石灰石礦山開采對生態環境的影響及防治對策
——以箬帽山—戴家店礦區開采為例

楊海艦 王廣成 廖紹華3

（1.蕪湖海螺水泥有限公司；2.馬鋼礦業資源集團南山礦業公司）

長期以來，礦產資源的開發一直是生態環境惡化的主要原因，開采活動所引發的水污染、大氣污染、固體廢棄物污染以及土壤污染事件頻頻發生，對礦區周邊居民的生產、生活以及人身財產安全帶來極大的威脅。

目前，我國在生態治理和礦產資源開發利用方面與國外先進水平仍有較大差異［1］。十八大以來，黨中央高度重視生態文明建設，積極倡導“綠水青山就是金山銀山”、“綠色礦山”等環保理念。國內學者圍繞礦山生態修復技術［2-3］、綠色開采［4-6］、生態環境損害評價［7-9］等方面開展了深入的研究，并取得了一系列積極成果，對礦山生態建設具有重要的指導意義。這些研究成果多以高屋建瓴的形式作出了宏觀指導，并提出了理論架構和方法體系，但缺乏對特定礦山生態建設和污染防控案例的介紹，在工程實踐指導上存在一定的不足，國內礦山修復的成功經驗也不能照搬照抄，需充分考慮礦山需求和當地實情進行綜合整治。

為此，本文基于合理開發、注重保護、統籌兼顧的礦山生態修復理念，結合蕪湖海螺水泥有限公司箬帽山—戴家店礦區實際情況，開展了礦山開采對生態環境影響分析，對癥下藥制定污染防控對策，建立健全有效的生態保護和管理措施，對礦山生態環境修復治理模式的推廣具有一定的意義。

1 箬帽山—戴家店礦山開采方案

1.1 礦區概況

箬帽山—戴家店礦區地處江南，屬低山丘陵地區。區內地貌由數座連綿相接的低山構成，地勢總體上中部高，四周低。區內最高海拔標高+246.70 m，最低海拔標高+10.80 m，最大相對高差235.90 m。礦區內地形坡度中等，植被發育良好，無大水系。根據《安徽省繁昌縣箬帽山—戴家店礦區水泥用石灰巖礦2019年度礦山儲量年報》，截至2018年12月31日，礦區內保有122b+333類礦石量為23 556.99萬t，平均CaO含量51.89%，MgO含量0.72%。

1.2 開采工藝及主要生產環節

箬帽山—戴家店礦區水泥用石灰巖礦分官山和箬帽山2個采區，設計生產規模為1 800萬t/a，2個采區均采用自上而下水平分層開采，其中箬帽山礦區臺階為15 m。采區內采用自卸式礦車運輸方式，破碎口至廠區采用膠帶運輸。礦山開采過程中實行“邊開采，邊治理”的原則，采用開采—生態修復一體化技術，嚴格按照礦山環境保護與綜合治理方案（含土地復墾和植被重建方案）落實礦山生態修復，對礦區范圍內的邊坡及時回采處理、對終了邊坡和平臺進行覆土復綠，同時對周邊環境破壞區域積極進行恢復治理。

現場主要生產環節如下：

（l）穿孔爆破系統。箬帽山礦區主力生產鉆機為阿特拉斯·科普柯DM45型、DM30型，孔口直徑分別是210 mm和170 mm。采用中深孔微差爆破技術。

（2）鏟裝系統。鏟裝系統是指石灰石的采選和裝載，這是石灰石開采過程的中心環節。礦區主要鏟裝設備為日本小松PC2000型正鏟、PC2000型反鏟、WA900型裝載機。

