金属矿山尾砂库治理暨改善环境的发展

                       赵健

                    鞍钢矿山爆破公司

 摘要：阐述矿山尾砂库占地和污染环境等危害性，

提倡新建矿山不设地表尾沙库并推荐选厂制干尾砂

直充井下空区的做法与实例；介绍与评析老矿山生

产大发展尾砂库大萎缩的采砂回填井下和改造充填

系统实施全尾充填的范例；通过实例研判肯定矿山

老尾沙库实施治理，退库还林，恢复生态环境的出

路是可行的并给出具有可操作性的实施方法；揭示

地方环保治理的短板及生存原因，提出根治环保腐

败的关键在于完善相关法律法规和建立健全上下监

督，群众监督，新闻媒体参与机制。

            关键词： 废弃尾砂库    退库还林    充填空区

休闲景观    法律法规    监督机制

0 引言

    据测算近十几年我国铁矿石年均需求国内量8--10亿吨^（1），有色金属5000万吨^（2），由此计算新增尾矿砂堆积用地分别为1.33万亩/年和2.3万亩/年，随着矿业的进一步发展尾砂库占地问题日臻突出；地表尾矿库的存在给地方带来难以预防的潜在性灾害，对当地人民生命财产造成严重威胁。红透山矿历史上曾发生过尾矿库垮坝事故，淹没北仓石村农田数百亩。辽宁宽甸县鑫辉矿业2010年和2011年两次尾矿库溃坝严重污染鸭绿江水域。宽甸县万宝源矿业公司20014年4月尾矿库脱水塔倒塌，水沙如山洪暴发般冲向鸭绿江江道，当时正值深夜对河道两岸居民造成一定危害和损失；尾砂库的存在为地方水源，空气，环境破坏污染带来灾难。内蒙东，西乌旗和甘肃玉门，低窝铺一带偏远矿山氰化法选金银其废渣就地堆放废水就地渗透现象相当普遍，民采矿山尤甚；尾砂库尾水有害元素含量超标污染当地水源问题亦不同程度普遍存在，由于尾水净化消耗成本一些矿山甚至国企都平时敷衍专等天降大雨时趁势放沙放水很难纠察；由于尾砂库表面干涸尾砂颗粒细在春天刮风季节随风弥漫汚染环境，居民和路人苦不堪言，如辽宁丹东宽甸县至绿江，浑江等地公路沿线都有这种情况发生……

随着世界性环保治理监测手段提高与监督力度加大，今后新建矿山尾矿砂出路纳入日常环保管理体制迫在眉睫，尾矿库设计在地表将成为历史。历史上形成的沙库亦需积极治理，逐步实施退库，还田，造林，建设生态休闲景观等新课题今天在社会上被提了出来，近十几年来并有了一定成果与发展，当前一些矿山的治理模式很值得借鉴推广，它同时表明了矿山尾矿库治理优化环境是可能的，可行的。

1. 新建矿山干式尾矿砂直排井下空区

提倡新建矿山地表不设尾砂库，具体措施是选厂干砂直排井下做法值得推荐。辽宁本溪大北山铁矿地处本溪火连寨镇，环保问题十分突出。在当地环保部门督促和矿山努力下于2014年该矿设计并逐年实施了选矿厂尾砂直接排入井下空区充填方案，实施后效果较好。其主要做法是：铁选厂采用新工艺产出尾砂全部为干式，排放到中间仓后用皮带机输送至充填井然后排入空区，充填井有数个具体根据井下空区分布情况而设，随生产进行逐步实施空区充填，为扩大应用范围目前正在试验复盖岩下放矿的中深孔分段采矿法，准备以尾矿砂部分或全部替代复盖岩。

类似该矿做法会带来成本增高效益降低等问题，为使新事物坚持并推广建议国家出台一定鼓励或扶助政策如环保方面给以经济扶持税收方面给以适当减免等。

2. 新建矿山水力充填系统建设不能实施问题

在金属矿山中突出的和普遍的问题是相当多的民企矿不能建设实施国家设计部门给出的水力充填系统工程，导致地面塌陷和尾砂堆积问题凸显。原因是该充填系统建设周期长，投入资金大，运行成本高技术难度大，矿山只是将设计报告用做办理开采执照之后便自行其是。例如宽甸县万宝源矿，长沙矿山设计院提出的的水力充填系统设计，矿山办完采矿证后即改为空场法采矿直至矿山关闭，辽宁新宾苇子峪矿和内蒙，新疆，甘肃，青海等地其它民采矿山也是如此。

