贵州松桃高地超大型锰矿床绿色勘查探索与实践

蔡国荣，张 遂，3，沈红钱，3，曾 飞，朱 璞，冯开友，覃永印，刘明民，吴应值

(1.贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队，贵州 铜仁 554300；2.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程创新中心，贵州 贵阳 550003；3.贵州省锰矿资源预测评价科技技术创新人才团队，贵州 铜仁 554300)

1 引言

贵州是全国矿产资源大省，松桃高地锰矿是近年来贵州省地矿局103地质大队锰矿产学研协同创新团队，运用原创的锰矿内生外成气液流体喷溢成矿模式与找矿模型进行找矿预测(周琦 等，2013，2017，2018)，准确地圈定了南华纪高地地堑盆地，在贵州铜仁松桃县锰矿国家整装勘查区内找到的又一个隐伏超大型锰矿床(周琦 等，2016；张遂 等，2018)，碳酸锰矿石资源量1.61亿吨(其中富锰矿石资源量7 166万吨，达特大型规模)，成为亚洲第二大的锰矿床(袁良军 等，2018)。2020年对高地锰矿实施了大精查(即勘探)，在对该矿床实施大精查工作时，绿色勘查纳入了矿区大精查设计，并在野外地质勘查工作中，严格执行，以最大限度地减少勘探工作对生态环境的扰动，实现地质勘查与生态环境保护协同发展(巩鑫 等，2018；雷晓力 等，2019；郭方方 等，2020)。

2 研究现状

2.1 国外研究现状

绿色勘查作为一种先进的发展模式，国外已得到广泛的实践，如美国、澳大利亚、加拿大等，他们在矿产勘查过程中很重视生态环境保护，且规范、法律等也比较健全(刘乃刚，2018)。澳大利亚联邦政府在1999年颁布了《环境和生物多样性保护法》，明确了在找矿或采矿之前，必须要先在环境方面进行评估和获得批准，如果要勘探或者开采，还要获得当地社区组织的统一支持和认可(马骋 等，2019)；加拿大在2003年制订了《勘探工程卓越手册》，规范和指导勘探过程中的环境管理问题(王婉琼，2020)；美国虽对环境方面没有设置保护区，对敏感区也没有明令禁止进行矿产资源勘查活动，但是在矿产勘查方面要想拿到探矿权、采矿权，就必须要经过严格的环境影响评估，通常需要上交涉及勘查技术手段，采矿选矿“三废”处理方案，环境影响评估报告主要有地表土壤植被破坏程度、野生动植物的保护、文化遗址保护、地下水保护、复垦计划等多方面。只有满足上述要求的企业才可以进行矿产勘查活动(谢丽丽，2019)。

2.2 国内研究现状

李在文(2012)在 “2012年生态文明论坛-贵阳”会议上，率先提出了“绿色勘查”的概念。青海省铜金山矿区在钻探过程中从道路修筑、生活区营地、工作区修筑、水资源保护以及固体废弃物的管理五个方面进行绿色勘查(刘海声 等，2020)；青海有色地勘局在绿色勘查方面探索了多种减低勘查活动对环境扰动的办法，如在采样时“以铲代镐”；在地质勘查时，采用便携式轻便钻机“以浅钻代替槽探”等(罗长海，2019)；江西德兴市水石坞金矿区实施绿色勘查时，分别从绿色勘查原则、绿色勘查设计以及绿色勘查实践进行实施，在过程中主要从探槽施工、钻孔施工、坑道施工、水资源利用和保护、野生动物、探槽回填及和谐勘查方面来减少对环境的扰动(王国龙，2018)；湖北大冶市龙角山一付家山矿区运用了“一孔多支”的技术来开展勘查活动，在保康竹园沟、连三坡、走马岭等矿区采用空中轮式滑动索道运输钻探设备和材料(吴龙 等，2020)；甘肃省在早子沟、格尔托及大水等金矿勘查中，采用了“一基多孔活扇形孔、放射孔”进行绿色勘查施工。甘肃省地矿局第二地勘院在甘南夏河县恰勒布金矿区采用了“方格化”草皮保养快速恢复技术，对复绿复垦做好及时回填(张新虎 等，2017)；贵州省2019年发布了全国首个绿色勘查地方标准《固体矿产绿色勘查技术规范》(DB52/T 1433-2019)，为贵州实施绿色勘查奠定了基础。

