瑯琊山銅礦地下開采空間開發利用前景分析

邱志勇，邢善強，張陽陽，李 超

(1．安徽省地質環境監測總站，安徽 合肥230000；2．滁州銅鑫礦業有限責任公司，安徽 滁州239000)

瑯琊山銅礦擁有近六十年的開采歷史，開采方法基本為分中段上向分層傳統法開采，已經形成九個開采中段，三個開拓中段，目前的開采深度接近-500 m水平，已經形成了大量的水平開拓巷道。-185 m以上中段接近閉坑階段。隨著深部找礦成果的確認，未來將可能進一步向深部開采。作為緊鄰國家級瑯琊山森林公園和滁州市城區的國有礦山，挖掘該礦山已經形成的地下空間進一步開發利用將具有十分重要的現實意義。本文根據瑯琊山銅礦地下開采空間的結構特征，結合城市建設和旅游風景區發展的需要，探討分析該礦山地下開采空間的開發利用前景。

1 自然背景條件

1.1 地質條件

瑯琊山銅礦位于安徽省滁州市城區西部，瑯琊山丘陵區邊緣，礦區范圍地面高程46～115 m，主要為崗地和低丘地貌類型。瑯琊山銅礦床的成礦母巖為一巖株[1]，即滁州巖體，系燕山期侵入的石英閃長玢巖，近南北向分布，長約2 500 m，寬600～800 m；巖體上大下小，似“傘形蘑菇”形態，其西、東與圍巖接觸帶形成了矽卡巖型銅礦床[2-3]。圍巖為寒武系至奧陶系碳酸鹽巖，巖體西側與碳酸鹽巖接觸帶有若干小巖枝或巖脈穿插于圍巖之中，出露于地表；巖體的東北部被白堊系碎屑巖所覆蓋；中東部巖體多隱伏于第四系松散巖類之下，頂板埋深一般為13～24 m。

1.2 礦體賦存特征

瑯琊山銅礦礦床為矽卡巖接觸交代型富銅礦床，分布于滁州巖體與寒武系碳酸鹽巖接觸帶及其前緣；接觸帶向巖體內部傾斜，礦體沿西、東兩側的接觸帶分布，呈“多”字型排列；西側礦體由淺部向深部傾角由陡變緩(70～45°)，東側礦體傾角較陡(70～80°)。

全礦區共有225個礦體，其特征是礦體規模小、數量多，礦體一般呈透鏡狀、扁豆狀、囊狀等，平面走向長數十米至百余米，一般延伸數十米至二百余米，一般厚度為2～10 m，最大30 m，平均厚度為3.2 m,其中，大于1萬t銅金屬量的礦體有四個礦體。

1.3 礦區水文地質條件

礦區西部、南部及東南部，巖體圍巖由寒武系上統碳酸鹽巖組成，厚度>350 m；近巖體處碳酸鹽巖呈大小不等的“巖塊”(或捕虜體)。碳酸鹽巖巖溶總體上不甚發育，地下水主要賦存于裂隙中，由于裂隙發育的不均一，使裂隙水呈脈狀分布，周邊附近地下水位標高一般為13.33～37.75 m。

區內鉆孔單位涌水量為0.004～0.01 L/(s·m)，富水程度弱，水量較小；礦區附近地下水沒有統一的水位，各含水單元之間水力聯系微弱。地下坑道出水點多是滴水，較大者為0.157 L/s，一般為0.021 L/s左右。-65m水平至-305m水平礦坑涌水量合計為497.3～869.79 m3/d，主要來源于碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組。多年來的采礦實踐表明，隨著開采深度、采礦斷面增加，礦坑涌水量呈現增加趨勢，開采深度深于-300 m后趨于穩定。

1.4 頂板圍巖工程力學特征

構成礦體頂板圍巖主要由滁州巖體——石英閃長玢巖組成，少部分為寒武系碳酸鹽巖。石英閃長玢巖近地表淺部巖石風化，下部巖石新鮮完整，為礦體頂板，部分為礦體底板。據測試結果，巖體平均抗壓強度為147.7 MPa，平均抗剪強度為20.7 MPa，硬度等級為6～8級，巖石質量較好。