矿山地表塌陷变形具有的长期性和隐伏性的特点，为当事人和矿管部门造成危害的行为暂时不能暴露提供了庇护，但随时间推移地表破坏发生这一必然结果将会坑害后人，地表尾矿库活生生的存在便是井下空区没有很好处理将来必然发生灾害的信号反应，这是业内人心知肚明的事情。一些矿管和环保部门出于地方或个人某种利益需要以子孙后代生存环境去打赌与矿山开绿灯，又省市各级矿管部门监督机制疲软不利，矿管和环保项目不公开透明而是回避人民群众和新闻媒体监督，彻底改善这些短板必须將矿山开采地面保护课题纳入法律手段彻底解决。

3. 老矿山尾砂库逐渐萎缩范例及进步意义

一般矿山达产后尾砂产出量迅速增加，增大库容扩大征地属正常规律。辽宁红透山矿1958年建矿投产后尾矿砂输入尾砂库贮存，于1968年投产水力充填系统后一直采用选矿厂尾砂做充填料，由于充填能力12万m³/y而要求充填能力18万m³/y为此建设了尾矿库采砂回填系统。

该系统投产于1978年至上世纪末关闭，主要工艺是在尾砂库内用高压水枪采沙制浆，再用衬胶泵（6NPJ）两段接力输送，通过隧道达坑口马尔斯泵站，利用马尔斯油隔离泵将尾砂浆通过3100m管路扬送至井下终端泵站与选厂尾砂系统汇合后倍线输送。

该系统投产后运行22年从库内采砂计110万m³基本采尽可用尾砂，致使尾砂库规模没有继续增大反而缩小避免征地，其社会效益巨大，充填运行经济效益测算与外购河沙充填料比照减少费用支出3300万元，其做法对同类矿山有重要参考意义。

4.老矿山充填系统改造

辽宁红透山矿始建水力充填系统是分级尾沙充填，砂浆经旋流后大部分排回尾矿库，尾砂利用率仅为30--40%，形成井下空区充填严重欠账实施30年后空区欠账率达50%，为此矿山一面尾库采砂回填井下一面大力建设废石充填系统一面外购河沙以补充充填料不足，致使矿石成本大幅提高。

上世纪末矿山与东北大学合作联手改造充填系统，拆除原来分级尾沙系统另建全尾充填系统，在井下开凿充填洞室，采用卧式沙仓储砂，电爬趴沙至其下的搅拌桶内（加入干水泥灰）重新制浆后倍线输送至井下充填地点，砂浆浓度60--70%，尾砂利用率95%，有效缓解了充填料不足，降低了充填单位成本，更重要的是不再向尾砂库排沙。据测算，每年按减少外购河沙5万m³计可降低充填成本150万元。

老企业为适应市场经济发展需要进行生产工艺改造是生存发展的唯一出路，其立项选择首先要考虑环保问题，改造所需资金来源靠企业改造产生的经济效益来供给，国家也应该给与一定优惠政策如改造费用打入产品成本，并鼓励科研院所走下去参与企业科技进步立项实施。

5..老尾矿库退库还林

   辽宁红透山矿改造原水力充填系统实施全尾充填后，选厂来沙基本全部充入井下，原地表尾砂库基本废弃并实施了退库还林（草）或交于地方使用得到当地 地方良好反响。

^{3} 该矿1958年生产至本世纪初产出尾矿砂1500万m³,占地近千亩。由于坝高超过30余米，加之原脱水设施功能萎缩，需要进一步征地建设尾矿库。但现在村镇企业快速发展，用地十分紧张继续征地已不现实，矿山只好在东北大学协助下，依靠科技进步手段解决尾矿砂排放问题，耗资千万用时二年拆除原水力分级充填系统建设全尾充填系统，达到选厂来沙90---95%充入井下，不仅解决了采空区充填料严重不足问题还满足了深井开采地压有效控制的采矿方法的需要并降低了充填和矿石成本，在此同时对地面老尾矿库进行了退库还林（草）治理或部分交给地方使用。

