關于西藏尾礦庫工程建設與生態環保的一些探討

郭 濤 肖 艷

(西藏玉龍銅業股份有限公司，西藏 昌都 854000)

前言

尾礦庫，一種礦山生產排放的廢棄物-尾礦(廢水、廢渣)的重要的生產設施。在西藏這個政治敏感的地區，尾礦庫的各項工程建設不僅要嚴格遵守國家和當地政府相關的法律法規，而且必須以生態環境保護為首要重點［1］。

西藏高原某尾礦庫庫區海拔4250～4350m，礦區地貌屬“青南藏東川西山原區”，植被以灌木和高山草甸為主。礦區地表水系為東溝和西溝兩條小溪，兩小溪回合后向東南流入某河流然后匯入金沙江的支流。尾礦庫屬于山谷型尾礦庫，初期壩壩頂標高為4310m，庫容697 萬m3，初期尾礦庫服務期滿后，尾礦壩采用下游法土石料筑壩加高，加高高度40m，最終壩頂高程4350m，庫容3943 萬m3。

1、尾礦庫地質的處理

1.1 溶洞處理

礦區地表水系分為東溝和西溝兩條小溪，東溝水系較為發達，但在流經尾礦庫時水流有減小和斷流的現象，則證明尾礦庫存在有較大溶洞或者裂隙。尾礦庫兩側山坡溶洞分布極廣，初勘工作中共發現多處出露溶洞，而且溶溝、裂隙隨處可見。工程中溶洞大部分情況下可以考慮為一種不良地質，如果不根據實際情況對這些溶洞、裂隙做相應處理，隨著尾礦的堆積以后可能造成尾礦庫的塌陷，造成重大的經濟損失和環境污染。因此在尾礦庫的前期工程中地質補勘工作是首要的重點。補勘工作由具有資質的某地質隊來完成，補勘間距和鉆孔深度均達到國家法律法規和相關規范的要求。庫區內地表裸露的溶洞深部采用注漿回填，淺部采用碎石回填，漿砌塊石封閉，表層抹水泥漿處理。如果是地下巖洞不良地質采用注漿處理。當溶洞空隙較大時，適量摻加碎石作為填充物。邊坡裸露溶洞處理方法:在發現溶洞的地點進行堵塞。施工時先清理周圍亂石浮土，再用水泥砂漿澆灌進溶洞裂隙，再用2m 厚的C10 混凝土板。處理時必須注意漿砌塊石與西周洞壁接合緊密牢固，把底部浮土、碎石清理干凈，以免因沉陷時洞頂接觸面與漿砌塊石體分開引起塌陷;庫底溶洞處理方法:地表覆蓋層清基深度1m 深，用水泥砂漿澆灌進溶洞，然后向上逐層填以0.25m 厚碎石，025m 厚粗砂做墊層。最后用細粒土夯實封閉洞口，細粒土壓實度不小于95%。為防止洞口周圍滲漏，細粒土覆蓋層的寬度大于漏斗直徑3～5m。

1.2 泥石流處理

尾礦庫庫區內泥石流規模較小，在庫區開挖整平施工前采用削坡、開挖處理等坡面治理，以防止或者減少坡面巖土體和水參與泥石流的形成，開挖出的碎石土滿足要求的可以用于筑壩和庫底防滲襯里的墊層。

1.3 危巖處理

根據庫區內的危巖特點，采取爆破清除，在筑壩前對尾礦壩西側山坡上方的危巖提前進行爆破清除，滿足要求的石料可用于筑壩。

溶洞一直都是影響尾礦庫地表穩定的重大隱患，如果沒有處理好，不僅會造成尾礦庫底的塌陷、下沉或開裂而且會造成日后堆積尾礦的滲漏，從而對環境造成嚴重的污染。因此地質災害處理是西藏高原某尾礦庫建設首要抓的重點工程項目，要確保每一個細節都沒有差錯并為后續的各項工程建設打下夯實的基礎。

2、尾礦庫排水回水系統

結合國內造成尾礦庫事故的主要因素有洪水、潰壩、排水不暢、滲漏、陷落等。西藏高原某尾礦庫是全封閉全防滲的尾礦庫并且建立了健全的尾礦庫排水回水系統［2］。

尾礦庫排洪設施作用是將匯水面積內洪水安全的排至庫外，保證尾礦庫在洪水運行期間的安全運行。它的安全性和可靠性直接影響到尾礦庫的防洪安全。進水構筑物包括排水斜槽、溢洪道、截洪溝。輸水構筑物包括排水管、排洪井和截洪溝。尾礦庫東側由于匯水面積較大設置有截洪溝，西側則采取分散截留的方法，保證洪水不流入尾礦庫內，保證了在汛期時尾礦庫的安全。尾礦庫共設有5 條地下水導排管用于導排地下水，保證在尾礦庫整個使用期內都能順暢排水。地下水導排設施分為碎石導排層和HDPE 排水管。碎石導排層盡量的利用了天然河道卵石層。排水管在全部場地開挖平整前埋設，排水管周圍用細粒土人工夯實，且上部細粒土厚度不小于1m 后進行機械碾壓，整個地下導排管的平均縱坡不小于2%。庫底的排水管采用開孔管，周圍填以卵礫石，這樣既可以進行地下水的導排，也可作為排水管的反濾層。

