广西南方丘陵山地带(南宁)历史遗留废弃矿山生态修复示范工程是

南宁市历史遗留废弃矿山生态环境工程。根据查询南宁市自然资源官方网站显示，广西南方丘陵山地带(南宁)历史遗留废弃矿山生态修复示范工程是，南宁市历史遗留废弃矿山生态环境工程，这个项目的主要目标是改善矿山废弃地的生态环境，提高土地资源利用率，减少地质灾害风险，同时提升区域内的生态功能和景观质量。

矿山地质灾害恢复治理实例———济南市燕翅山恢复治理示范工程

一、基本情况

燕翅山位于济南市历下区姚家镇姚家村西南，主峰高程188.67m。地理坐标:东经117°04'15″～117°04'29″，北纬36°39'31″～36°39'40″。燕翅山呈北东—南西向展布，长约650m，宽约430m，占地面积约0.28km2。工作区交通便利，南接窑头路和经十东路，北有解放东路，东有浆水泉路，西连二环东路。

地质灾害的主要类型为铁矿采空塌陷形成的山体裂缝，在山体上总体呈线状分布，Ⅰ#主裂缝贯通整个山体(照片9-1)。山体裂缝的成因为外营力作用———矿山采空区塌陷形成，主要运动形式以垂直升降形式为主，兼具水平拉张形式。

照片9-1 燕翅山远眺(治理前)

燕翅山铁矿开采始于1956年，由生建铁矿投入百余人进行开采，后逐步转为地下开采，1957～1960年间另有其他单位参与地表开采，后历经了多次转包，开采方式和层位错乱，矿井(洞)分布无规律，1996年因矿坑发生突水而关闭。因开采过程中剥离地表岩土体，造成高陡的边坡坡体临空面，随着开采面的不断推进，临空面越来越大，进入坑道开采后，随着采空区的不断增大，造成区域应力场的改变，岩体失去下部支撑卸荷失稳发生变形，从而导致了燕翅山山体开裂，产生16条裂缝，其中主裂缝3条，编号为Ⅰ#，Ⅱ#，Ⅲ#，次级裂缝13条，编号为L1，L2…L13。次级裂缝的走向、规模及空间分布等受到主裂缝的控制。受裂缝切割影响，山体局部出现坍塌。目前山体北侧陡崖临空面高度16～85m。

1998年山体Ⅰ#主裂缝的最大垂直落距为1.00m，裂缝最大宽度为0.8m，到2003年7月裂缝最大落距为1.50m，裂缝最大宽度为2.10m。自1996年到2003年7月间为山体裂缝的发展期，裂缝在水平位移和垂直位移两方面都发生了较大的变化(照片9-2，照片9-3)。

照片9-2 裂缝局部

照片9-3 裂缝掩盖地段

二、稳定性及危害

该山体裂缝共经历了孕育期、发展期和基本稳定期。自燕翅山铁矿开采到1996年铁矿闭坑关闭前后为山体裂缝的孕育期，期间采空区上方的岩体发生卸荷失稳，沿山体原有的节理裂隙逐渐形成山体裂缝，期间裂缝的规模较小，反映在地表为断续出现的裂缝，水平和垂直距离基本没有发生变化。1996年前后到2003年为山体裂缝的发展期，期间地裂缝逐渐形成，该期间山体裂缝规模发展迅速，裂缝的长度、宽度及垂直落距等迅速扩大，期末裂缝的垂直落距达到120cm，水平宽度最大达210cm。

燕翅山位于济南市东部人口密集区，周边有济南市城市建设管理局、济南市警官学校、山东省高检院、中铁十四局等政府机关和企事业单位，建有办公楼和宿舍区，另外还有当地的小学、幼儿园和住宅区，通过调查，在燕翅山周围受地质灾害威胁较大的住宅楼共有16栋，民房561间，学校3所，幼儿园1所，涉及人员3130人。

燕翅山山体裂缝虽然目前活动性微弱，短期内处于基本稳定状态，但是应该考虑到山体裂缝发展的基本特征，即它的发展具有不可逆性，稳定只是相对的，一遇到诱发的条件就会发生移动，且发展速度较快，短时间内造成较大的破坏。考虑到燕翅山山体裂缝发生发展的地质背景和地质环境条件，裂缝的发展破坏可能引发的次生地质灾害很多，如果地裂缝遭遇诱发因素造成实质性发展，有可能诱发山体滑坡等次生地质灾害，多种灾害一起发作，后果不堪设想。

三、综合治理

(一)治理目标原则

1.治理目标

通过合理的工程治理措施，消除Ⅰ#主裂缝对游人的威胁，恢复燕翅山山体地貌景观，美化燕翅山山体的不良视觉效果，提升燕翅山整体形象。

2.治理原则

安全性原则:首先要保证燕翅山山体的整体稳定，不能在消除现存地质灾害隐患的同时形成新的灾害隐患;其次为施工安全，施工过程中尽量采用对山体稳定有利或对山体稳定无影响的施工措施，防止造成山体失稳或产生崩塌落石等，施工人员安全防护措施要到位，防止发生施工安全事故。