碳酸鹽巖經熱變質作用局部為大理巖，巖石性脆，礦體及圍巖穩定。據測試結果，平均抗壓強度為88.2～130.3 MPa，平均抗剪強度為6.5～10.9 MPa，屬堅硬巖(礦)石，巖石質量較好。參照有關分析方法確認其礦體圍巖穩定性良好[4]。

2 礦山地下開采情況

2.1 井巷工程

礦山設計采用豎井開拓[5]，主副井設于礦床西礦帶中部的下盤，在礦床南端設有南風井，在東礦帶中部的下盤設有東風井，西礦帶的下盤北端設有北風井。主井(雙罐籠井，直徑5.8 m)提升礦巖，副井(直徑4.3 m，用5#單罐籠)提升人員、材料等。深部開拓盲主豎井一個(分布于明主井附近)，通過地下巷道與明主井相連接。明主井由地表向下至-245m，盲主井由-245m中段到-485m中段(全長280 m)。副井由地表向下至-405m中段(圖1)。

圖1 開拓及通風系統示意圖

2.2 開采中段劃分

全礦地下開采由上至下共12個中段。-245m以上有六個中段，分別為-35m中段、-65m中段、-95m中段、-125m中段、-185m中段、-245m中段，其中-35m中段、-95m中段為副中段。-245m 以下有六個中段，分別為-285m中段、-325m 中段、-365m中段、-405m中段、-445m中段、-485m中段，中段高度為40 m。

2.3 礦山開采方法

1) 充填法。用于厚度大于4 m的礦體，一般不留房間礦柱，只當采場面積較大時，則留直徑5 m的點柱，走向長大于80～100 m時才留8 m的間柱，6 m房柱全采空。用水泥、尾砂1∶4配比膠結充填回采。

2) 留礦法。用于厚度小于4 m傾角大于60°礦巖穩固的礦體，采用淺孔留礦法。目前，-35m中段已經被充填封閉，-65m中段也即將被充填封閉。

2.4 可保留地下空間

-95m中段以下開采主干巷道一般可以保留，合計10個水平的開采中段主干巷道累計長度超過20 km。主干巷道斷面為半圓形，內徑2.5 m，形成的大巷、岔巷、硐室等可利用面積超過3×105m2。

隨著深部找礦的發現[6]，未來中長期發展規劃，采礦深度向-500～-1 000 m水平延伸，地下采礦后遺留空間面積巨大，預計將超過2×105m2，是一處開發利用前景良好的地下空間。

3 開發利用前景

瑯琊山銅礦擁有得天獨厚的有利條件，地處國家森林公園及城區邊緣，礦區地下水貧乏，礦坑涌水量小；地下采空區圍巖穩定性良好。對比類似礦山條件[7-8]，瑯琊山銅礦地下開采空間可利用價值較高，適合建成礦山公園或人防工程，或者專門的地下物資儲備庫。

3.1 建設礦山公園

3.1.1 必要性

礦山公園展示的礦業遺跡景觀是自然與人文歷史的融合，體現了礦業發展歷史的內涵，它具備研究價值和教育功能，是可供人們游覽觀賞、科學考察的特定空間地域。礦山公園規劃建設為社會提供新的旅游資源，也為保護礦業遺跡和地質遺跡提供可能。

礦山公園建設具有循環經濟模式的特點，即礦山生產的周期完結后，投入旅游產業經濟循環中，有利于產業結構調整和促進經濟發展。充分利用瑯琊山銅礦具備的有利條件，完全有必要規劃建設成一座美麗的礦山公園。

3.1.2 可行性

1) 區位條件優越。礦山東接滁州市區(本體即為城市礦山)，毗鄰瑯琊山風景名勝區和豐樂亭景區，兩大景區均為滁州市著力開發的風景旅游觀光帶，其間增加別具特色的礦山公園，也為產業旅游和主題旅游增加了不可多得的題材和內容。此處交通十分便利，距京滬線、京滬高鐵站均不超過10 km。

