平果鋁土礦為巖溶堆積型鋁土礦，礦床類型獨(dú)特，采用露天平面推進(jìn)型開采，占地速率高，平均采坑在5m左右，到2007年止，礦山已有近267hm2采空區(qū)，而平果縣當(dāng)?shù)赝临Y源貧缺，根據(jù)平果鋁土礦采礦用地所具有的臨時(shí)性和可恢復(fù)性的特點(diǎn)，為彌補(bǔ)采礦活動(dòng)對(duì)土地資源造成的破壞，通過采礦－復(fù)墾聯(lián)合工藝的應(yīng)用與研究，采取高效、有力的手段，用盡可能少的投入，快速、有效的恢復(fù)土地生產(chǎn)力，保持耕地的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)平果鋁礦山的生存和發(fā)展有著重大意義。
一、礦山開采特點(diǎn)
（一）礦山地質(zhì)特點(diǎn)
礦層覆蓋層：礦體埋藏淺，覆蓋層厚度一般為0～3m，最厚為11.2m，平均為0.8m，其中礦層直接裸露于地表的礦體占26.53%。
礦體構(gòu)成：主要由粒度≥1mm的礦石和粒度＜1mm的粘土組成，含礦層具有典型的三元結(jié)構(gòu)特征（即：上部為粘土層，中間為堆積鋁土礦層，下層為紫紅色膠泥或灰?guī)r）。
1、礦體分布。分布在地表中巖溶洼地、谷地和坡地上，具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。
2、礦體形態(tài)。礦體形態(tài)受地形控制明顯，礦體底板起伏不平。
3、礦體底板。礦體直接底板為粘土或灰?guī)r底板，兩種類型約各占50%。
4、礦體厚度。礦體厚度一般中厚邊薄，變化較大，首采那豆礦區(qū)由0.53～10.59m不等，平均厚度為4.48m。
（二）采礦特點(diǎn)
由于平果鋁土礦類型獨(dú)特，在采礦組織、管理方面與國(guó)內(nèi)其它鋁礦相比具有以下特點(diǎn)。
1、采用無爆破、機(jī)械直接鏟裝礦石的采礦新工藝，在國(guó)內(nèi)首次將大型鏟運(yùn)機(jī)直接用于回采礦石，并在國(guó)內(nèi)首次采用電動(dòng)平車定點(diǎn)卸礦的新技術(shù)。
2、根據(jù)巖溶堆積型鋁土礦床礦體分布特點(diǎn)和埋藏條件，采用平面拓展型露天機(jī)械開采的開采方式，公路－汽車開拓，推進(jìn)速度快，占地速率高，礦山目前一、二期開采那豆礦區(qū)，平均每年用地40～53hm2，三期投產(chǎn)后，礦山的總用地量將達(dá)到80～100hm2/a。
3、礦山生產(chǎn)任務(wù)繁重，每年需保證195萬t的鋁土礦生產(chǎn)量，為適應(yīng)礦體多變的賦存條件，在地質(zhì)品位變化不一的情況下達(dá)到產(chǎn)量、品位的均衡穩(wěn)定，實(shí)行定點(diǎn)定量按計(jì)劃開采，采用多種機(jī)型、多工作面、多種采礦工藝和采礦方法聯(lián)合回采。
4、礦山生產(chǎn)的客觀要求是，年開采占地面給與年復(fù)墾面積要基本平衡，意味著復(fù)墾形成較大規(guī)模的同時(shí)，還必須在時(shí)間上跟上開采占地的速率，基本上要求當(dāng)年完成當(dāng)年形成的采空區(qū)復(fù)墾，復(fù)墾施工采用與采礦相同的采運(yùn)設(shè)備，復(fù)墾時(shí)間短，采空區(qū)底板起伏不平，石牙交錯(cuò)出露，復(fù)墾工程量大。
二、采礦－復(fù)墾聯(lián)合工藝的應(yīng)用與實(shí)施
根據(jù)礦床的賦存條件和生產(chǎn)作業(yè)特點(diǎn)，采礦－復(fù)墾聯(lián)合工藝系統(tǒng)主要步驟為：開拓→采準(zhǔn)→回采→復(fù)墾。在實(shí)施過程中，貫徹“占一、墾一，當(dāng)年形成采空區(qū)當(dāng)年完成復(fù)墾”的工作指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合工藝每個(gè)步驟周期最短，成本最低，效果最好，最終達(dá)到整體效果最好的目的，具體組織方式為：
（一）開拓過程
開拓工作包括修筑通往各采場(chǎng)的固定公路和彩霞的剝離，固定公路在采場(chǎng)剝離前已經(jīng)完成，開拓階段工作主要為采場(chǎng)剝離，采場(chǎng)剝離則是揭露礦體，把礦體表面的剝離土及雜物清除并按規(guī)定的地點(diǎn)堆置的過程。
1、剝離方式
