銅山口銅礦地下酸水綜合治理實施方案

朱先艷

（大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，湖北 黃石 435122）

2016年6月份以來，因地表連續降雨，6月28日晚酸性水突然大量涌入礦區金獅斜井±0m中段，其PH值為2～3，水質呈強酸性，最大涌水量達到500m3/h左右，平均流量在200m3/h左右，下泄到-160m中段、-220m中段巷道，導致井下-160m中段、-540m中段水泵房被淹，排水系統、提升系統、運輸系統機械設備管線設施等腐蝕嚴重。為有效控制酸水對銅山口銅礦地下生產破壞性及外部環境污染，黃石、大冶兩級市政府及大冶有色金屬集團公司高度重視，成立了市、集團、礦三級酸水綜合治理專項領導小組，制定了詳細酸水綜合治理實施方案，確保了酸水治理后處于可控狀態。

1 酸性水來源

銅山口礦區金獅斜井±0m中段酸性水來源于獅子山礦區。由于大冶市泰誠公司獅子山銅礦海綿銅停產后，停止了地下排水，大量的酸性水通過斷層、裂隙、塌陷區流入并儲存于采空區及巷道之中，獅子山礦區Ⅳ號礦體無序開采，致使井下采空區及巷道之間多處連通，酸性水最終從銅山口礦區金獅斜井±0m中段泄出。獅子山銅礦連續開采10余年，其采空區分布在-88米至+46米標高；±0m中段下面還存有50～70萬m3左右的采空區，目前充滿了大量的酸性水和廢酸泥渣。又有地表銅山口河水和雨水、地下水補給，所以±0m中段酸水將存在一段時間。酸性水必須盡早進行治理，否則周圍環境就會遭受嚴重污染。

2 酸水綜合治理實施方案

銅山口銅礦發生酸水災害當晚，礦領導向集團公司匯報災情，同時執行應急救援預案，依據技術人員及時收集獅子山銅礦開采資料，提出了臨時治理措施。第二天三級酸水綜合治理專項領導小組制定了酸水綜合治理實施方案，分三階段實施。初期階段酸水治理應急處置方案；中期階段酸水源頭治理方案；后期階段酸水治理流程優化方案。

2.1 初期階段酸水治理應急處置方案

為安全度汛，2016年7月3日開始施工±0m水平擋水墻，于7月8日完工。持續下雨，7月18日上午，墻體因養護時間短，強度不高，承壓后下部開始滲漏，隨之破壞，±0m酸水再次大量泄出至-160m中段及-480m中段以下。造成兩中段水泵腐蝕不能正常排水，更換了水泵；保證水泵不被腐蝕，在-160m中段水倉入口處人工三班加純堿進行中和，用PH試紙測酸堿，控制水的PH值。銅山口銅礦立即采取封堵獅子山銅礦采空區與銅山口礦南緣相通所有巷道，防止酸性水再次涌入銅山口銅礦生產區域。因生產設備被腐蝕，需采購更新、更換、維修，井下生產全線停產，同時進行清理淤泥，恢復照明等工作。影響生產達50d。

（1）施工±0m中段擋水墻。根據±0m中段和金獅斜井地面及井筒現場情況，并結合上部露天開采現狀，在距離金獅斜井±0m中段30m原擋水墻外再做一堵擋水墻，厚度［1］為1000mm，C25鋼筋砼，并在墻體處打注漿Ф25×1500mm錨桿，間距900mm，埋設四根帶法蘭盤的Φ204×8PVC管（2根）和Φ108×6PVC管（2根）作為導排水排泥管。在-160m中段巷道進行中和，占據巷道空間，影響運輸；處理不及時，容易腐蝕排水系統，所以不能在-160m中段水倉入口處繼續進行中和處理，而是改排到金獅斜井地面。在±0m中段澆灌兩層擋水墻外10 m處用磚砌1 m高二四墻積水池，安裝三臺酸性水泵，兩根8寸水管，±0m中段酸水排到地表中轉池。

（2）施工-160m中段、-100m中段擋水墻。在金獅斜井底部車場內距離-160m中段南緣巷道6.5m處澆C25鋼筋擋水墻，厚度為1500mm。

先在巷道四周刻槽，槽寬為1500mm，巷道兩幫及頂板、底板槽深分為300mm、500mm，在槽內施工同樣規格錨桿，埋設同樣4根管。在-100m中段金獅斜井底部車場內距離南緣巷道10m處施工同-160m中段擋水墻。

（3）通過斷層、原巖裂隙、回采爆破產生裂隙滲透到-100m中段、-160m中段金獅斜井底部車場的酸水和泥渣，每季度進行泄壓排放，人工加純堿中和，pH值達到6～7左右。

2.2 中期階段酸水源頭治理方案

（1）控制酸性水源頭，減少酸性水再次產生。8月中旬銅山口銅礦在獅子山地表酸性水區域進行中和處理，在獅子山原生產區域修建簡易公路，有6處地下裂隙區域加注生石灰；利用雨水逐步滲透中和酸性水。

（2）酸性水在地表進行中和處理后，在獅子山礦區外地表進行防滲、截排水處理，避免酸性水污染環境范圍擴大。

2.3 后期階段酸水治理流程優化方案

在±0m中段巷道積水池安裝三臺耐酸泵(兩用一備)，將±0m酸水抽排到地表中轉池，起初每班兩人負責排水和加中和藥劑，成本太高。經優化成無人值守，自動控制停排酸水;同時在地表中和池旁安裝石灰自動添加系統［2］，兼職人員上料即可。將中和后pH值達到6～7左右水溢流到清水池內，用二臺耐酸泵抽排到選廠φ45m濃密池，與尾砂水再度中和，進入尾砂管道輸送系統抽排至尾礦庫，在澄清后廢水直接補充選礦工業生產，節約水1300m3/d，減少生產水從銅山口河的取水量。有時影響選礦回收率，時間很短10～15分鐘內，隨時調整中和石灰用量，但從來沒有發生產品不合格現象。

圖1 酸水治理流程圖

2.4 建立酸性水監測系統

安環科定期對獅子山礦酸性水區域內觀測井、地表中轉池酸性水及排往尾礦庫后的存放水的水質取樣監測，做好檢測記錄，出現異常，及時分析，調整石灰用量。

3 結論

銅山口銅礦實施了酸水綜合治理方案后，經兩年多運行，井下擋水墻牢固完好無損，無滲漏，無淹井現象；-160m中段、-540m中段水倉水質正常；井下生產機械設備設施等再沒有出現被腐蝕現象，確保安全渡汛；周圍從未發生過環境污染事件，酸水經過綜合治理后，直接補充選礦工業生產水，節約了水資。