（3）開拓運輸系統。礦區采用公路開拓運輸方式，運礦道路以水穩道路和碎石道路相結合的方式建設。礦區運輸設備為北汽重工TR50型和TR100型礦車。

（4）廢石處理系統。箬帽山礦區夾石及覆蓋層全部綜合利用，不作廢石處理。

（5）破碎和輸送系統。破碎車間緊靠礦山主采區，破碎機出料后通過皮帶機運送至石灰石預均化堆場。石灰石破碎機采用TKPC20D22型雙轉子錘式破碎機。

2 礦山開采對生態環境的影響

礦山采掘將永久改變礦區原有的地形地貌，造成礦山固有的自然生態功能喪失，生態結構也相應變化。礦山開采活動對生態環境的影響主要包括粉塵污染的影響、礦區“三廢”排放的影響、噪聲影響、水土流失的影響等。

2.1 粉塵污染

粉塵是大氣污染的重要組成部分，根據《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297—2012）的定義，可分為有組織和無組織2種排放方式。有組織排放是指大氣污染物經過排氣筒等有規則排放，無組織排放則是指污染物無規則排放。露天礦山各生產環節產塵絕大部分為無組織排放，粉塵主要來源有：

（1）穿孔爆破作業。在露天石灰石礦山的生產中，穿孔和爆破作業過程會產生大量的粉塵［10］。中深孔爆破后粉塵將大量拋擲于大氣中，若不及時采取防治措施極易隨風飄散。

（2）礦石鏟裝運輸過程。礦區采用公路開拓運輸方式，礦用自卸式載重汽車在采石場裝載礦石及礦車運輸過程中會產生揚塵［11］。

（3）礦石破碎和皮帶運輸過程。箬帽山礦段在礦區西側的山腳下設有3個石灰石破碎系統，破碎的礦石經長470 m的皮帶運輸至廠區預均化堆場。石灰石經破碎再由皮帶機運送堆場各環節均會產生大量的揚塵。

2.2 “三廢”污染

礦區“三廢”是指礦山開采過程中所產生并排放出來的廢氣、廢水、廢土石污染。其中，廢氣主要來源于穿孔爆破作業產生的氣體和運輸車輛排放的尾氣，主要有害氣體為一氧化碳和氮氧化物；廢水主要來源于礦區生活污水、選礦廠及礦車維修廠的廢水、汽車清洗平臺污水；廢土石為礦區剝離物，主要為第四系覆蓋物與夾層，經地質取樣分析，剝離物中均不含放射性和其他對環境有害的物質。

礦山開采過程中始終伴隨著廢氣、廢水、廢土石的排放，這些排放物具有排放量大，持續時間長、成分復雜且污染范圍廣的特點，若不經過科學處理，長期累積將引發嚴重的大氣污染、水體污染，且大量占用土地資源，造成礦區生態環境惡化，給居民生活和礦區生產帶來嚴重危害。

2.3 噪聲污染

礦山噪聲主要來自爆破、礦石破碎、穿孔、壓氣、礦石采掘運輸等環節，爆破和穿孔作業還會產生一定的震動。雖然礦區大多遠離人口聚居的區域，但對礦區內作業的工人以及礦區附近居民的身心健康會造成一定的傷害。

2.4 水土流失

礦山開采過程中的水土流失主要是由于礦山開采剝離了地表植被，破壞了地表土層結構，導致礦山水土資源損失。植被作為維持生態平衡的基礎，其主要作用在于保持水土。在石灰石礦山開發建設及開采過程中，改變了原有的地形地貌，不可避免地造成植被破壞，使原有地表的抗蝕力降低，加之因開采活動形成了大量的大角度坡面，如果不加以處理，勢必導致水土流失，進而導致地表陷落和山體崩塌［12］。

3 生態防治措施

箬帽山礦區根據環境影響評價報告書的批復和安徽省非煤礦山管理條例相關要求，貫徹落實環境保護措施，嚴格確保相關設施有效運轉。每季度礦區相關工段使用直讀式粉塵測量儀、聲量計，對運行的工藝設備粉塵濃度、噪音分貝實施檢測。綜合礦山生產實際，委托有資質的單位定期對礦山地表水、土壤環境以及粉塵、噪聲等環境影響進行監測，并對監測結果進行公示。