根據(jù)剝離技術(shù)條件和設(shè)備剝離效率，礦山目前主要采用鏟運(yùn)機(jī)剝離（B－1）和推土機(jī)剝離（B－3）兩種剝離方式；
（1）推土機(jī)剝離作業(yè)采場(chǎng)，采取推土機(jī)－反鏟－汽車作業(yè)流程。剝離土推運(yùn)距離≤70m時(shí)，剝離土進(jìn)行集中堆置，推運(yùn)距離＞70m，地形不適合鏟運(yùn)機(jī)剝離作業(yè)時(shí)，采用分堆堆置，堆置的位置要結(jié)合地形及后續(xù)回采的要求確定。剝離完成后，由反鏟裝車運(yùn)至采空區(qū)進(jìn)行鋪墊，使剝離、復(fù)墾形成一體化流程。
（2）推運(yùn)距離＞70m，當(dāng)剝離土賦存連續(xù)，地形平整時(shí)，采用鏟運(yùn)機(jī)剝離，松土機(jī)助推鏟運(yùn)機(jī)鏟裝表土，由鏟運(yùn)機(jī)將剝離土運(yùn)輸至采空區(qū)進(jìn)行“鋪灑式”卸載，使表土剝離和復(fù)墾墊土同時(shí)完成。
2、一體化作業(yè)
采用剝離土作為復(fù)墾地的再造耕層，可以以較少的投入迅速達(dá)到培肥目的，較好地節(jié)約復(fù)墾成本，但由于各采場(chǎng)剝離土厚薄不一，特別在礦山二期，采空區(qū)工程復(fù)墾的地基層、耕作層以及嵌縫補(bǔ)平用土量平均厚度達(dá)到0.7m。礦體平均覆蓋土層厚度僅為0.35m，為滿足采空區(qū)工程復(fù)墾用土需求，在剝離過程中加強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)有的采場(chǎng)剝離土保護(hù)和充分利用，并且統(tǒng)計(jì)各采場(chǎng)剝離土方量，統(tǒng)一調(diào)配各個(gè)采場(chǎng)剝離土，補(bǔ)充剝離土欠缺采場(chǎng)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、均衡向各復(fù)墾區(qū)域分配復(fù)墾用土目的，真正達(dá)到一體化作業(yè)的要求。
（二）采準(zhǔn)、回采過程
采準(zhǔn)、回采作為一體化流程中的重要一環(huán)，在該階段要求修筑采場(chǎng)臨時(shí)公路以及準(zhǔn)備出各采礦工藝的作業(yè)平臺(tái)，采用多機(jī)型、多工作面、多種采礦工藝聯(lián)合回采，合理快速、經(jīng)濟(jì)有效地完成采礦工序，縮短采礦占地周期，從而縮短整個(gè)用地周期。
1、以采場(chǎng)五年規(guī)劃為依據(jù)編制采剝年計(jì)劃，并逐月分解到月度計(jì)劃，確定每月產(chǎn)量和配礦鋁硅比目標(biāo)，綜合考慮采場(chǎng)含礦率、鋁硅比和采礦技術(shù)條件等因素，安排符合生產(chǎn)條件采場(chǎng)投入生產(chǎn)，在一段時(shí)間內(nèi)固定2～3個(gè)采場(chǎng)定點(diǎn)定量按計(jì)劃強(qiáng)化回采，以有效縮短采空區(qū)形成時(shí)間。
2、平果鋁礦體在垂直方向上具有含礦率和鋁硅比中上部高、下部低的特點(diǎn)，采至礦體底板礦時(shí)洗礦、配礦難度加大，因此做好底板礦的回收，是強(qiáng)化回采，縮短采場(chǎng)結(jié)束時(shí)間的有效手段。采場(chǎng)底板礦回收關(guān)鍵是控制好采場(chǎng)最后一層回采厚度，目的是為了回采時(shí)能較好地處理底板起伏變化，降低礦石的貧化程度。
由于礦體底板起伏變化大，在底板礦回采過程中，需加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制，依據(jù)采場(chǎng)現(xiàn)狀圖和采場(chǎng)每天現(xiàn)狀，預(yù)判隨采場(chǎng)回采進(jìn)度礦體厚度和底板的變化，及時(shí)調(diào)整挖掘深度及范圍，并依照底板礦膠結(jié)程度調(diào)整洗礦流程參數(shù)，提高采場(chǎng)產(chǎn)出效率。
底板起伏不大并且是粘土底板的采場(chǎng)采用鏟運(yùn)機(jī)工藝回采，最后一層礦體厚度留取≥2.5m，選取適當(dāng)?shù)牟课徊煽眨ǚQ為拉槽），以該槽作為鏟運(yùn)機(jī)回采作業(yè)進(jìn)行變坡運(yùn)行及轉(zhuǎn)彎的平臺(tái)，將中上部礦石和底板難洗礦石一次性地混合采裝，使采場(chǎng)產(chǎn)量、鋁硅比均衡、穩(wěn)定，確保采場(chǎng)生產(chǎn)處于高效、可近代狀態(tài)下進(jìn)行。