环境保护原则:本次治理工程必须确保工程竣工后治理区与周边环境的协调一致，与燕翅山的整体景观效果达到浑然一体、自然天成的效果，施工中必须注意对山体现有地貌和地质环境的保护，严禁在山上就地取材，乱挖乱掘，保护地貌景观，同时在竣工后做到工完场清，将各种施工用材料、设备设施及施工垃圾清理干净。

自然恢复原则:治理工程结束后要达到生态环境自然恢复的效果，节省治理和养护费用。在植被选育过程中优选生命力强的植物物种，依靠自然条件独立生存，良性发展。

(二)施工规范及规程

1.规范、标准依据

1)《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002);

2)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002);

3)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002);

4)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002);

5)《砌体工程施工质量验收规范》(GB50203—2002);

6)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002);

7)《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80—91);

8)《建设工程施工现场供用电安全规范》(GB50194—93);

9)《地质灾害防治条例》(2004年3月);

10)《山东省地质环境保护条例》(2003年3月)。

2.地质依据

1)《济南市燕翅山矿山地质环境治理规划方案》(山东省地质环境监测总站，2005年8月);

2)《济南市燕翅山矿山地质环境治理Ⅰ#主裂缝治理工程施工方案》(山东省地矿工程集团有限公司，2007年7月)。

(三)治理工程方法及施工技术要点

本工程根据山体裂缝发育特征和施工场地的条件，主要采用了危岩体卸载、地裂缝回填、坡面截排水、造景绿化工程，以及工程养护维护等方法。其技术要求如下:

1.危岩体卸载

工程开工前根据现场踏勘确定裂缝施工区域内的危险岩石块体，主要分布于裂缝的两侧和裂缝内部，针对不同的情况采取相应的施工措施分别对其进行了清除或加固，位于裂缝边缘和裂缝内的危险岩石变形体采取铁锤击碎和撬动的方式，处理于裂缝内部，裂缝周边的耸立或孤立的较大单体活动岩石采取铁锤击碎的方法，将其填入裂缝内部，防止对游人造成伤害，消除对游人的潜在安全威胁。清除危险岩石块体约50m3。

2.坡面截排水

地裂缝西部位于地表径流汇集区，强降雨过程中形成的地表径流沿坡面进入裂缝内部，客观上降低地裂缝的裂隙剩余黏结强度，促进了地裂缝的发展。施工中采用坡面堆积的块石等在Ⅰ#主裂缝的上方沿垂直地表径流方向垒砌了简易挡墙，阻挡地表径流沿坡面向地裂缝的流动，改变地表径流的方向，使地表径流沿山脊向下流动，防止恶劣天气条件下大量地表径流进入地裂缝，对其稳定性产生不良的影响。该挡墙在施工中发挥了极大作用，经历了“7•18”暴雨的洗礼，经雨后检查，地面径流对裂缝充填材料未产生影响，确实改变了地表径流的流向，有效保护了裂缝填充体材料。

3.地裂缝回填

为保证施工效率，降低工程施工中的安全风险，采用以机械为主、人工辅助为辅的方式对地裂缝进行填充施工。施工人员按照设计要求将各种原材料拌制好后，采用大型铲车将材料运到材料运输设备的起点站，然后通过材料运输设备将材料送到山体裂缝的上部，材料通过导料槽，采用人工辅助方式使材料沿导料槽进入一区裂缝内部，填充材料在自重作用下落入裂缝内，靠材料自由落体的击打作用使材料密实。在二区施工前，首先建设了坡上材料中转设备及中转轨道，材料中转轨道基本沿裂缝走向铺设，填充材料经材料运输设备运输到一区裂缝的上方进行中转，然后沿二区的裂缝走向进行充填施工，材料通过导料槽直接进入裂缝内部。施工三区裂缝区段的坡度大，无法铺设轨道，采用将导料槽加长的方法对裂缝进行充填施工。填充材料顶面高度以距离裂缝下盘70cm时为止。施工过程中严格执行规范和设计要求，遵章作业，保证了工程施工的顺利进行。

4.混凝土工程

在地裂缝的FG段，因为该段裂缝宽度、深度均较大，为保证工程施工质量，在工程施工前与监理单位协商确定，采用裂缝底部和中部铺设钢筋网，并分别浇注混凝土对裂缝填充材料进行加固。

5.造景绿化工程

按照治理方案要求，首先在填充材料顶部覆盖约20cm厚的红粘土盖板，作为隔水底板，其作用一是防止地表水进入裂缝内部，对裂缝的稳定产生不良影响;二是涵养上部耕植土层，促进上部植物的生长。在粘土盖板的顶部铺设50cm厚的耕植土(客土)，作为绿化用土层。绿化造景工程采用多角度立体化方式进行，首先在回填的耕植土表面撒播高羊茅草种进行地面绿化，其次在裂缝施工区域不定间隔种植连翘和紫荆等攀爬植物对裂缝进行覆盖，对裂缝区域进行遮挡，对裂缝施工区域进行多层次多角度立体化的绿化，以期达到最佳的施工效果。

