淺談第Ⅱ類尾礦庫防滲及生態修復設計

＊劉永濤趙文君

（1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司 貴州 550081 2.貴州省林業科學研究院 貴州 550005）

淺談第Ⅱ類尾礦庫防滲及生態修復設計

＊劉永濤1趙文君2

（1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司 貴州 550081 2.貴州省林業科學研究院 貴州 550005）

隨著社會需求的日益增強，礦業在我國得到了長足發展，但礦物加工過程中產生的尾礦，占用了大量的土地并對當地生態系統造成了一定程度上的破壞，特別是第Ⅱ類尾礦庫，其堆存的固體廢物往往含有酸、堿及放射性或重金屬元素等物質, 這些物質會通過水體對周邊環境造成污染。防滲系統是第Ⅱ類尾礦庫極其關鍵的組成部分,它能有效的將尾礦庫內的尾礦及礦漿水與周邊土壤隔離,防止環境的污染。尾礦庫閉庫后采取行之有效的生態修復措施，對于降低污染，保護周邊環境也具有積極的作用。本文重點探討了環保防滲系統中防滲層的結構設計，同時對第Ⅱ類尾礦庫閉庫后污染防治及生態系統修復設計進行了探討。

第Ⅱ類尾礦庫;防滲;生態修復

尾礦庫是堆存礦石選別后排出尾礦或其他工業廢渣的場所，也是一個具有高勢能的人造泥石流危險源和環境污染風險源。隨著國家環保要求的不斷提高和人們環保意識的不斷增強，尾礦庫的環保防滲問題和尾礦庫閉庫后生態修復問題日益得到重視。目前我國關于尾礦庫的專業設計規范對環保防滲設計內容表述較為寬淺，尾礦庫生態重建的研究也還有很大空間。因此，尾礦庫的環保防滲設計和生態修復設計是一個值得探討的課題。

1.尾礦庫的分類

根據堆存尾礦性質的不同，可以將尾礦庫劃分為三類，其中堆存第Ⅰ類一般工業固體廢物的尾礦庫為Ⅰ類庫，堆存第Ⅱ類一般工業固體廢物的尾礦庫為Ⅱ類庫，堆存危險廢物的尾礦庫為危險廢物庫。

由于Ⅰ類尾礦庫存儲的尾礦不含有或者含有的有害物質對周邊環境影響較小，故沒有環保防滲要求。而第Ⅱ類尾礦庫中堆存的尾礦對周邊環境具有一定的危害，需要采取防滲措施,防止其對周邊水體和土壤造成污染。儲存危廢的尾礦庫需按照相關規范要求做特殊的處理。

2.第Ⅱ類尾礦庫防滲設計

第Ⅱ類尾礦庫防滲最基本的目的是防止滲濾液的滲漏而對周邊環境造成危害，當場地條件不具備自然防滲要求的情況下，需采用人工材料進行防滲，結合相關規范及工程實踐，第Ⅱ類尾礦庫可參照以下要求進行防滲設計。

(1)基礎處理

①基礎應平整、壓實、無裂縫，表面應無積水及尖銳雜物；②基礎層結構須穩定，邊坡坡度一般控制在1∶2.5以下，否則需增加保護層；③若庫盆內存在破斷層、碎帶、落水洞及其他不良地質問題，需進行處理；④若地下水水位較高，需采取措施對地下水進行引排；⑤基礎需分層碾壓，壓實度一般不小于93%，回填區壓實度一般不小于90%。

(2)防滲襯層一般可分為單層襯層和雙層襯層結構。一般情況下采用單層防滲結構，當場址下游存在環境敏感點時，可采用雙層防滲結構。

①單層襯層防滲結構及設計要求

A.結構層次從上至下一般分為防滲層、基礎層和地下水導排層。

B.單層襯層防滲結構設計可參照如下要求：

a.采用 HDPE 土工膜作為防滲材料，HDPE 土工膜厚度一般不小于1.5mm；b.HDPE土工膜下采用壓實粘土作為保護層，壓實系數同地基層，厚度不小于60cm，當堆存固廢顆粒粒徑大于1cm時，膜上應增加一定厚度的土工布作為保護層；c.應杜絕在壓實粘土中頂面出現較大礫石顆粒。