西藏高原某尾礦庫四周都設有截洪溝保證了洪水不流入尾礦庫內，尾礦庫內排水回水系統的作用是排除并回收尾礦庫的澄清水并將部分送回選礦廠供選礦生產重復利用，同時可以降低尾礦庫內浸潤線從而減小了尾礦壩的壓力，保證了尾礦壩的安全穩定，對廢水進行有效的處理，充分利用水資源，很好的保護了周圍的生態環境。

3、尾礦庫初期壩

尾礦庫的基礎構筑物是初期壩，不僅可以堆存初期的尾礦，給管理人員為堆筑后期壩必要的準備時間，而且是堆積壩的基礎，是尾礦庫的支承結構，它與堆積壩共同作用以達到阻擋尾礦的目的。導致尾礦壩失事、潰決的直接原因為洪水、壩體穩定性不足、滲流破壞及其它因素，然而追根溯源還是尾礦庫存在隱患。在尾礦庫的前期建設工作中，對自然條件的了解不夠、設計不當或者施工質量不良是造成這些隱患的先天因素。在生產運行過程中，尾礦庫的管理人員不具備相關的專業知識，尾礦工沒有經過專業的技術培訓，未制定合理的安全管理制度和安全操作規程，未按設計要求或相關規范執行等是造成隱患的后天因素。

西藏高原某尾礦庫初期壩為不透水土石壩，其安全級別很高，是設計相對保守的一個大壩，本工程堆石壩體回填約55萬m3，壩體最終高度為95m，筑壩石料由就近山體爆破取得，筑壩細粒土料從尾礦庫西側岸坡開挖。筑壩堆石和干砌石均為中風化灰巖和微風化灰巖。上游每隔10m 設一個錨固平臺，寬3m;下游每隔10m 設一個馬道，寬2m，馬道設排水溝。在壩基清理排水管安裝完成后進行堆石壩的填筑。尾礦壩谷底河相沉積物清除其表層松散卵石層，保留稍密卵石層和中密卵石層作為地下水導排層，先進行地下導排管的施工，再進行堆石壩施工。第一層土石料由于清基后不太平整，因此采用進占法進行堆石壩的填筑，以后采用后退法鋪料，平整用推土機，碾壓用自動式光面振動碾。初期壩采用分層機械碾壓，每層厚度不超過0.4m。尾礦壩的穩定性是整個尾礦庫系統安全的核心所在，因此在壩體施工過程中，西藏高原某尾礦初期壩嚴格按照尾礦庫施工圖紙設計和相關法律法規和規范施工，對上壩石料級配比、分層碾壓厚度、碾壓遍數和壩體坡比均嚴格按照設計要求進行管理與施工，以確保不出現不合格的產品，杜絕一切安全環保隱患，為以后的尾礦堆積奠定夯實的基礎。

4、尾礦庫防滲系統

本工程所在區域海拔高、工程量大、結構形式較為單一、工期短是本工程的最大特點。根據對尾礦庫的地質勘察報告:尾礦庫淹沒范圍內巖溶、泥石流、和危巖等不良地質作用在場地內均有不同程度的發育。因此在尾礦庫施工前對這些不良地質均采取了相關措施進行處理，并進行了必要的補勘工作，為尾礦庫防滲工程的進行打下了堅實的基礎。

尾礦庫的防滲系統是整個尾礦工程中最為重要的一環，也是最為復雜和要求最為嚴格的。邊坡的防滲材料一共分為五層:從上到下依次為600g/m2黑色長絲土工布-1.5mm 厚HDPE 膜(單糙面朝下)-6000g/m2鈉基膨潤土墊-6.3mm復合排水土工網格;庫底的防滲材料一共分為四層:從上到下依次為600g/m2黑色長絲土工布-1.5mm 厚光面HDPE 膜-6000g/m2鈉基膨潤土墊-0.3m 厚粘土(壓實后)-500g/m2白色短釬土工布。每一層的材料搭接寬度要求都不一樣，搭接方法也不一樣，以及在膜下面不能有尖銳物料，HDPE 膜焊接處是否通過試驗檢驗等等。根據國家相關規范的要求HDPE 膜焊接的環境溫度為5℃以上，但西藏高原某尾礦庫的庫區地處高海拔、高寒地區，全年平均溫度在0℃以下，因此周圍溫度很難達到HDPE 膜的焊接要求，但經過各種努力和嘗試，在周圍環境溫度為-5℃以上時焊接的HDPE 膜也都能通過試驗檢驗，很好的解決了HDPE 膜焊接環境溫度這一難題。對于HDPE 膜檢測共實施了三種檢測方法:真空檢測法、氣壓檢測法和電火花檢測法。對于單軌焊接的HDPE 膜采用電火花檢測法，雙軌焊接的采用真空監測法和氣壓檢測法。同時對焊接完成的HDPE 膜和修補完成后的HDPE 膜都進行相應的檢測以確保沒有不合格產品。