6.养护维护

工程施工过程中及工程施工完毕后，对裂缝区域的植被及其他工程均安排专人负责养护维护，及时对植被采用草帘子进行覆盖，浇水，保证植被的成活率。及时确定工程竣工后的专职养护维护人员，并与其签订工程养护维护目标合同，确保在工程竣工后2年内治理工程得到有效的养护维护。

(四)施工工艺流程及施工工序

1.施工工艺流程

本工程施工工艺流程为现场踏勘、工程施工准备、工程开工、危岩体卸载、坡面截排水、裂缝充填、混凝土工程、造景绿化工程、养护维护及竣工清理等(图9-7)。

2.施工工序

(1)现场踏勘

组织技术人员和工程施工管理人员登上燕翅山，对山体裂缝施工现场进行现场踏勘，核对工程所有资料，掌握工程实际情况，现场分析制定施工方案，确定主要施工管理人员。经对现场情况认真分析，根据裂缝不同区段的走向、坡度、裂缝规模等现场条件，确定对裂缝进行分区施工，降低施工难度，提高施工效率。AB、BC为施工一区，CD、DE、EF段为施工二区，FG、GH段为施工三区。具体见施工分区图9-8。

图9-7 工程施工工艺流程图

图9-8 施工分区图

(2)工程施工准备

根据现场踏勘和分区情况，组织该项目施工和管理人员深入到工程施工现场，对现场环境和施工条件进行考察分析，研究确定工程施工措施，以及投入到设备、机具、材料、工程的材料运输路线、工程材料的堆放位置、转运路线等，并对所用的材料进行详细的对比考察。

场地清理:首先对材料堆放场地进行清理整修，确保场地满足施工要求，及时对材料转运路线进行拓宽整修，确保该路线的安全畅通，保证工程施工材料的及时、安全运输;其次积极与当地村委和居民协商，取得他们的支持，在现场附近租赁民房约50m2和临时用水电等;第三，设立了工程施工现场指挥部，及时指导和解决工程施工过程中遇到的困难和问题。

材料运输设备制作安装:为了提高施工效率，考虑到施工现场位于坡度较陡、高度较高的山腰部位，运输难度大，是本次治理工程的关键点。因此，本次工程施工的材料、机械设备以及废料的清除等采取了“梯级轨道工程”(照片9-4)运输为主、人工辅助方式相结合的方式。其具体做法为:工程材料堆放在燕翅山西坡南侧，采用ZL—50型铲车对材料进行转运，转运路线沿原毛石路进行。在山体西坡中间位置，安置材料运输轨道的起点站，现场放置发电机等动力设备以及动力控制设备。轨道自该起点基本沿山脊向山顶铺设，轨道支撑采用建筑工程架管搭建，轨道铺设过程严格按照建筑工程施工及有关规范进行，保证轨道的安全、合格及畅通。

照片9-4 材料运输轨道

照片9-5 材料中转

材料运输轨道分为2段，1段为上料轨道，2段为中转轨道，施工材料在山坡顶部进行中转，方便二区和三区的施工。中转轨道距离山底的距离约为80m，基本沿裂缝的走向铺设，位于施工二区范围内。

安全防护设施:施工过程中为防止发生落石、施工人员滑落及材料运输设备、机械的滑落，施工前沿裂缝走向方向安装防护网，采用建筑架管搭建安全护栏，并悬挂安全立网，在材料运输路线的下方安装防护栏和防护网，在轨道式绞车的侧上方设置防滑落装置，防止绞车滑落到坡下造成安全事故。施工现场及周围安放安全警示牌，劝诫燕翅山周围居民登山，提示登山人注意安全。组织人员沿裂缝下方搭建安全防护栏，架设安全网，防止施工过程中填充料滚落和施工人员滑落，保证工程施工安全。沿材料运输路线下方安装防护栏(网)，防止在运料过程中发生人员滑落事故。

工程施工准备工作完成后，立即将所有工程准备材料报送监理单位并向监理单位汇报工程准备情况，监理单位经过现场检查后同意工程开工。

(3)施工工序

危岩体卸载:根据现场踏勘情况，现场施工技术人员圈定了裂缝及其周边区域的危险岩石块体，并确定了处理方案。对裂缝内部的危岩体进行凿落处理，对裂缝两侧的危岩体进行击碎回填入裂缝或加固处理，共处理危岩体十余处，保证了下步施工工序的安全，消除了对游人的潜在威胁。

坡面截排水:地裂缝治理施工区域位于燕翅山西北坡，处于山体地表径流汇集区，施工期间恰好处于汛期，降雨等可能导致坡面形成地表径流，对裂缝治理工程的施工和裂缝填充材料的稳定形成潜在的威胁。故现场施工人员在施工期间利用山体表面的块石等材料沿裂缝上部走向方向修建了拦水截水挡墙，长度大约35m，高度约30cm，用以改变地表径流的流动方向，阻挡地表径流向地裂缝方向的汇集，阻止地表水流向裂缝，对工程施工和裂缝的稳定造成不良影响，裂缝施工完成后对其予以拆除，恢复原始地貌。