2) 礦業歷史文化遺跡豐富。據史料考證滁州瑯琊山銅礦在我國宋朝之前即有開采開發歷史，距地表深度160 m內有多處“古老隆”出現，開采工藝十分復雜，20年前地面尚存在大量的古人冶煉爐渣。瑯琊山銅礦古代采冶和現代開發存于一體，古代文明和現代工藝相得益彰，是不可多得的“穿越”和教育考察題材。

3) 科普和工業旅游選項。瑯琊山銅礦原巖和原礦包含有沉積巖、巖漿巖、變質巖三大類，是科普教育的良好處所，現代化的礦山設備設施和采選工藝是工業旅游的優質線路，可作為瑯琊山大旅游內容的補充和選項。

4) 安全條件良好。瑯琊山銅礦地下采空區圍巖穩定性良好、礦坑涌水量小是增強地下空間安全保障的先決條件。采取一些措施完全能夠保障地下空間圍巖的穩定，確保安全；對地下空間周邊圍巖滲水巖層采取灌漿封堵，阻隔地下水滲入，現行技術完全可行。在現行地下采礦條件的基礎上，對廢棄的巷道、礦房等開采空間進行改造，投入的成本不會很大，而產生經濟效益、社會效益、環境效益的價值很高。

3.1.3 建設內容

保留改造現有的采場、出礦、運輸遺址，可將“現代采礦舊址”展現出來。在采場中設置人體模型模擬采礦過程：用鉆機在巖壁里打眼，往打好的眼里裝炸藥炸落礦石，“電耙”把落下來的礦石耙到鐵軌附近，裝巖機則把礦石裝入礦車，最后礦車把礦石運至選礦廠進行破碎、選礦。

地下巷道還可展示礦區安全保障方式的升級換代變化。巷道的墻壁上，也可擺放各種采礦工具：從采礦工人隨身攜帶的礦燈、水壺，到長得像重機槍的鑿巖機，再到井下通風設備等。

巷道內還可展示山體內分布不均勻的礦石，即礦石富集區域和無礦區域,每當一個區域開采完，就會留下巨大的開采空間。

隨著現代科學技術的發展，新方法、新技術、新手段的投入利用，均可展示出來。在勘查探明的基礎上，還可以把地表淺部明朝、清朝以來的古代采礦遺址發掘出來，通過加固古代采礦遺址周邊巖層，恢復模擬部分采礦形態，使得礦山公園的內容更加豐富。

3.1.4 學習借鑒提升

2004年國土資源部開展國家礦山公園建設以來，已經開展了3批次的國家礦山公園認定工作，全國各地按照《國家礦山公園建設指南》建設報批通過認定的國家礦山公園已經達到72座。2017年開始啟動第四批國家礦山公園評審認定，國家鼓勵企業開展礦山公園的建設。

瑯琊山銅礦開采的權屬單位為滁州銅鑫礦業有限責任公司，由國土資源部認定的國家級綠色礦山試點單位，該企業完全有能力、有條件通過學習借鑒國內先進經驗，建設一座高質量的礦山公園。

3.2 建設人民防空工程

3.2.1 必要性

人民防空工程是為保障戰時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫療救護等單獨修建的地下防護建筑。修建地下人防工程，是提高城市防空抗毀能力、保存戰爭潛力和有生力量的需要。地下人防工程有利于防御敵人的突然空襲，保護人民生命財產的安全；還可以為堅守城市的部隊、民兵機動和前運后送，打地道戰、街壘戰、巷戰提供工程依托，成為城市防衛作戰工程保障的重要補充；其對奪取城市防空襲斗爭和城市防衛作戰的勝利，都將起到重要作用。