3 矿区概况

松桃高地超大型锰矿床位于云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带(谢小峰，2018；袁良军 等，2019)，属中低山地形，局部因风化、构造等原因形成陡坡或陡崖，地形起伏较大，沟谷切割深。山脉多呈北东向分布，相对高差最大可达624.33 m。区内属于亚热带季风性湿润气候，冬冷夏凉，雨量充足，地下水质良好，植被发育较好。区内土壤主要为黄壤和石灰土，森林覆盖较广，溪沟交错，属长江流域沅江水系。

4 绿色勘查

4.1 场地建设与日常管理

场地建设是决定施工便捷的方式，主要从施工现场分区规划、道路修建、工作区建设、生活区建设、安全环保文化建设、水资源保护、固体废弃物管理等七个方面。

在施工现场分区规划中，因地制宜，根据实际情况，高地矿区全部采用的工艺是绳索取芯金刚石钻进技术，对施工现场本着少破坏、少占地的绿色勘查原则，有序划分施工操作区、工人休息区、原始植被层管护区、工具摆放区、消防器材区、钻杆摆放区、油料材料区、岩心箱摆放区、垃圾回收区等。道路修建方面，矿区兼顾了项目各勘查阶段施工及当地社会经济发展的需要。充分利用当地现有公路、居民区通道及农耕道等，对开垦的路线及施工现场，开挖前采用编织袋把上层根植土装袋保存，以便完成工作后进行高效的回填，恢复其原有地貌；工作区建设方面，矿区严格控制工作区面积，严禁超挖，在钻机安装前，在地面铺有隔离层，防止油污对地表土壤造成污染(图1)；生活区建设方面，选择的是远离施工区的当地居民房，在生活区悬挂了相关图牌，包括组织机构、岗位职责、管理制度、相关工程图表等。在安全环保文化建设方面，每个施工进场通道两侧布置绿色勘查及安全施工的管理制度和图表，图牌版面材料采用环保板材，主要图牌：工程概况牌、安全环保警示牌、危险源识别控制牌、施工管理制度牌、岗位责任牌、施工现场平面布置图、环境恢复治理方案图、设备及施工安全操作规程。在水资源保护方面，无论是生产用水还是生活用水都非常节约，在建设水池、泥浆池、沉砂池及循环槽时，底部都采用水泥浆做好防渗处理，且周围采用了防护栏维护，做到封闭式管理(图2)；在钻杆的堆放时，采取集中堆放(图3)。在施工过程中产生的废机油，润滑油等废油以及施工后的废浆都是集中收集后交由就近的废弃物处理中心处理，避免了乱排乱放对周边环境造成的污染；在固体废弃物管理方面，矿区建立了健全的废弃物管理制度，并且对废弃物进行分类，定期把固废运往处理中心集中处理。

图1 土工布铺设及辅助工具集中摆放点Fig.1 Geotextile paving and centralized placement of auxiliary tools

图2 坑池四周围栏设置Fig.2 Column setting around the pit pool

图3 管材堆放Fig.3 Pipe stacking

4.2 使用环保冲洗液，保护地下水水质

钻探施工过程中，矿区整体采用了环保型泥浆，不仅有效的推进了钻探的进度，还减少了在施工过程中“三废”对环境的影响。冲洗液的类型也是根据各个场地的地层情况。矿区选择的环保型冲洗液可降解钻探过程中产生的大量废水及废石，同时也更大限度地对地下水层的水质、储量以及流量等起到了保护作用。在孔壁较稳定的地层，采用了清水、自然造浆、细分散冲洗液作冲洗液；在较破碎胶结性差的地层，采用了生物聚合物环保泥浆，它不仅具备封堵、润滑、防塌等钻探性能外，还能不破坏当地地下水、无毒性、保持酸碱平衡，可以有效的避免生态环境以及地下水的污染。