山体裂缝回填:按照治理方案技术要求和施工方案的要求，对地裂缝进行回填处理，回填材料采用级配块石碎石料。材料通过运输轨道采用绞车运输(照片9-5)，并通过导料槽自由落体进入地裂缝内部，材料靠自重作用密实。

混凝土工程:是本次工程施工的关键工序。其核心是保证裂缝的连接强度。本工程中的混凝土工程主要在FG段裂缝施工过程中，该段裂缝宽度、深度均较大，最大宽度约2.10m，裂缝最大深度约12.10m。为保证工程施工质量，消除Ⅰ#主裂缝对游人的潜在威胁，经和监理单位协商，决定在该裂缝的底部和中部铺设2层钢筋混凝土层，加强裂缝填充材料的结构强度，两层混凝土中分别铺设16@250×250钢筋网片。混凝土层的厚度为50cm，标号C25。

施工中首先对该段裂缝的底部进行初步的填充，填充高度约1.0m，将填充材料的顶面修平整，准备工作完成后对裂缝宽度、深度等进行测量，根据测量结果确定钢筋笼的规格，经现场协商，决定将钢筋笼做成等腰梯形，将加工好的钢筋笼放入裂缝内填充材料顶部，钢筋笼底部距离材料顶面距离约10cm，将梯形较短的底边朝下放置，以利于钢筋混凝土层的稳定。钢筋笼主筋采用7～918@250～400，环筋采用8.5@250。钢筋笼放置稳定后，检查其与裂缝两侧的距离和距填充材料顶面的距离，保证其满足施工规范的要求，确保钢筋保护层的厚度满足施工要求。混凝土采用现浇C25混凝土，混凝土在山下搅拌均匀，通过材料运输轨道运至施工部位，沿导料槽进入裂缝内部，浇筑过程中采用振动棒进行振捣密实。钢筋混凝土不小于60cm。具体见混凝土工程施工剖面示意图(图9-9)。

图9-9 混凝土工程施工剖面示意图

造景绿化工程:是本次工程施工的重点工序。其核心是保证覆土层与岩体稳固结合，防止造成新的水土流失，施工的要点和关键是保证红粘土与裂缝两壁紧密接触，采用的施工工艺是“图钉床固土工艺”，具体做法为:

按照设计要求，在裂缝填充材料的顶部铺设红粘土盖板，厚度20cm，选用山前残积成因的红粘土，施工中严格按照技术要求进行施工，红粘土与裂缝两壁紧密接触，并采用人工夯实。在粘土盖板的上部铺设耕植土层，用于地裂缝治理区域的绿化涵养。耕植土层厚度为50cm，采用熟土，施工中采用人工方式对耕植土层进行夯实处理，为了夯实措施不对地裂缝的稳定产生影响，采用16磅铁锤进行夯实处理(照片9-6，照片9-7)。

照片9-6 耕植土充填施工

照片9-7 人工夯实

为了最大限度地恢复燕翅山地貌景观，工程技术人员经多次讨论，确定了多角度、立体化的造景绿化方案:首先在耕植土表面撒播高羊茅草种，该草耐寒、耐干旱能力强，野外能够独立生存成长，对地表进行表层的绿化;其次在裂缝治理区域不定间隔栽种紫荆和连翘等植物，对裂缝垂直裂面进行遮挡，以期达到最佳的视觉效果。

为保证地表回填土层不随地表径流或大气降水流失，在裂缝FG段地表耕植土中埋设钉床(照片9-8)，对地表土层进行固定。该段裂缝坡度大，宽度和裂缝深度均较其他部位大，为保证裂缝在该段的施工质量，防止地表土层随地表径流流失，在FG段埋设钉床，钉床宽度50cm，长度为250cm，钉长约20cm。钉床固定地表植被的原理是地表植被的根系深入地下后与钉床联结成一体，有效增大地表植被的地表附着力，防止因坡度过大造成地表植被的整体滑移。

养护维护:施工中采取分区分段施工，及时确定绿化工程养护人员，对绿化地段进行养护维护，地表绿化草种撒播后采用草帘子进行覆盖保护(照片9-9)，及时浇水养护。与现场养护人员签订协议，负责在工程竣工后2年内定期对地裂缝施工区域进行养护维护。

照片9-8 钉床图片

照片9-9 地表绿化

竣工清理:工程竣工后及时对施工现场进行地毯式清理，务必将各种施工机具和施工垃圾清理干净，及时清理出现场并妥善处理，做到工完场清。及时将因施工破坏的植被进行恢复，保护环境。

四、治理效果

1)危岩体卸载:根据现场踏勘情况，确定裂缝两侧危险岩石块体的位置、规模等，并及时采取措施将其卸载或采取措施进行加固，裂缝周边区域施工完毕后无对游人造成潜在威胁的危岩体存在。

2)坡面截排水:坡面截排水挡墙在施工过程中发挥了作用，7月18日的大暴雨未对裂缝产生不利影响，裂缝内的绿化植被保存完好，挡墙有效阻挡了地表径流，阻止了大部分地表径流进入裂缝内部对裂缝及填充材料的稳定造成破坏。治理工程施工完毕后对其进行了拆除处理，最大限度保护矿山地质环境。

