锡林浩特市某地下萤石矿采空区治理措施浅析

郭江龙 闫志谋 郑更

摘要：锡林浩特矿藏资源十分丰富，是东北、华北地区重要的资源接续地和能源后备区。萤石矿作为一种重要的战略资源，广泛用于航天、制冷、医药、防腐、灭火、电子、机械和原子能等领域。目前锡林浩特市内主要萤石矿为井工方式开采，矿区闭坑后形成的地下采空区，由于上方岩层在重力作用下发生弯曲、离层乃至冒落形成地面塌陷坑。通过分析其产生的原因，提出可行可操作的治理措施，对后期区域采空区治理具有指导作用。

关键词：锡林浩特市;萤石矿;开采;治理。

内蒙古锡林郭勒草原国家级自然保护区于1985年经内蒙古自治区人民政府批准建立，是我国首个草地类自然保护区，也是世界生物圈保护区网络成员，1997年晋升为国家级自然保护区。该地下采空区位于自然保护区实验区之内，为了有效保护自然环境和自然资源，急需对其进行治理。使自然保护区生态环境得到明显改善，促进本地区经济与生态环境的协调发展。

1地理位置

锡林浩特市地处内蒙古自治区中部，首都北京的正上方，是锡林郭勒盟盟府所在地。地理坐标为东经115°58′10″～116°42′11″，北纬43°41′38″～43°47′13″，有207国道和303国道穿过锡林浩特市，其中207国道向西南方可到张家口市，303国道则通往东南方向的克什克腾旗。。

2 地形、地貌

该区位于内蒙古高原中北部，地貌类型属低山丘陵区，海拔高程为1060m～1102m，地表岩性主要以第四系上更新统冲洪积细砂、粗砂及少量砾石组成，植被较发育。

受气候、地形、植被等因素影响，该区内主要分布土壤类型为栗钙土和风沙土。栗钙土是在广阔的半干旱气候条件下发育形成的最普通、最典型的一种草原土壤。主要分布在坡脚及低洼地带，腐殖层厚25～45cm，呈栗色或灰棕色，有机质含量l.5～4.5%，结构为细粒状、团块状和粉末状。钙积层一般出现在30～50cm之间，深度达70～80cm，其厚度多在20～60cm，碳酸钙含量在10～30%或更高。风沙土主要分布在山坡地带，是一种发育在砂质母质上不稳定的幼年土壤，由于沙土具有颗粒粗、松散性和较大的流动性，长期处于不稳定阶段。土壤厚度极不均匀，且有大块砾石分布。

3 萤石矿采空区调查情况

通过对该萤石矿采空区的调查，本次调查发现，四条竖井，两个塌陷坑。

竖井SJ1-SJ4井口截面均为矩形2m×3m，深300m（见图片1-3）。竖井SJ2东侧分布1处塌陷坑（见图片4），该塌陷坑长约17m，宽约12m，深约4m，塌陷坑在剖面上呈锥形。竖井SJ2南侧分布1处塌陷坑T2，该塌陷坑长约35m，宽约24m，深约20m，塌陷坑在剖面上呈锥形。具体采空区体积统计见表（表3-1）经过现场踏勘，该采空区对当地牧民及牲畜带来极大的安全隐患，采空区治理迫在眉睫，亟待新一轮的规划和治理。

4 地下采空区充填简易系统

利用企业产生的尾矿对各采区井下采空区进行充填。胶凝材料选用普通硅酸盐水泥。本次采用简易充填系统（见图4-1）。

5 采空区充填机制及治理措施

对采区井下采空区进行充填，采用全尾砂胶结充填，胶凝材料为普通硅酸盐水泥。制备好的料浆自流入竖井管道，进入各分段充填管，从采场顶部斗穿流入采场。每次充填厚度1.5m-2.0m，过高不利于滤水，等滤水结束后，再进行下一次充填作业。如此循环完成采场充填。相邻采场交替充填，保证充填工作连续性。

充填前封闭斗穿，在封闭墙中预埋塑料排水管，在中间斗穿中预埋波纹滤水管，外包土工布或麻袋片，铁丝捆扎。天井中采场联络道用袋装尾砂封堵。波纹滤水管和尾砂挡墙随充填逐层加高。

充填滤水流经水汇集，流到水仓，经井下水泵房排到地表，收集排出水，作为充填料浆制备水源，循环使用。

充填用水来自于尾矿底砂含水，如需补充部分尾矿制充填料浆用水，则可由泵脱硫废水及部分尾矿废水补充。

皮带输送机将干尾砂送至双轴搅拌机端部入口，同时加水。水泥经螺旋给料机从双轴搅拌机另一入口加入。双轴搅拌机在运行过程中，将干尾砂、水泥、水进行混合搅拌制成料浆，从出口流出，进入充填管道。

制备好的充填料浆经下料斗自流入充填管道，流入中段管道、进入充填采场。充填管道选用超高分子复合管，外套直径121×4.5的钢管，内衬壁厚10mm承压4-5Mpa，每根6m，法兰连接。

6 預期效益分析

6.1 预期社会效益

（1）通过对地下采空区治理措施的实施，起到美化环境、恢复草地的作用，为发展生态旅游业、自然保护区的提升奠定了基础。

（2）通过治理措施的实施，消除了区内危害人民生命财产安全的地质灾害及其隐患，使当地居民人心稳定，社会安定，积极促进当地的社会稳定和地方经济的发展，对和谐社会的构建具有积极的意义，促进社会和谐发展。

6.2 预期环境效益

治理措施的实施可以改变该区较差的生产与生活环境，使该区的地质环境状况有明显的改善，该区生态环境明显好转，具体体现在以下方面：

（1）治理恢复区景观的变化：可以改变治理恢复区较差的生产与生活环境，使废弃土地恢复成草地，从而提高了治理恢复区的植被覆盖率，有利于生态良性循环，可以明显改善治理区内视觉环境和生态环境，项目区呈现一片绿色，使该地区的地质环境从根本上得到好转，使土地资源利用和环境建设协调发展，有利于治理区内生态的良性循环，其环境效益是十分明显的，从而创造一个较好的人类生活环境;

（2）防风固沙，减少了水土流失：经过治理与草地恢复，地表风蚀沙化得到根本控制;

（3）涵养水源，改良土壤：经过治理后，地面土壤结构被改善，提高了土地抗冲、抗蚀能力。

6.3 预期经济效益

本方案实施后，恢复植项目区植被，不但彻底消除了地质灾害隐患，而且提高了该区植被复盖率，有效地改良土壤，防止水地流失，增加了草场面积，提高了草场质量，促进了畜牧业的发展，具有较大的经济效益。