瑯琊山銅礦緊鄰城市和旅游風景區，接近長江黃金水道和戰略要地南京市，滁州市城區人口約50萬人，需要一座較大型的地下人防工程。瑯琊山銅礦所具備的有利條件，地下開采空間更加適合改建為利用價值更高的地下人防工程，因此，在瑯琊山銅礦地下開采的基礎上建設地下人民防空工程是完全必要的。

3.2.2 可行性

1) 地下空間面積大，防護能力強。瑯琊山銅礦地下開采形成的大巷、岔巷、硐室等可利用的空間約3×105m2，這些空間具備地下防空需要的更厚實、更堅固的頂板、底板和側墻，除了具有堅實的承重能力外，還具有更強力的防核沖擊波和常規炸彈爆轟波的抗力效果。按照抗力等級、防化等級判定其地下空間具有極強的防護能力。

2) 地下空間結構密閉。在現有通風井的基礎上能夠安裝濾毒通風設備，提升防化學、生物戰劑的能力,根據現有和未來礦山生產需要的進出口通道改造成安全進出口，對井下巷道進行必要的加固、改造、裝修和安裝防火設施，提升核戰防護能力。

3) 防水條件良好。利用現行技術對地下空間周邊圍巖滲水巖層采取灌漿封堵，阻隔地下水滲入，確保地下空間安全和舒適的環境，完全能達到戰時防護效能。

3.2.3 建設內容

需要設計施工專門的給水排水工程，根據需要適當增加出入口和通風口，充分利用地下空間規模大的特點，將地下空間可劃分為多個防護單元、防爆單元和防火防煙分區，按照戰時功能分別設立指揮通信區、醫療救護區、防空專業區、人員掩蔽休息區和其他生產車間、發電站、供水排水站、倉儲庫、監測站、廣播站等配套工程區域。

為了平戰結合的需要，地下空間上部未來可開發、改造作為地下賓館(招待所)，地下商場(商店)，地下餐廳(飯店、飲食店、酒吧、咖啡廳)，地下娛樂活動場所(包括舞廳、電影院、展覽室、錄相放映廳、卡拉OK廳、游樂場、臺球室等)，地下教室、辦公室、試驗(實驗)室，地下醫院(手術室、急救站、醫療站)等；深部空間可開發、改造作為生產車間、倉儲庫、電站、儲水庫等。

3.2.4 建設管理

人民防空工程建設屬于國防工程建設和社會公益事業建設，實行統一計劃，分級管理方式。由縣級以上人民政府人防工程主管部門負責城市地下空間開發利用兼顧人民防空防護要求的管理和監督檢查，與規劃、計劃、建設等部門搞好城市地下空間的規劃、開發利用和審批工作。

國家鼓勵社會各界投資建設人民防空工程。瑯琊山銅礦地下開采空間改建成人防工程與新建人防工程不同，屬于管理規章未做專門規定的建設項目，如果政府財政投入上述改建工程，或許仍需參照國家有關規定執行。

建議瑯琊山銅礦地下人民防空改建工程由政府出資補助，企業開發利用管理，稅收優惠政策，實行平戰結合，使人防工程不僅能防空，還能在緩解城市用地、安置就業等方面發揮積極作用。

3.3 建設地下物資儲備庫

3.3.1 必要性

瑯琊山銅礦緊鄰城市和旅游風景區，接近長江和南京市，如果瑯琊山銅礦地下開采空間不做其他用途，有必要直接改造成為地下物資儲備庫，由于地下采空區冬夏溫度都保持恒溫，在15～22 ℃，包裝密封的食品保質期比地面延長了1.5～2倍，利用該礦較大面積的地下采空區儲備糧食和其他食品，足夠一個大城市居民的應急使用，將會產生顯著的社會效益。

3.3.2 可行性

瑯琊山銅礦地下開采形成的大巷、岔巷、硐室等可利用的空間約3×105m2，改建成地下物資儲備庫具備人防工程儲備庫的性質，擁有地下空間面積大,地下空間結構密閉,頂底板巖石承載力、抗剪切力強，防水條件良好等諸多優點，對井下巷道進行必要的加固、改造、裝修和安裝防火設施，利用專門的設備為空氣除濕，通風設備不停地換氣，克服潮濕問題后，有利于改建成超大型的地下物資儲備庫。