3)裂缝回填:严格按照设计要求和施工方案的要求进行施工，裂缝内填充材料密实，沉降变形很小，经历了7月18日大暴雨的洗礼，未产生沉降变形。同时在裂缝FG段裂缝内增加了钢筋混凝土层，增强了裂缝填充材料的整体结构强度，保证了工程施工的质量。

4)造景绿化:粘土盖板施工和耕植土回填施工严格按照设计要求进行，红粘土与裂缝两侧紧密接触，能够有效发挥阻水作用。耕植土层采用熟土，利于绿化植被的栽种和成活。两者在施工中均采用人工夯实，厚度符合设计要求，施工质量良好。

绿化造景工程采用多角度、立体化方式，地表种植耐寒、耐干旱的高羊茅草种绿化，辅以连翘、紫荆等攀爬类植物，最大限度地恢复了燕翅山的地质地貌景观，能够保证其达到良好的视觉效果。

具体治理效果见治理后模拟效果照片9-10。

照片9-10 治理后西侧模拟效果图

加强矿山废弃物的综合利用

西南地区不同类型矿产开发过程中形成的大量尾矿、煤矸石、废石、废土等固体废弃物、矿山废水和废气排放，是造成矿山地质环境污染、矿山地质灾害和矿山资源破坏的主要因素，如能将这些废弃物加以综合利用，变废为宝，是恢复治理矿山地质环境的重要措施。

（一）矿山尾矿的综合利用

矿山尾矿是选矿加工过程中排放的固体废渣，储存在矿山尾矿库中。西南地区截至2002年，累计堆存尾矿量已超过6×104t，主要分布在大型国有矿山，中、小型矿山一般未建尾矿库，直接排入山谷、河湖和洼地，污染环境，压占大片土地资源。尾矿中含有丰富的有用元素可综合利用，有的元素价值甚至超过了主要元素，如四川省丹巴县杨柳坪镍矿，尾矿中含有大量的铂和钯可综合利用，其价值远超过镍金属，现在杨柳坪镍矿已改名为铂镍矿；四川攀枝花钒钛磁铁矿伴生的钪，其价值亦超过其他有价元素的总和。价值很高的伴生组分选矿时往往未得到回收而进入尾矿，因此尾矿的综合利用潜力极大，可作为资源进行二次开发，同时亦可减少矿山环境污染和土地资源破坏。

国外尾矿综合利用较好的美国，在明尼苏达州铁矿山建立了一个年处理百万吨的尾矿选矿厂，年回收铁精矿20×104t，精矿品位达60%；美国用浸溶法提取铜矿山废渣，每年回收铜在20×104t以上。南非利用老尾矿建成日处理4000t尾矿的选厂，专门提取金和铀（任永云，1980）。

西南地区尾矿堆积最多的典型矿山有云南个旧锡矿区和四川攀枝花钒钛磁铁矿区，前者已堆存13000×104t尾矿，后者堆存有11000×104t尾矿，两者都有极高的综合利用价值，矿区已采取措施开发利用。

1.云南个旧锡矿山尾矿综合利用

云南个旧是我国锡都，锡业公司始建于1883年，是我国老工业基地，锡产量约占全国的三分之一，占世界的10%，年选矿石量430余万t，选矿平均回收率锡62.56%、铜71.04%。矿石中伴生的有用组分铅、锌、铋、钨、钼、铁等，都进入尾矿。个旧锡矿有大小选矿厂28个，堆存尾矿量13000×104t。主要选厂尾矿化学成分见表6-7。其中前5位金属元素Sn，Pb，Cu，Zn，Fe的平均含量（算术平均法）分别为Sn0.15%，Pb.30%，Cu0.25%，Zn0.54%，Fe19.4%，都达到了可供综合利用的程度（丁其光等，1995），而且资源量相当可观，锡金属量达20×104t，相当于4个大型锡矿床的规模；铜金属量达32.5×104t，铅金属量169×104t，锌金属量70.2×104t，铁金属量2522×104t。

表6-7 个旧锡矿主要选厂尾矿化学成分 单位：%

1983年云南个旧锡矿的尾矿综合利用问题受到国家重视，被列入国家科技攻关项目。1984年研究成果通过国家科委鉴定验收。尾矿综合开发利用取得了较好指标：黄茅山尾矿，含Sn0.15%～0.176%，经二次选矿回收产品含Sn2%～2.2%，选矿回收率57.42%～69.72%；古山尾矿含Sn0.158%～0.172%，经二次选矿回收产品含Sn2%～2.28%，选矿回收率为50.93%～65.23%。选矿成本3.6～8.48元/t，取得了较好的效益。在此基础上，逐步开展了尾矿工业生产。