实践证明，尾矿库不再继续排入砂浆后，在风化和雨水侵蚀下表层尾砂经3-5年时间会形成1-2㎝的含土黄砂层，而且大部分长出各种草类或灌木类植物，矿山不再实施人工管理靠自然恢复生态，十年后库面大部为自然生物复盖，达到封盖住尾砂不再污染空气和周围环境效果。

根据尾矿库具有自身修复功能这一特性，矿山部门在库区靠近矿区一侧，实施了数百亩面积的人工覆土造林，覆土层后50㎝，造林树种大部为杨树或刺槐，黑松，柏树等，并派专人管理经数年时间生态修复，原来污染环境的尾矿库区边缘地带已经成为居民休闲胜地， 上例说明废弃尾矿库具有自然生态修复功能，只要引起有关部门重视办法是很多的。

6.废弃尾砂库治理出路

历史上遗留的无主尾矿库，治理起来技术难度大资金问题亦难以解决。各级政府应鼓励，引导地方或民间自行土法解决并出台相关政策法规，如同土地山林那样谁治理谁使用，谁所有并发放相关证照。

笔者见到内蒙一带有的废弃尾砂库牧民稍加治理后做草场放牧，吉林一带有的农民在其边缘开垦做小股地种庄稼，辽宁有的矿山废弃尾砂库堆放垃圾和生产废石，也有的无偿交予地方做村镇企业厂房用地，还有的经治理后做仓库堆放木料，物资存放材料或做各类广场等无不派上一定用场，当然随着科技发展尾矿砂做建筑材料也是发展方向。

随着国家用地紧张加剧废弃尾砂库做他用是发展方向，但也带来一些新问题发生，如尾砂库原来企业占有是有执照花钱征用的，而且其治理也是有一定资金投入的，交于地方使用却是无偿的，而且由于地方保护企业的官司是打不赢的反而僵持了与地方的关系，大大损伤了企业退库还地方的积极性；又如废弃尾砂库个人或团体开荒种地放牧或做他用是否具有所有权，如其发生意外找矿山负责有无法律依据等都需进一步完善立法。，

7改造.尾矿库建成休闲景观

   辽宁清原金铜矿尾矿库^【4】始建于日伪时期，尾砂就地堆放占地87市亩。建国后又在附近建一座尾砂库占地327市亩。在当时条件下这两座库位在郊外属于荒无人烟不毛之地并不存在环境问题。后来随着社会发展人口增多，民房，厂房，商店渐渐包围了尾矿库，而随着选矿技术发展尾砂颗粒越来越细（-400目站40％）尾砂库干涸的沙面春天沙子随风四起，严重污染县城环境影响居民身体健康，并尾水时有硫化物超标情况排入浑河(该河流系下游抚顺，沈阳等大城市的生产生活用水水源），为此清源县政府通过抚顺市，辽宁省政府，將清源金铜矿的尾矿库治理问题提了出来。经政府协调该库由矿山负责建设改造成居民休闲景观并建成后数年运行管理成熟后无偿交予地方使用，其费用由地方环保和矿山各半负担。

   护坡固坝   将尾砂自然堆积，整治成尾砂库，用砂浆块石砌成护坡固坝，砌筑块石1,28万m³,经十余年使用验证至上世纪末已有效的起到了防雨水冲刷固坝的作用。

   复土，种草，植被绿化   为保证绿化工作成功，给尾砂成分改造提供理论依据，事先对尾矿砂成分进行化验，结果如下：

             清源金铜矿尾矿库尾砂成分化验结果             表1

注：国家标准：国颁<<有色金属工业固体废物污染控制标准（GB5085--85）>>

表1说明该尾沙各种有害成分均低于国家规定允许标准，故属于一般固体废物，如果在其表面复土不仅不会发生其他污染现象还可以改善尾砂成分，判定可以实施复土植被。为此矿山外购农田用土4.7万m³，对土质要求无其他有害成分，不含块石，具有腐殖质成分，具有一般农田土效力，并均匀复盖于沙面之上，土层厚度0.35m面积17万㎡。