土工膜用于尾礦庫環保防滲是一種非常有效而且質量穩定的防滲材料，但在施工過程中必然會產生破損漏洞，如果不找出漏洞并對其進行修補，則尾礦庫會由環境保護工程變成一個長期的重大污染源。造成土工膜破損漏洞主要有以下幾個原因:由于焊接和施工機械損傷等原因;早期主要是焊縫問題，其次主要是石子造成;絕大部分空洞是在施工過程中造成的，其次是人為的破壞［3～4］。因此對土工膜破損漏洞的檢查工作至關重要，西藏高原某尾礦庫組織了相關工作人員檢查鋪設好的土工膜，找出漏洞并要求技術人員對其進行修補，不放過任何一處漏洞，確保尾礦庫環保防滲的可靠性，減少或避免尾礦庫滲漏對環境造成的破壞。

5、尾礦庫監測設施

5.1 尾礦庫人工監測設施

為及時掌握壩體的沉降或位移情況，在尾礦庫初期壩壩頂設唯一觀測點。在監測垂線的壩破外的山坡上設置工作基點，在位移觀測點旁處設壩體侵潤線觀測點。同時在排水井上設置醒目、清晰牢固的水位觀測標尺。尾礦庫的人工監測系統各項監測每月不少于一次。在洪水季節和水位異常波動時適當的增加觀測次數，做好數據的采集和原始情況的記錄，隨時掌控尾礦庫的運行情況，結合在線監測為尾礦庫提供準確、真實的數據報告，在某些突發情況下，及時的采取應急與救援措施。

5.2 監測井

為監測尾礦庫對地下水的影響，沿尾礦庫上下游及周邊設5 口地下水監測井。一口設置在尾礦庫上游的東側支溝上，一口設置在尾礦庫上游的西側支溝上，作為對照井;第三口設置在尾礦庫截滲壩下游，作為污染監視監測井;其余二口設置在尾礦庫東側的某溝口和尾礦庫西側某溝口，作為污染擴散監測井。尾礦庫工作人員定期對監測井的水質進行取樣、化驗及分析，得出可靠的結論，一旦地下水出現異常，及時的對其采取解決措施，減小對下游的環境污染。

5.3 尾礦庫在線監測

尾礦庫設在線監測設施。監測內容包括壩體位移、壩體沉降、HDPE 膜監控系統、浸潤線、庫水位、降水量及干灘長度。保證尾礦壩有足夠的安全超高、沉積干灘長度和下游壩面坡度。通過對尾礦庫進行自動化安全檢測，分析壩體的結構健康狀態，及時發現不正常現象并提出警示，評估結構的可靠性，為尾礦庫的管理與維護提供科學的數據依據。

尾礦庫通過建立健全的監測設施，可達到以下幾個目的:為礦山提供尾礦庫生產運行狀況的真實數據，及時發現尾礦庫的安全隱患，以便對這些隱患及時采取針對性的措施，很大改善尾礦庫的安全運行條件，并實現尾礦庫的長期安全運行;預測尾礦庫潰壩事故，為組織搶險和及時疏散尾礦庫下游村民贏得寶貴的時間，同時可以減少事故傷亡和財產損失;尾礦庫災害演化過程的直觀反應指標是壩體位移，通過此監測可以及時的發現尾礦壩沉降、變形和發展速度，有利于安全環保部門和企業及時的采取科學的應急決策，從而避免災害的發生或者減少災害發生造成的危害［5］。

6、結語

西藏高原某尾礦庫是西藏首屈一指的尾礦庫，其工程工藝水準及防滲級別均達到國家前列水平，可以算是西藏高原的一個標志性工程，同時面臨著高原脆弱的生態環境、惡劣的氣候和復雜的人文歷史環境，做好生態環保工作尤為重要。這同時也為促進藏東的經濟發展、漢藏團結、建設可持續發展的新西藏發揮了積極的作用。

［1］施正盼.尾礦庫污染防治與事故應急處理措施研究［J］.長安大學碩士學位論文，2009 (5):21-27.

［2］馬成剛.西藏某銅礦工程設計中環保措施的合理應用［J］.有色冶金設計與研究，第31 卷第1 期，2010 (2).

［3］沈樓燕，林武.尾礦庫環保防滲措施設計問題探討［J］.中國礦山工程，第38 卷第5 期，2009 (10).

［4］沈樓燕，李海港.尾礦庫防滲土工膜滲漏問題的探討［J］.有色金屬(礦山部分)，第61 卷第3 期，2009 (5).

［5］劉照朗.新型尾礦庫處理技術［J］.金屬礦山，2010(4).