2.四川攀枝花钒钛磁铁矿尾矿综合利用

四川攀枝花是我国重要钢铁基地，所开采的钒钛磁铁矿石铁保有储量约占全国铁矿储量的9.4%，占西南地区的52%，占四川省的74%；钒储量占全国总储量的60.14%；钛储量占全国储量的90.54%，是我国第二大铁矿山。年产矿石1350×104t，为露天开采。矿石中除上述3种元素外，还伴生有钪、铬、镓、钴、镍、铜、硫、磷、锰、硒、碲、铂族元素等多种有价元素，其含量均达工业综合利用的要求，但目前这些成分均未回收而进入了尾矿中。

攀枝花钒铁磁铁矿的尾矿都堆存在马家田尾矿库中，堆存量约11000×104t，是西南地区最大的尾矿库。尾矿的化学成分见表6-8。

根据目前的选矿技术条件，马家田尾矿库尾砂中的钛可以被二次选矿利用。特别是尾矿库标高1188m以下约5841×104t，属早期选铁尾矿，是选钛的宝贵资源。如按表6-8中TiO2含量为9.37%计算，5841×104t尾矿中含TiO2约有540×104t，按26%的回收率计，可回收TiO2142.9×104t，折合47.5%品位的钛精矿约300×104t，相当于现在攀枝花选钛厂12年的产量。而1188m标高以上还有5000×104t以上的尾矿，也有回收价值（丁其光等，1995），表明该尾矿库中钛资源量是相当可观的。这些尾矿的综合利用，既可解决国家资源急需，又可缓解矿山地质环境问题。

表6-8 马家田尾矿库堆存尾矿化学成分 单位：%

（二）矿山煤矸石、废渣、废水综合利用

1.煤矸石综合利用

西南地区采煤过程中形成的煤矸石堆存量约90000×104t，在矿坑附近堆积成山，占压大量土地面积，暴雨季节易形成滑坡、泥石流地质灾害，污染矿山周边河湖水系。但煤矸石又是重要的资源，可综合利用。主要利用措施如下：

1）直接用于建筑、交通工程填方、垫路基等；

2）用于充填采空塌陷区或沟谷，进行土地复垦和改造地形；

3）用来制造建筑材料，如：制矸石砖、生产水泥或水泥混合材料；

4）用作矸石电厂发电燃料。

从西南地区情况来看，由于近几年建筑、交通工程发展较快，尤其煤矿山附近公路建设，利用大量煤矸石用于路基铺垫。但煤矸石制作建材，如生产矸石砖、水泥、矸石发电等深化利用，发展较为缓慢，仅部分矿山企业综合利用效果较好，如：四川峨眉市龙池镇八益煤矿年产煤15×104t，年产煤矸石和尾矿粉共8×104t，矿山因交通方便，专门修建了砖厂，利用煤矸石和尾矿粉生产建筑用砖，年利用量达6×104t，综合利用率达75%，大大缓解了环境压力。贵州省盘江煤电集团、水矿集团所属大、中型矿山利用煤矸石发电，解决了60%的自身动力用电。利用煤矸石生产页岩砖、充填采空区，年消耗矸石量40×104t，产生了很好的经济效益。利用矿山周围沟谷堆放煤矸石，沟谷填满后覆土复耕、植树，还田于民，改善了工农关系，创造了一定社会效益。此外，以天然煤矸石为原料，通过酸溶一步法将煤矸石中的氧化铝溶解出来，并通过试验，确定溶出量最高时的工艺条件，再经过盐基度的调整（70%左右），形成碱式聚合氯化物，该聚合物具有很好的絮凝作用，从而成为一种新型高效净化剂（刘红艳等，2004）。可用于工业用水和污水的净化作用，具有广阔的应用前景。入选全国首批6个循环经济试点城市的重庆市，为发展循环经济，使煤矸石变废为宝，目前全市已批准投资30亿元，修建7个煤矸石综合利用发电厂，总装机容量58×104kW，并逐步形成产业链。

重庆最大的动力煤生产基地——松藻煤电公司，煤炭年产400×104t，煤矸石年排放量100×104t。现已堆积成的6座煤矸石山，既占用土地又污染环境。为使煤矸石变废为宝，松藻煤电公司将投资13亿元建起西南最大的环保发电厂——重庆松藻煤电公司安稳煤矸石火力发电厂。这座装机容量为30×104kW的煤矸石火力发电厂，采用废弃的煤矸石为燃料，每年可吃掉150×104t煤矸石，年发电量可达16×108kW•h。

合川市三汇镇煤炭资源丰富，年产煤炭150×104t，每年同样产生大量废弃煤矸石。为此，他们引进新技术，投资2.6亿元建成5.5×104kW的煤矸石发电厂，用煤矸石发电，变废为宝。而用煤矸石发电，每年又可产生30多万吨粉煤灰。于是电厂和富丰水泥集团联手，通过技术改造，建成一条利用粉煤灰生产水泥的生产线。据悉，富丰水泥集团还计划投入8000万元，拟建一座1.5×104kW的热发电厂，利用余热发电，以消除水泥生产中产生的余热对环境的不良影响。

