企共建工程，整合雙方資源，發(fā)揮雙方優(yōu)勢(shì)。

（2）投入資金對(duì)周邊村莊道路進(jìn)行硬化改造，并對(duì)附近村莊加強(qiáng)綠化，增加健身娛樂(lè)設(shè)施，以改善村民居住環(huán)境。

（3）將綠色礦山的土地復(fù)墾等工作分包給當(dāng)?shù)卮迕?，既可以充分利用村民的種植經(jīng)驗(yàn)，提高綠化效率，也可以帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高村民的生活水平。

（4）支持當(dāng)?shù)氐慕逃聵I(yè)，積極舉辦捐資助學(xué)活動(dòng)，解決當(dāng)?shù)刎毨和慕逃龁?wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

深化綠色礦山建設(shè)，發(fā)展綠色礦業(yè)是立足于我國(guó)國(guó)情，更好地解決我國(guó)礦產(chǎn)資源供需矛盾、資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境矛盾等一系列問(wèn)題的全新思維和最有效途徑[10]。該礦山根據(jù)自身特點(diǎn)對(duì)綠色礦山的建設(shè)進(jìn)行了全面規(guī)劃，既實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，又促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏健?/p>