②雙層襯層防滲結構及設計要求

A.結構層次從上至下為主防滲層、檢測層、次防滲層、保護層、基礎層和地下水導排層。

B.雙層襯層防滲結構設計可參照如下要求：

a.主、次防滲層均采用HDPE土工膜作為防滲材料，主防滲層土工膜厚度小于1.5mm，次防滲膜厚度不小于1.0mm；b.HDPE 土工膜下采用壓實粘土作為保護層，壓實粘土壓實系數不小于93%，厚度不小于60cm；c.檢測層可采用復合土工排水網或一定厚度的粗顆粒料；d.壓實粘土中頂面不含有礫石顆粒。

(3)錨固系統

①錨固可采用錨固溝型式，且每隔10～20m設置一錨固平臺。②錨固溝采用矩形斷面，斷面尺寸大于0.8 m×0.8 m，且距離邊坡邊緣不小于1.0m。

(4)地下水收集導排系統

當場址區地下水位對防滲工程可能會產生影響時，應增加地下水導排系統。

一般情況下，地下水導排系統采用以下幾種形式：

①地下盲溝：在防滲系統下部布設盲溝，盲溝內填充碎石、粗顆粒料等填充物，盲溝具體尺寸、間距、埋深和坡度可根據滲流計算確定；②碎石導流層：為防止淤堵，在碎石層兩側鋪設反濾層，碎石層厚度一般應大于30cm，碎石粒徑一般在（1～3）cm；③土工復合排水網導流層：其導流原理同碎石導流層，其具體規格應根據地下水的滲流量及堆渣高度確定。

(5)防滲膜的材質、鋪設及焊接要求

①HDPE防滲膜的性能要符合GB/T17643的要求，其密度要大于0.94g/cm3，厚度不小于1.5mm，滲透系數不大于1×10-13g·cm/cm2·s·Pa。②防滲膜鋪設要平坦，邊坡須進行錨固，盡量避免構筑物穿插。③防滲膜焊接時接縫最好平行于拉應力大的方向，坡度大于10%的坡面和坡腳1.5m范圍內盡量不要有橫向接縫，斜坡上鋪設時不要出現水平方向接縫，其接縫應從上到下，接縫盡量設在平面處。

3.生態修復設計

生態修復指在人工條件下對原有破壞生態環境進行恢復、重建和修整使其更符合社會經濟可持續發展。礦區生態修復不僅僅簡單地對原生態環境進行人為的恢復，還要進行修整、重建，符合社會發展的需要。

(1)尾礦庫的基質改良技術

因尾礦性質不同，而需采取不同的基質改良方法。對于酸性尾礦，通常采取與石灰進行混合的方式進行處理；對于堿性尾礦，可采用氯化鈣、石膏等作為調整劑進行處理。對于含有重金屬元素的尾礦，可采用污染原位控制的方法進行整治，原位控制的原理是在尾礦表層混合一層能與重金屬反應而固定的物質，降低重金屬的擴散。根據相關研究，豬糞、石灰、蘑菇渣等多種材料及耕植土混合煤渣或粉塵都能較好的改良鉛鋅尾礦庫環境，含鐵鉛物質的赤泥也能夠較好的對重金屬污染土壤進行治理。

重金屬固定后，可采用覆土或者基質改良的方式進行尾礦庫的整治，為后期植被恢復做準備。

在尾礦表面覆蓋一層耕植土壤,為植被恢復創造條件，土層厚度一般根據尾礦庫的恢復利用方向確定。若恢復成農業用地或者林地，覆蓋的土壤一般要控制在50cm以上，若恢復成草地或則灌木林地，覆土厚度一般在30cm左右。

經研究發現，在尾礦基質中添加生物或微生物，對尾礦環境也具體較好的改良效果。通過植物與微生物耦合下的生物礦化與生物團聚作用，使尾礦渣生物毒性迅速消失，動植物群落建立，污染物向周邊環境釋放遷移率大幅降低。菌根真菌聯合植物與微生物修復是國內較通用的技術，即把重金屬耐性植物接種菌根真菌或直接利用細菌和微生物固定、抽取土壤中的重金屬來修復污染土壤。如球囊菌門的菌以及叢枝菌根真菌基因Glomus，可用于重金屬污染環境的改良。另外，土壤中蚯蚓可增加土壤中有效態重金屬的含量，從而能夠使植物更多的吸收土壤中的重金屬。