3.1 粉塵防治措施

為減少礦山開采粉塵污染，箬帽山礦區通過分析塵源產生的機制，加大投資研發力度，因地制宜制定一系列防塵抑塵治理辦法，具體防塵措施如下：

（1）各鉆機工作點均布置收塵裝置進行灑水抑塵工作。針對DM30型鉆機捕塵罩偏小、捕塵效果差的問題，箬帽山礦區投入3萬元對原捕塵罩進行升級改裝，顯著提高了捕塵效果。

（2）爆破作業采用微差逐孔中深孔爆破空氣柱間隔裝藥技術，使用澳瑞凱抗水毫秒導爆管雷管，預爆區提前灑水淋濕，合理布置炮孔網度，不斷優化爆破設計，有效提高了爆破質量，降低了爆破工作的產塵量。

（3）鏟裝點應用干霧抑塵技術，鏟裝前通過水槍、灑水器提前潤濕巖體，在礦車頭部安裝水箱，裝車作業時，預先在車廂內噴灑一層水來降低鏟裝過程中的揚塵。

（4）廠內道路和露天礦山道路均完成了路面硬化，硬質化達100%。礦區于2019年3月開始修建水穩道路，最終完成4.5 km。水穩道路相較于普通泥結碎石道路，其道路平整性、抗車轍能力均有大幅提高，有效降低了道路灰塵和因道路顛簸所造成的揚塵。另外在運礦道路一側設置了道路自動噴淋裝置，大大降低了生產運輸車輛行駛過程中的產塵量。

（5）在破碎機下料口位置均采用彩鋼瓦及軟皮簾對下料口進行了封閉，設置噴霧除塵裝置。下料口使用干霧抑塵技術，將一定壓力的空氣送入噴頭的文式管腔體，通過高壓空氣噴頭進行壓縮，噴出干霧，以降低礦車倒料過程中形成的揚塵，并采用袋收塵裝置以進一步控制揚塵排放。

（6）針對皮帶機運輸系統的揚塵治理，礦區通過皮帶機外加玻璃鋼膠帶機罩和建設廊道進行密封，在各轉運點均設置集塵設備以降低揚塵。

（7）采場作業區采用灑水車灑水抑塵、向爆區灑水（除塵效率70%）及使用噴霧風機等措施降低爆破工作的產塵量。礦山道路配有TR50W型礦用灑水車2臺、25 t常規灑水車2臺，全天無間斷在采區內灑水，見圖1。同時在礦區內設有洗車平臺，定期對礦車進行清洗。

經專業設備檢測，礦區鉆機粉塵、破碎粉塵、運輸系統粉塵總體排放濃度低于20 mg/m3，滿足《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915—2013）要求。以上措施有效地降低了粉塵對礦區生產以及生態環境的影響，顯著效果。

3.2 “三廢”污染防治措施

3.2.1 廢氣

現場廢氣排放防治措施如下：

（1）箬帽山礦區爆破采用銨油、乳化、水膠炸藥相結合，具體如何組合，則根據現場地質條件和天氣而定。爆區內設有多處環境空氣質量監測點，監測結果表明，總懸浮顆粒物濃度滿足排放限值要求。

（2）對礦山現有采礦設備（挖掘機、裝載機和運輸車輛等）的尾氣進行過濾處理，排放的尾氣均符合國家環保排放標準。

（3）2017年3—5月，礦區投入4萬元對加油車及油庫油罐加裝柴油過濾器，提高燃油的質量，降低廢氣的排放。

3.2.2 廢水

對現場的生產廢水和生活污水進行分開收集、處理，處理率達100%，具體措施如下：

（1）生產廢水經沉淀后循環使用。

（2）生活污水經過凈化處理，達標后排入廠區人工湖再利用。

3.2.3 廢土石

箬帽山礦區的廢土石經過充分搭配后，完全用于水泥生產，以避免棄土、石、渣的亂堆亂放，盡量減少對生態環境的破壞。礦區固體廢棄物處置率高達100%，具體防治措施如下：

（1）礦山堅持“覆土（含邊坡）和礦石搭配、夾石和礦石搭配”的質量控制原則，實行無剝離搭配下料，強化邊坡開采控制。廢石和礦石的搭配，在滿足水泥生產材料要求的同時，達到充分利用低品位礦，最大限度地回收礦產資源，做到礦山零排廢生產的目標。

