淺談尾礦庫特點及災害防治與監測

張喜超

摘要：隨著礦山產業的發展，尾礦庫作為環境保護的主要措施，越來越受到重視，一旦破裂，將是一場巨大的災難，給國家和群眾帶來無法估量的損失。目前，我國礦山尾礦庫數量眾多，水平不同，安全水平不同，沒有完善的監測和管理。因此，必須采取有效措施，加強尾礦庫災害的防治與監測。

關鍵詞：尾礦庫;監測技術;破壞機理;潰壩模式;穩固措施

尾礦庫是指大壩被山谷或周邊地區攔截的地方，用于儲存金屬非金屬礦用于分選礦石，然后排入尾礦，通常包括尾礦壩、水庫區和泄洪設施。在正常情況下，尾礦庫還儲存尾礦廢水，以便在儲存尾礦砂時進行回收。目前尾礦堆積方式主要有：上游、中線、下游，高濃度尾礦堆積和儲層尾礦堆積。目前，我國有數以萬計的尾礦庫，分布在礦區的山谷中，數量眾多，分布廣泛。在生產中，許多尾礦壩已進入中后期服役期，并存在不同程度的不安全因素和隱患，因此可以看出中國尾礦庫的安全形勢嚴峻，需要特別注意。

一、尾礦庫工程的主要特點

（1）絕大多數尾礦庫分布在采礦區的下谷和凹陷處，如山谷和凹陷。通常情況下，尾礦池利用天然溝壑地形將水壩建成水庫，斜坡三面，上游集水區面積大，直接面對暴雨和山洪。在短時間內很容易收集大量的雨水和山洪，導致洪水、水壩和其他災害。

（2）尾礦庫下游多為人口密集的居民區，情況較為復雜。通常在河流、湖泊和水源上游建造尾礦池，而下游則有村莊、工廠、農田、住宅建筑和交通設施。尾礦庫事故將直接威脅居民的生命財產。

（3）尾礦壩的目的是阻止水庫中的尾礦和廢水，而不僅僅是堵塞水。尾礦庫設有排洪設施。與一般水庫不同，尾礦庫本身不具備蓄水和調節洪水的能力，并且用于排放上游水庫洪水。通常，在儲水器的底部設置諸如排水槽，管道或隧道的結構，或者在一側挖掘排水開放通道。

（4）尾礦的分布非常復雜。同時，為了提高礦物提取率，選礦需要細磨粒度，顆粒越細，尾礦池沉積灘面越光滑。水庫水位接近大壩前緣，尾砂大部分飽和，在振動和攪拌條件下容易液化。

（5）大多數尾礦壩都是永久性建筑物。

（6）尾礦庫表面以下一定深度的尾礦處于水 ——土混合和欠固結狀態，剪切強度為零或極低。

（7）作為一個結構系統，尾礦壩由壩基、初始壩、副壩和水庫尾礦沉積物組成。最初的大壩通常通過碾壓來建造，并且大壩要么被填充要么被填滿。一般來說，壩體和尾礦的堆積處于相對松散的狀態，而松散狀態下的飽和尾礦對地震非常敏感。

（8）尾礦庫是一種高度威脅的污染源。通常我們在選礦過程中添加各種有毒化學品。因此，尾礦通常含有酸性、堿性，有毒污染物和有害重金屬，如鎘、砷、鉛、鋅、銀和汞。這是一個隱藏著隱患的“有毒田”，其污染影響面遠遠超過尾礦池本身。一旦發生大壩破壞，它將對下游生態系統造成滅絕和不可挽回的破壞。

（9）尾礦庫關閉后仍存在安全隱患。恢復尾礦庫的最佳方法是開墾，即恢復土地或植物樹木、植草，恢復庫區生態，改善礦區的環境。但由于缺乏監管，礦主往往因經濟原因只是進行簡單處理。由于尾礦庫的自然環境惡劣，即使在封閉倉庫之后，仍存在安全事故，發生后再造成地質災害的隱患。

二、尾礦庫災害的防治與監測

導致尾礦池（金屬礦）發生災害的因素很多。有必要對不同的主導因素采取相應的有效措施進行整改。目前，國內外普遍采用以下方法進行治理保護。

（1）主動避讓危險區域。選址應盡量避開喀斯特地區或居民區、重要的交通干線、水源等。要避開泥石流等地質災害的地區。也就是說，在泥石流范圍內不應該有人口密集的居民區。

（2）改善壩體的滲流條件。尾礦壩的滲流決定其穩定性。在中國，大多數尾礦壩都是采用上游方法建造的，大壩的浸潤線通常很高，特別是對于一些土壩。隨著尾礦壩高度的不斷增加，尾礦壩的浸潤線也會相應上升，可能出現壩基、壩坡、地下水位上升等穩定性問題。其中，地下水飽和線的高程是大壩穩定性下降甚至喪失的主要原因。隨著科學技術的發展和施工技術的提高，壩坡排水技術得到了明顯的發展。從最初采用管井法，井點沉淀法等，逐步發展為尾礦壩水平井排水，縱井和水平井聯合排水，輻射井排水等。這些特殊的排水和降水技術的開發和應用，對尾礦壩體的穩定性取得了積極成果。

（3）提高壩體的密實度。尾礦材料的實驗室測試表明，增加壩體的緊湊性對提高剪切強度有顯著影響。在這方面，使用諸如分級箱、分級管、旋流池和水力旋流器的設備對尾料進行分級。粗粒尾礦分選填補下游壩坡的技術已經成熟，實踐證明效果顯著。

（4）改善壩體的受力條件。在改善大壩的應力條件方面，我們可以考慮大壩振動引起的液化和大壩的過度破壞。對于初始壩，我們可以采用拋石坡腳，抗滑樁加固，壩體注入粘土加固，振動法加強壩壩基礎和土木工程復合加固等方法。對于后期的子壩，我們可以使用振動法、振動浸入管法、鉆井法等加固。

（5）種植植物加固技術。對于雨水沖刷效果明顯的壩坡，經常采用粗砂或廢石鋪路等措施作為保護層。隨著人們對環境保護的認識和要求的提高，在建設大量加筋土結構的同時，注意綜合利用加固技術和綠色環保技術來整治邊坡。其主要設計理念是將低強度土工布的次生肋骨替換為易于生存的低滑灌木，甚至直接作為主肋骨。由于植被枝條可以提供顯著的內聚力，因此對于缺乏凝聚力的沙質土壤斜坡尤其有效，例如尾礦壩。

（6）加強對尾礦庫的監測。雖然地質災害是突然發生的，但是在災害發生之前經常會出現應力集中和變形錯位等異常現象。報告應包括監控對象，監控方法和內容（參數）以及監控點布局。

三、結語

總之，為減少安全隱患的可能性，只有審時度勢，采取有效措施，才能更有針對性地進行預防和控制。當然，預防和控制方案的制定還需要考慮一些經濟、環境和技術相關問題，使指導方針和措施更加切實可行。

參考文獻：

[1]鄭學鑫，岑建.尾礦庫安全風險分析及對策措施研究[J].防災科技學院學報，2019，21（02）：82-85.

[2]王仁品.我國尾礦庫安全現狀及管理措施探討[J].世界有色金屬，2019（05）：120-121.