2.煤灰渣的综合利用

西南地区能源矿山大量堆存的煤灰渣是一种重要矿产资源，应加强综合利用，减少环境污染，其主要成分是SiO2，约占50%；其次是Al2O3和Fe2O3，占40%左右；其余为CaO，MgO，SO3及其他稀有分散元素。国外对煤灰的综合利用非常重视，综合利用率最高为英国，达70%，西德为65%～70%、法国50%、日本52%、美国50%左右。我国排灰量居世界前列，但利用率仅20%～30%。

美国根据他们国家煤灰渣中普遍含有1%的钛、15%的铝、7.5%～15%的铁等特点，从中提炼铝和铁；并从煤的飞灰中提取锗、镓、铀、硒等稀有分散元素。我国用磁选法从含铁10%以上的煤灰中试验提取的铁精粉，品位达到48%～50%，所炼生铁完全合格；从含铝高含铁低的煤灰渣中生产了聚合铝、氯化铝的硫酸铝等产品。

提炼了金属铝、铁和稀有分散元素后的煤灰渣可供制作煤灰水泥，这种水泥的吃灰量大、成本低、工艺简单，而且具有抗渗性能好、后期强度高、抗拉强度高、水化热低等特点。高442m的美国芝加哥新西尔斯塔状楼，从墙体、楼板到防火设施等全部构件都用煤灰水泥制成。

煤灰渣内含有铝硅酸盐玻璃质，还大量用来制造人工轻质骨料，以代替卵石和黄沙。英国来特格公司用煤灰渣原料建设了一座年产13×104t人工轻质骨料厂，效益很好。国外利用煤灰制造人工轻质骨料发展很快，已成为建材工业中的一支劲旅。

煤灰渣还可以直接掺入混凝土。美国建筑业通常每立方米掺入12054.43kg煤灰渣，可以节约20%的水泥和10%的沙子，如美国芝加哥高200m的市政大楼就是用掺煤灰混凝土建成的（王在霞，1980）。由于煤灰的传热系数比很小，是理想的绝热材料，可以制成各种保温混凝土。

煤灰渣还可直接用于筑路，用其作柏油路的底基层或路基，其特点是防冻、防翻浆和龟裂，并且防水性能良好。据统计，美国四车道的公路每千米用煤灰渣作路基耗量100t，用量很大。

煤灰经过加工处理后，制成的农业肥料，用于盐碱地可以改良土壤；用于沙土地可以保水防渗；用于粘土地可以疏松土壤。由于煤灰有孔隙，透气性好有利微生物活动分解。煤灰中含有多种微量元素，可促进植物的生长。

煤灰渣的用途范围正日益扩大，如试制绝缘纤维材料；利用其作充填塑料、油漆、喷料、橡胶化合物、防火剂等理想配料；从煤灰中还可以提取合成润滑油等。

四川主要煤矿可采煤层煤灰样的分析结果显示，煤灰成分较前述美国煤灰成分为优。例如晚三叠世须家河煤系的煤层，煤灰中的铝含煤特别高，一般在20%～30%之间；含铁大多低于10%；含钛高于1%，广旺煤矿为1%～3%，白腊坪煤矿1%～1.8%；含锗量较高者如永荣西山、安富等井田为50×10-6以上（工业品位为20×10-6）；雅安的天全、芦山、宝兴等地的大炭、粗糠炭的煤灰中锗可富集到100×10-6左右；涪陵高子湾井田煤灰中的铀为302×10-6～800×10-6。晚二叠世龙潭煤系的煤层灰分含铁较高，一般为20%～30%；含铝相对较低，一般为10%～20%，但底部煤层含铝量有增多的趋势，如鱼田堡煤矿的K1煤层铝含量高达25%～35%，比上部煤层高出10%以上；其他如钛、锗、镓、铀等的含量在有的矿区相当富集，打通煤矿8号煤层钛的含量为2.75%～5.54%，华云山高顶山二号井田为3.74%，李子垭煤矿为1.1%～3.9%，南桐二井煤灰中锗可富集到70×10-6～120×10-6，江油松木咀除锗含量较高外铀含量达455×10-6，叙永古宋区K1煤层的铀为117×10-6～378×10-6；此外，镓的含量是随铝含量增高而增高，当铝在25%左右时，镓的含量大多在40×10-6左右（工业品位30×10-6）。

四川省煤灰中铝的含量普遍在20%左右，这是提炼铝的重要资源。如果能把大量煤灰利用起来，按每年回收100×104t煤灰提取20%的铝计，同时将富集的锗、铀、镓、钛等提出，再将煤灰渣制作为水泥或人工轻质骨料等，这项收入是相当可观的。

此外，利用含铝高的煤灰或煤矸石提取聚合铝，氯化铝已在辽宁南票矿务局大规模生产。四川省须家河煤系夹矸或煤灰渣含铝高，重庆市涂山煤矿小型试验所提取的聚合铝在处理污水时具有用量少（10 t水用0.25 kg）、效果好、速度快等优点。