采用反鏟回采工藝采場(chǎng)，當(dāng)?shù)V體厚度小于2m時(shí)，反鏟容易超挖，膠泥混入，降低洗礦效率。當(dāng)回采深度大于4.5m時(shí)，反鏟回采效率明顯下降。所以采掘帶高度應(yīng)滿足2～4.5m，以便于反鏟控制采掘深度，適應(yīng)底板起伏變化。當(dāng)?shù)V體厚度大于4.5m時(shí)，應(yīng)分層回采，每層回采厚度保證大于2m。
（三）復(fù)墾過程
平果鋁土礦采用干式復(fù)墾技術(shù)，分工程復(fù)墾和生物復(fù)墾兩部分，其中工程復(fù)墾又根據(jù)粘土和灰?guī)r兩種底板類型，在實(shí)施的具體環(huán)節(jié)而有所不同。最終按土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，形成每年復(fù)墾20ha土地的能力，實(shí)現(xiàn)“占一、墾一”的良性循環(huán)，礦山復(fù)墾率在80%以上，達(dá)到世界先進(jìn)國(guó)家指標(biāo)。
1、粘土底板采空區(qū)的工程復(fù)墾技術(shù)
采用大型松土機(jī)依據(jù)縝密設(shè)計(jì)的工程復(fù)墾施工圖對(duì)底板進(jìn)行平整，再用松土犁進(jìn)行鉤板，鉤深在0.5～1m左右，然后采用汽車或鏟運(yùn)機(jī)鋪設(shè)30cm以上剝離土作耕作層，用平地機(jī)進(jìn)行平整，最后進(jìn)行路、排水溝、邊坡及耕作層大塊清理的綜合整治，平地坡度在3%～5%，坡地坡度在25%以下，該類型底板復(fù)墾工藝流程如圖1所示。
圖1 粘土底板采空區(qū)的復(fù)墾工藝流程
2、灰?guī)r底板采空區(qū)的工程復(fù)墾技術(shù)
灰?guī)r底板采空區(qū)石牙深度多在0～2m之間，工程復(fù)墾實(shí)施時(shí)需先對(duì)石牙進(jìn)行處理，對(duì)不是連體的孤石牙或風(fēng)化石牙采用松土機(jī)松動(dòng)并推平，否則采用常規(guī)爆破方法進(jìn)行處理。石牙處理完后按設(shè)計(jì)要求對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，由于石牙底板無法保存水份，平整后底板需覆蓋一層1m以上墊層，起保水作用，墊層采用尾礦干法處理后的濾餅。墊層覆蓋完后再鋪設(shè)耕作層。其復(fù)墾工藝流程如圖2所示。
圖2 灰?guī)r底板采空區(qū)的復(fù)墾工藝流程
3、生物復(fù)墾技術(shù)
在生物復(fù)墾過程中，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)耕地改變耕作層的土壤結(jié)構(gòu)，培肥熟化土壤，增強(qiáng)蓄水、保水、保肥、供肥的能力，創(chuàng)造適合農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育的適宜土壤環(huán)境，為復(fù)墾迅速形成生產(chǎn)能力創(chuàng)造條件。
（1）復(fù)墾地緩坡地種植經(jīng)科學(xué)試驗(yàn)篩選出的適宜其立地條件、具有固土封坡和水土保持能力的優(yōu)良先鋒植被品種，同時(shí)采用小臺(tái)階植被工藝，快速實(shí)現(xiàn)立體郁閉。
（2）平臺(tái)耕地通過采用添加粉煤灰、壓青培肥、增加有機(jī)肥料等手段，配合真菌菌根技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化培肥，加速生土熟化，縮短復(fù)墾周期。
（3）選用優(yōu)良的抗逆作物品位，并采用先進(jìn)的栽培技術(shù)，提高復(fù)墾地的單產(chǎn)水平，滿足復(fù)墾地的主導(dǎo)利用方向－農(nóng)業(yè)用地的要求。
（4）采用生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、工程學(xué)多學(xué)科綜合技術(shù)，快速重建礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。
三、采礦－復(fù)墾聯(lián)合工藝實(shí)施效果評(píng)價(jià)