   植被过程及效果   在土层表面按设计距离栽种榆树，刺槐，油条等，当年春季恰逢雨量充沛，至夏季植被绿叶绽放成活率达95%以上，至十月干旱原因成活率降至80%，到来年春几乎全部枯掉，仅有少数树木半死不活。经查看并与农大教授请教认为：凡是尚存活的树木，其根系全部在土壤层中，而枯死或叶子打卷半枯死的树木根系已经扎到尾砂层内，由于尾砂密度小渗水系数大存不住水，根系得不到水分供给旱季尤甚，加之沙子含硫放热，致使植被枯死。教授建议：加深土层厚度是根本方法，但需增加资金投入，如果仅从植被绿化角度出发可以试种沙漠上生长的植被，其优点是不必再投入资金，缺点是观赏层次太低，但是可以随时间推移逐步提高绿化水平。矿山经去内蒙古考察后决定试种沙打旺草，这是一种能适应干旱的沙漠条件下而繁衍生存的草类，于是从赤峰市购入5kg草籽，在尾砂库区东西两侧试种，结果半月后出土，至夏季长高至1.4--1.6m，长势茂盛良好，至秋季结穗子4--6㎝，观之甚美闻之甚香。

   二次植被成功后，矿山继续扩大绿化规模，又种植沙打旺草2万㎡,同样取得良好效果，经检查结果沙打旺草根系已经穿过土层深入尾砂层厚度达10--15㎝，非但不枯死反而根子更加粗壮，说明一般尾矿砂覆土条件下种植沙打旺草绿化是可行的路子。之后几年矿山又进行了大量填平补齐绿化工作，达到了尾砂库面全部绿化，起到了防风固沙净化大气作用，并于上世纪末交予地方管理，地方在此基础上建些亭子等景点现已成为市民休闲娱乐良好场所。

   协调观赏与生产的关系

   清源尾砂库的成功治理是为民造福的民心工程，不仅得到了各级人民政府的公认，也得到市民的良好口碑。可是清源选矿厂是生产单位如何在保持优美环境前提下继续生产排放尾砂将是实际问题。另外建设尾沙库还要征地，离县城近还要造成污染，离县城远投资大无承担能力，而且选厂处于外购矿石的加工处理之现状，原料来源不保企业寿命难以预测，因此必须有个既能保证当前生产又能保证休闲环境不破坏的两全其美的方案。

   经多次与地方环保部门协商，同意在库内一角设围堰构筑小型尾砂库，尾砂库用草袋子装尾砂堆砌，高5m外坡角45⁰，内坡角40⁰-45⁰，蓄水面积6.5万㎡，入库水量1000m³/d.尾水成闭路不外排。因选厂不连续生产而且产量较低所以排水量不大，靠蒸发和渗透即可维持。澄清的水面盖住了尾砂尾砂不会漫天飞扬，周围设一护栏反而成为一少有观赏亮点。当于大雨季节库内溢水井开始向浑河河道排水，平时不能排水始终保持堰内一定水位，既保证了堰提安全还调节了小气候，为库区增添了新亮点。

8结语----关于尾砂库治理若干思索

    地表尾砂库的存在是历史的产物， 随着社会的发展地表尾砂库的建设或存在已不现实，这样一个庞大系统工程的实施必须有相应的配套措施匹配。矿管部门应出台相应的开采法规例如井下开采不允许地表塌陷变形，空场法开采的空区超过多大必须充填，选厂尾砂制备要采用新工艺不准堆放地表等。

   以法律形式建立健全自上而下的环保监督检查机制，彻底铲除地方保护主义和环保管理腐败案例（例如靠环保罚款团体，单位，个人创收），建立健全人民群众监督举报和新闻媒体曝光机制，资金收支要公开透明。

鼓励企业，民间团体，个人并吸引外资治理开发尾砂库。其产生的效益如实按合同落实兑现。对企业治理，退库，个人开发利用应有法可依不能以环保名义损害企业或当事者利益。

鼓励科研单位与企业联手研制开发环保（尾库）新课题项目，企业依靠科技进步产生的经济效益主要用于改造生产系统工艺所需资金。项目建设初期国家应给与优惠政策（如建设费用打入产品成本）。

民营矿山以设计报告做办理开采许可证照的“敲门砖”，事后不履行设计方案中的建设充填系统，采空区回填等内容，目前还是矿管环保方面的短板，应建立实施矿管，环保联合办公机制。

                      资料来源

  .[1] [2] 中国产业信息网  行业频道  2017.5.2；2017,8,25

[3]  石长岩主编：[红透山矿开采技术方法与工程实践 ]   东北大学出版社  2014.3

      [ 4 ] 王志方：[红透山矿的环保综合治理 ]   有色金属采矿  1999.1