为能使大量煤灰渣和煤矸石变害为利，物尽其用，国外对煤灰等的研究和利用极为重视，许多国家设有灰渣研究的专门机构，例如日本已批准从煤炭开发基金中拨款用于研究煤灰渣的利用技术。美国政府认为，由于煤灰渣综合利用的前景日渐扩大，因此，已不再把灰渣视为废物，而当成一项自然资源予以充分利用。美国内政部主编的矿物年鉴已将煤灰渣作为第6种固体矿物，列入国家统计。美国还成立了“国家煤灰协会”，并出版《煤灰利用》学术刊物，西德有些电厂，已经不设灰场，煤灰已作为商品外售。罗马尼亚《科研发展纲要》，已将煤灰利用列入国家立项的研究课题，在政府有关部门领导下有计划地开展研究工作。

我国煤灰利用的研究尚未全面展开，建议有关部门把煤灰综合利用列入日程。目前排灰量逐年增大，再不积极统筹安排，化害为利，负担将更加沉重。资源的再利用问题已是十分紧迫。

3.加强对与煤共生矿产的综合利用

西南地区煤矿普遍共生有硫铁矿和粘土岩，其数量相当大，是重要的矿产资源。但采煤过程中，作为废渣堆存矿山，造成环境地质问题，应加强综合利用，变废为宝。

重庆市天府煤田与煤共生的硫铁矿层长8000m，垂深500m，厚160m，分布面积5.4km2，平均含硫15.2%，初步估算资源量（333＋334）为1177×104t，为煤系沉积的大型硫铁矿床，有较大的综合利用价值。

广泛分布于川南和川东的晚二叠世龙潭煤系，含有3～5层可采煤层。在龙潭煤系的底部，普遍发育一层硫铁矿粘土岩，除硫一般都达到了工业开采的品位外，粘土岩亦为质量比较优良的硬质或软质耐火粘土。仅川南宜宾专区的珙县、兴文、叙永、古蔺等县1000余平方千米的范围内，通过区测和地质勘探以后，除有60多亿吨无烟煤外；尚有硫铁矿30余亿吨；耐火粘土近亿吨。

川南硫铁矿粘土岩矿层距可采煤层近的只有半米多，远的也仅3～4m。因此在考虑煤或硫的开采时，必须统筹规划，否则将会造成顾此失彼的严重后果，既浪费大量宝贵资源，又造成矿山环境地质问题。四川叙永县六润坝、古蔺德跃关等地硫铁矿粘土岩层具有广阔的综合利用价值。矿层平均厚2.15m，含硫平均有效品位16.03%，通过单矿浮选一次最终精矿产率为41.8%，品位38.12%，有效硫回收率为98.21%，有害杂质小于1%，目前有民营企业在开采。

矿石浮选后的尾矿即粘土岩的分析结果见表6-9，其耐火度为1710～1730℃。

以上各项指标介于国家标准Ⅰ级与Ⅱ级硬质耐火粘土之间。

此外，该矿层在制选过硫酸（用沸腾炉法）以后，剩下的残渣所作分析结果见表6-10。

表6-9 硫铁矿尾矿粘土岩的分析结果

表6-10 硫铁矿残渣的分析结果

以上各元素指标均符合冶铁高炉富矿要求（王在霞，1980）。

叙永县六涧坝硫铁矿粘土岩矿石，提取了硫精砂以后的矿石尾矿，可以全部加工成Ⅰ级至Ⅱ级软质耐火粘土，并具有较好的工艺性能，收缩率很低，在800℃高温下仍不变形，无裂纹或破裂的情况。因此在烧制耐火砖或陶瓷时可以直接用生料一次成型，不需加工成熟料，减少工艺流程，省钱省时。

川南古蔺县德跃关小汉炭煤层的直接底板是一层厚3～4m的粘土岩。经采样试验，属于Ⅰ级至Ⅱ级硬质耐火粘土岩。在该区的龙潭煤系最底部的硫铁矿高岭石粘土岩，经重选硫铁矿后的尾砂属于Ⅰ级软质耐火粘土。

此外，浮选硫铁矿后的尾砂，炉渣中尚相对富集V2O5，TiO2，Ga，Au等矿产，有的已达到综合利用价值。

4.金属、非金属矿山废渣、废水综合利用措施

西南地区金属、非金属矿山废渣堆存量有10多亿吨，综合利用量小。综合利用措施主要是直接用于铺垫公路路基和其他建筑工程填方，以及用于企业附近充填沟谷改造地形。少部分岩性较好，含土质少的废石加工为建筑石料用于工业民用建筑。个别企业废石（土）、尾矿利用成效较好。四川省江油市马角坝镇四川双马投资有限公司石灰石矿，年产水泥用石灰石200×104t，产出废石47.83×104t，废石全部被粉碎作为水泥原料加以利用，综合利用率达100%。

云南省东川矿务局投资105万元对落雪铜矿选厂尾矿水循环系统进行了改造，使循环率提高到66.28%，减少了废水排放；投资2.75万元对落雪铜矿精矿溢流水作了沉淀净化处理，使其固体含量大大降低，每年多收1000t矿砂。此外，1984年矿务局科研所与东川市砖瓦厂合作，用尾矿作主要原料，烧制砖获得成功，产品经云南省建材研究所鉴定，达到100号黏土砖标准。这些措施对矿山地质环境问题起到了缓解作用。