(2)植物的篩選與種植

在尾礦上種植重金屬耐性植物及豆科固氮類植物，利用植物根系來累積重金屬或改變重金屬形態，減少尾礦重金屬毒性，降低重金屬向周圍環境轉移，增加土壤中有機質含量，改善動植物生存空間，為土壤中微生物提供生存繁衍的環境，可有效減少對周邊環境的污染程度。尾礦庫生態修復植物應結合尾礦的恢復方向，選擇抗逆性強、耐瘠薄、能夠吸收或者固定有害元素的植物，特別是在重建初期應重點考慮鄉土植物作為先鋒植物。經研究發現，豆科及禾本科植物可作為優選先鋒植物，如紫花苜蓿、三葉草等禾本科植物具有很強的固氮能力，能有效增加土壤中氮含量，有效改良尾礦環境，這些綠肥植物更替后，可增加土壤中有機質含量，提高土壤的孔隙率。也有些植物生命力強、生物量大，對重金屬有較強的抗性，且具有一定的吸收固定作用，如沙棘、紫穗槐、刺槐、黑麥草、夾竹桃等。另外，植物篩選過程中要注重物種多樣性，使用混合種，建立喬、灌、草、藤多層配置格局，逐漸形成自維持生態系統。

4.結語

防滲系統設計是在設計第Ⅱ類尾礦庫時的關鍵一環，對于保障尾礦庫安全，防治發生污染事故具有非常重要的作用。生態修復設計植物生境的形成及生態系統的建立能有效控制尾礦庫后期污染，極大改善水域、土壤、大氣等生態環境。相關設計人員應提高環境保護意識，結合尾礦的不同性質及當地的地質環境條件，采取有針對性的設計方案，真正做到因地制宜、因害設防、預防為主、效益優先。

[1]G18599-2001,一般工業固體廢物貯存處置場污染控制標準[S]．國家環境保護總局．

[2]DB52/865-2013,貴州省一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準[S]．貴州省環境保護廳．

[3]趙英姿．淺談尾礦庫防滲措施與生態重建[J]．礦業工程,2007, 6(5):55-57．

[4]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,2009,10(38):47-49．

[5]李斌．尾礦庫環保防滲措施設計探討[J]．有色冶金設計與研究,2009,30(1):10-11．

[6]鄒蓮花,王贛江,葛鑫．金屬礦山固體廢物的鑒別與處置方法探討[J]．有色冶金設計與研究,2007,23(3):50-54．

劉永濤（1982～），男，中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，研究方向：環保設計及生態修復設計。

(責任編輯 牛玉娟)

Discussion of the Seepage-proofing and Ecological Remediation Design for the II Type of Tailings Pond

Liu Yongtao1, Zhao Wenjun2

(1. Guiyang Engineering Co. Limited, Power Construction Corporation of China, Guizhou, 550081 2.Guizhou Forestry Academy, Guizhou, 550005)

With the increasing of social demand, mining industry had got substantial development in China, however, the tailings produced during the process of mineral processing occupied a large amount of land and caused a certain degree of damage to the local ecological system, especially for the Ⅱ type of tailings pond, the storage of its solid waste often contained acid, alkali and radioactive or heavy metal elements, which substances will cause pollution to surrounding environment through the water. Seepage-proofing system was the extremely key part of the Ⅱ type of tailings pond and it can effectively isolate the tailings and ore pulp water in tailings pond from the surrounding soil and prevent the environmental pollution. After the tailings pond getting closed, taking the effective ecological restoration measures had a positive role in reducing pollution and protecting the surrounding environment. This paper mainly discussed the structure design of seepage-proofing layer in environmental seepage-proofing system, and also discussed pollution prevention and treatment and ecological system modification design after the Ⅱ type of tailings pond getting closed.

the II type of tailings pond；seepage-proofing；ecological remediation

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