3.3.3 建設內容

根據需要適當增加出入口和通風口，充分利用地下空間規模大的特點，將地下空間可劃分為多個物資儲備單元，例如，食品區、醫療設備藥品區、被服區、植物種子區、機械設備區等儲存區域以及配套的生產車間、發電站、供水排水站等工程區域。

參考國外地下儲備庫儲藏物資種類[9]，凡是緊急情況下所需要的一切東西都可以儲備，包括肉類、食品、藥品、醫療設備、植物油、植物種子、服裝棉被、救生衣、睡袋、折疊床、肥皂、帳篷、組裝的活動房、充氣船和石油產品、煤炭、載重汽車、推土機和移動式發電站等等。但是不會儲備美味珍饈、貂皮大衣、小轎車和電腦等奢華用品，這些東西的技術發展非常快，存儲它們沒什么意義，儲備庫里也不存儲武器和軍事設施，這些由軍事機構負責。

國外儲備庫里的商品嚴格遵照保質期來保存。如，肉罐頭保質期是6年，冷凍肉是2年；汽車甚至鋼鐵都有保質期；到保質期臨近的時候商品就要更新，淘汰下來的則各盡其用。

3.3.4 建設管理

物資儲備、應急使用屬于社會公益性事業建設，國家制定了相關物資儲備規章，例如，救災物資儲備、應急物資儲備等管理規定，政府分級負責、部門分工協作的基本救災體制等。根據國家《救災物資儲備庫建設標準》[10]，瑯琊山銅礦地下采空區改建成物資儲備庫的規模遠遠超過大型儲備庫規模標準，屬于超大型儲備庫。建議瑯琊山銅礦地下物資儲備庫改建工程由政府出資補助，企業開發利用管理，稅收優惠政策，實行應對戰爭、應急救災和緩解城市用地相結合。

4 結 語

瑯琊山銅礦地下開采空間區位優勢突出，圍巖體工程力學性質良好，地下含水巖組之間水力聯系微弱，地下可利用空間巨大。開發利用瑯琊山銅礦地下廢棄空間是一項變廢為寶、利國利民、增強社會經濟效益的重要工作，希望引起政府有關部門的高度重視。

[1] 安徽省地質礦產勘查局．安徽省區域地質志[M]．北京：地質出版社，1987．

[2] 安徽省冶金地質勘探公司811隊．安徽省滁縣銅礦床南部地質勘探中間報告[R]．滁州：滁州銅鑫礦業有限責任公司，1975．

[3] 安徽省冶金地質勘探公司811隊．安徽省滁縣銅礦床北部地質勘探報告[R]．滁州：滁州銅鑫礦業有限責任公司，1979．

[4] 武光明，鄭懷昌，肖超，等．地下采空區利用及其穩定性分析[J]．化工礦物與加工，2015(7)：32-36．

[5] 中國有色金屬工業總公司南昌有色冶金設計研究院．安徽省瑯琊山銅礦深部開拓初步設計[R]．滁州：滁州銅鑫礦業有限責任公司，1989．

[6] 王波華，張懷東，彭海輝．安徽省滁州市瑯琊山銅礦成礦規律與深部找礦[J]．安徽地質，2007，17(3)：174-177．

[7] 姜玉松．礦業城市廢棄礦井地下工程二次利用[J]．中國礦業，2003，12(2)：59-62．

[8] 劉歲海，周開燦，李發斌，等．四川省廢棄礦井現狀及其治理對策[J]．中國礦業，2011，20(5)：93-95．

[9] 安德烈·卡馬金.探訪俄羅斯地下儲備庫[N]．鐘玉華譯．環球時報，2002-09-30(14)．

[10] 中華人民共和國民政部.救災物資儲備庫建設標準建標121—2009[S]．北京：中國計劃出版社，2011．