2002～2007年，平果鋁土礦經(jīng)采礦－復(fù)墾聯(lián)合工藝的應(yīng)用與實(shí)施，已相繼完成近90個(gè)采場(chǎng)采空區(qū)的土地復(fù)墾，復(fù)墾總面積累計(jì)已達(dá)223.9839hm2，耕地面積169.371hm2，詳見表1。
表1 平果鋁土礦歷年復(fù)墾驗(yàn)收合格土地情況 hm2
|
年度
|
征地面積
|
復(fù)墾面積
|
原有耕地
|
復(fù)墾后耕地
|
復(fù)墾率/%
|
復(fù)地率/%
|
|
2002
|
38.5540
|
36.1747
|
26.9167
|
35.7313
|
93.83
|
132.75
|
|
2003
|
38.8498
|
36.5785
|
36.5785
|
27.3950
|
94.15
|
74.89
|
|
2004
|
33.3597
|
33.0226
|
22.0047
|
23.9090
|
98.99
|
108.65
|
|
2005
|
58.1414
|
47.8285
|
47.6759
|
28.7772
|
82.26
|
60.36
|
|
2006
|
36.5290
|
36.5287
|
28.7001
|
29.7461
|
99
|
103.64
|
|
合計(jì)
|
205.4339
|
190.133
|
161.8759
|
145.5586
|
92.55
|
89.92
|
其中2007年用地面積35.0667hm2，完成復(fù)墾面積33.8509hm2，耙地面積23.8124hm2，未進(jìn)行驗(yàn)收，不列入表1。
（一）從上表可見，驗(yàn)收合格土地中年復(fù)墾率（對(duì)應(yīng)采場(chǎng)完成復(fù)墾面積與采礦占地面積之比）最低82.26%，最高99%，平均92.55%；其中復(fù)墾成本7.86萬元/hm2，復(fù)墾周期1.5～3a，達(dá)到了“占一、墾一，當(dāng)年形成采空區(qū)當(dāng)年完成復(fù)墾”，成本低、效率好的復(fù)墾要求。
（二）從復(fù)墾地試驗(yàn)情況看，平臺(tái)耕地經(jīng)過1～2a土壤培肥，復(fù)墾地耕層土壤迅速熟化，土壤肥力已達(dá)到或超過當(dāng)?shù)赝愞r(nóng)田地力水平，復(fù)墾地種植的農(nóng)作物產(chǎn)量也達(dá)到當(dāng)?shù)赝愋桶业氐漠a(chǎn)單產(chǎn)水平。
（三）坡地一年生與多年生作物混播，其重建的人工植被群落，植被覆蓋度達(dá)95%以上，實(shí)現(xiàn)了坡地立體郁閉，覆蓋度超過采礦前的植被覆蓋度水平，有效控制了水土流失。
四、結(jié)論
（一）根據(jù)采場(chǎng)生產(chǎn)周期的特點(diǎn)，在采礦前出臺(tái)開拓、采準(zhǔn)方案，將剝離土的剝離、堆放以及倒運(yùn)和采場(chǎng)回采順序、采礦工藝的選取等作業(yè)內(nèi)容結(jié)合起來，避免剝離土的多次倒運(yùn)，減少剝離土的浪費(fèi)，達(dá)到充分利用剝離土和使采礦周期最短的目的。
（二）開展工程復(fù)墾施工設(shè)計(jì)，根據(jù)采空區(qū)實(shí)際情況，按照復(fù)墾地利用方向的總體要求，平衡土石方挖填工程量，布置平臺(tái)地或緩坡地及必要的防洪、拓澇工程，確定各地段的最終標(biāo)高與坡度，有效指導(dǎo)工程復(fù)墾施工。
（三）在平果鋁多年的復(fù)墾實(shí)踐中，形成以復(fù)墾為最終目的，整體統(tǒng)籌安排、合理規(guī)劃的采礦－復(fù)墾聯(lián)合生產(chǎn)組織方式，采礦各個(gè)環(huán)節(jié)高效完成，并且每個(gè)環(huán)節(jié)注重為其它環(huán)節(jié)創(chuàng)造有利條件，整個(gè)作業(yè)流程融為一體，確保了4a內(nèi)完成采礦－復(fù)墾周期，實(shí)現(xiàn)“采礦占地、洗礦還泥、復(fù)墾還田”的良性循環(huán)，為平果鋁礦山用地方式由征地向臨時(shí)用地方式的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了可能性，對(duì)礦山的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