（2）根據礦山開采的實際情況，夾石及覆蓋層全部綜合利用，不作廢石處理。當夾石或覆蓋層較集中，難以全部均衡搭配生產時，則將暫時搭配不了的夾石或覆蓋層臨時堆存于工作面作為車擋，留待與質量較好的礦石搭配，部分表土則用于終了邊坡平臺復綠。

3.3 噪聲污染防治措施

礦區根據具體情況，從設計、工藝等方面采取切實可行的措施，有效地降低了生產現場的噪聲危害，具體措施如下：

（1）目前礦區采用的為大型礦山設備，所有產生噪聲的設備均配有基礎減震措施，并加裝消聲器。

（2）穿孔等主要設備自帶空壓機，空壓機排氣口安裝有消音器，噪聲得到有效的控制。

（3）礦石破碎卸料口實現無人操作和遠程控制，以消除噪聲對操作人員的影響。

據測定，在距離箬帽山爆破源20 m處，爆破時產生的噪聲為80～90 dB，居民區噪聲則衰減至50 dB以下，爆破噪聲對礦區周邊環境及居民影響不大。

3.4 水土流失防治措施及礦區生態重建

在礦山開采過程中做到挖填平衡，防止造成崩塌、滑坡等現象。施工機械、土石、其他材料等統一管理，不亂停亂放侵占土地，防止植被破壞，加劇水土流失。文獻［3］中提出了礦區“地貌重塑、土壤重構、植被重建、景觀重現、生物多樣性重組與保護的恢復重建“五階段”，如圖2所示。礦區在礦建道路施工結束后及時完成了生態修復，選擇喬灌草復綠模式，樹種為鄉土樹種刺槐，鋪設草皮、播撒的草籽均為狗牙根。針對采場靠幫邊坡的復綠，礦山根據邊坡的穩定性和植被立地條件，先對邊坡及平臺進行危巖清理，覆土沉實，穩定后再進行植被復綠。

箬帽山礦區將礦山劃分為5個不同類別的區域，采用邊開采邊治理模式，加固邊坡，敷設植被，實現工程措施和植物措施相結合。礦區為防治水土流失采取的各項措施見表1。

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箬帽山礦區自2017年以來在南三邊坡、南二邊坡、脊嶺等覆土綠化區域鋪設遮陽網5萬m2，總復墾面積超過10萬m2，總復綠面積達5.5萬m2。種植香樟、冬青、刺槐、紅葉石楠等樹木25 000余顆，播撒草籽約3 000 kg，其中南三竹籬笆治理面積近7萬m2，成活率90%以上，現已達到初步綠化效果。

4 結語

（1）礦山開采污染防治是保證礦山可持續發展的前提，是建設綠色礦山的必由之路。項目投產以來，礦山嚴格落實各項污染防治措施。粉塵污染方面，礦區重點監測區域粉塵排放濃度低于20 mg/m3；廢氣污染方面，經過尾氣過濾處理，排放濃度有效降低；生產、生活廢水污染方面，通過分開處理，處理率高達100%；廢土石方面，通過實施搭配使用方式，處置率達100%；噪聲污染和水土保持均控制在良好水平。污染排放均滿足相應要求，同時注重礦區生態系統恢復重建，并取得了顯著效果。

（2）生態治理工作涉及礦區生產的方方面面，空間范圍大，環節復雜、繁多。因此，生態保護工作在思想上和技術上要做到雙管齊下，側重于污染源頭的治理，對重點區域和關鍵環節加強控制，因害設防，對癥下藥。