4.3 采取一基多孔技术，减少对环境的扰动

以保护生态环境为优先，推进先进技术在项目上的应用。因此，在矿区采取一基多孔技术(图4)，整个过程减少了设备搬运，节约了勘查经费，

图4 钻孔ZK2901与ZK2903现场位置图Fig.4 Site location plan of ZK2901 and ZK2903

降低对生态环境的扰动，钻机选择了CSD-3000型全液压钻机，其中钻孔ZK2901方位角为90°，倾角85.5°，钻孔ZK2903方位角为315°，倾角88°，在钻进的过程中，对一些造斜、破碎的地层，在钻压、钻速和泵量等方面都严格把控。对每次测斜数据都进行详细分析，按照设计的目的，稳中求进，不仅达到了勘探目的(图5)，更是有效的诠释了一基多孔技术在高地矿区绿色勘查的应用。

图5 松桃高地超大型锰矿床29号勘查线剖面图

4.4 废气、噪声的处理

工程实施在钻进时容易产生一些烟尘，矿区在安装柴油机动力设备时安装了尾气净化装置，尾气排放是符合国家环保排放标准的。在平时在施工中，严格要求工作人员严禁燃烧秸秆，柴火、衣物等。生活用煤也是统一采用低含硫的优质无烟煤，使用的炉具也安装得有排烟管，同时也加大了探矿工程“三废”的处理与监管力度，保障施工工程安全进行，最大程度地减少对周边大气的危害；高地矿区的基本上没有噪声污染，在安装设备的时候，施工的机械设备上安装了消声装备，矿区整个噪声已低于70 dB。

4.5 矿区复垦复绿

矿区复垦复绿是严格按照绿色勘查实施方案及相关规范要求进行的，工程质量符合《园林绿化工程施工质量验收规范》、《土地复垦规定》、《土地复垦技术标准》以及《土地复垦质量控制标准》等规范，在土地复垦复绿之前，场地上的污染物、废浆、废液等进行处理，不留下任何污染物；同时对施工现场按照开挖前的地貌进行土壤回填，矿区复垦复绿的主要是耕地和林地，对耕地复垦是通过土壤回填，覆土深度已超过3 0 cm，如图6(a)、6(b)所示。

图6 (a)钻孔ZK3303土地复垦前

图6 (b)钻孔ZK3303土地复垦后

对林地复垦首先是恢复其地貌，再严格按照要求对复垦林地进行植树，植树的间距为2 m，树苗高度超过50 cm，如钻孔ZK3504选择柏树进行林地复垦(图7)，道路林地复垦也是如此(图8)。

4.6 和谐社区创建

道路的修建、设备的搬运以及复垦复绿等工作都得到了当地居民的支持，在降噪、防止大气污染、土地复垦以及林地复绿等方面，都是得到当地居民的肯定和认可。工作人员吃住都在就近的农家，工作人员严格恪守职业素养，和当地居民结下了深厚的鱼水之情，构建了和谐社区。

图7 钻孔ZK3504林地复垦实图Fig.7 Real reclamation of ZK3504 forest land

图8 钻孔ZK3305道路林地复垦实图Fig.8 Real reclamation of ZK3305 road forest land

5 结论

(1)高地锰矿勘探采用了一基多孔技术，减少了对环境的破坏，降低了对生态环境的扰动。同时，整个过程减少了设备搬运，节约了勘查经费，勘查经济合理。

(2)对开挖的地块，因地制宜、高效、有序的开展复绿复垦工作，实现了对生态环境的保护，环境恢复治理的落实，恢复治理效果好，当地村民满意。

(3)实施高地锰矿绿色勘探，地质勘查全过程环境影响最小化控制，最大限度地减少了勘查工作对生态环境的扰动和影响，实现地质勘查与环境保护、地方经济同步发展，生态环境保护和资源勘查双赢。