尾礦庫的環保防滲設計研究

李曠野

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130012）

礦山企業在日常生產過程中，在礦廠內選精礦時，會產生大量的泥砂狀的尾礦，而這些泥砂狀的尾礦中，有一定數量的有用成分，當然也含有大量的有害成分，如果將這些泥砂尾礦肆意排放的，就會造成資源的浪費，而且還對會下游的生態環境造成嚴重的影響[1]。

因此，我國也正在要求所有礦山企業，要建立相應的尾礦庫將生產中產生的尾礦進行無害化處理和儲存，所以尾礦庫的安全環保防滲工作，也就成為了目前相關部門所關注的重點。

1 尾礦庫的概念

關于尾礦庫其主要是用來儲存工業廢渣和尾礦的，具體來說就是通過尾礦庫，將礦廠內的尾礦進行集中堆放，然后統一對其進行處理，這樣一來既可以將有用的資源回收回來，還能夠保護礦區周圍的生態環境[2]。也就是說只要礦山企業在生產過程中產生了尾礦，那么就必須要建立相應的尾礦庫來對尾礦中含有的廢棄物進行處理，進而有效的防止這些污染物流入到湖泊以及河流中，而造成嚴重的水資源污染問題。尾礦庫自身也是一個較大的危險源，如果在尾礦庫的建設、維護以及管理等過程中出現一些問題時，那么將會對礦山企業的經濟效益造成很大的影響，問題嚴重時還會對社會的穩定造成影響。

現階段，雖然很多礦山企業認識到了尾礦庫的重要性，并且加強了尾礦庫的建設管理力度，但是從全局來看在尾礦庫的應用和建設過程中，還是存在很多不足之處，由于目前尾礦庫的建設成本的是非常高的，有一些尾礦庫的建設成本甚至超過了選礦廠的建設成本，所以要對尾礦庫的設計、施工、檢測以及后續的維護工作進行優化設計，在保證質量的同時盡可能的降低建設成本，但這也是很多礦山企業所面臨的一大難題。

在尾礦庫的環保防滲設計方面，要求各大礦山企業嚴格按照相關規定標準，對工業廢渣進行鑒別，以確定生產中產生的工業廢渣以及尾礦具體屬于什么類型的危險廢物，并且要將鑒別的結果上報給當地的環保管理部門[3]。

另外，在對尾礦庫進行設計時，相關設計人員也要向礦山企業索要尾礦的鑒別資料，以保證尾礦庫的設計符合實際需求。

2 尾礦性質鑒別

尾礦是屬于礦山工業廢物中的一種，具體來說當選礦工藝以及礦石種類不同時，其生產的尾礦的化學性質也存在著很大的不同，而不同化學性質的尾礦，所要采取的環保標準也是不同的，所以對尾礦的性質進行鑒別是非常有必要的。工業固體廢物主要分為兩大類，一種是一般性的工業固體廢物，另一種是危險性的固體廢物。在對尾礦進行鑒別時，首先應當根據國家相關標準，對尾礦的危險程度進行鑒別，對于鑒別結果屬于危險廢物的，應當根據專門的危險物處理規范進行相應的處理。

就一般尾礦固體廢物來說，根據國家相關規定標準，一般固體廢物可劃分為兩大類：分為第I類固體廢物和第Ⅱ類固體廢物。

關于兩類固體廢物的鑒別方法具體來說，應當根據我國相關部門所頒發的《GB 5085固體廢物浸出毒性浸出方法》中的標準，對尾礦固體廢物進行試驗浸出，當浸出液中的污染物濃度沒有超過污水綜合排放標準時，并且浸出液的ph值為6～9之內的固體廢物，可以鑒別其屬于第I類一般固體廢物。當其浸出液中含有一種或者一種以上的污染物超過了污水綜合排放標準時，并且其浸出液的ph值處于6～9之外的，可以鑒別其屬于第Ⅱ類一般固體廢物。

3 尾礦庫環保防滲設計

3.1 尾礦庫對周邊環境的影響

尾礦庫對礦區周圍環境的影響，可以從三個方面來看，分別是土壤影響、地質災害影響、水環境影響。具體來說：

（1）水環境的影響，在礦山企業日常生產過程中，必然會產生大量的選礦廢水，而如果將這些廢水直接排放，那么對地表水以及地下水資源就會造成污染，而且尾礦庫在侵蝕、風化等作用下，也會產生滲濾液，如果沒有對滲濾液中含有的金屬鹽類、酸根離子、有機物、硫化物等有害物質進行處理的話，也會對周圍的水資源造成很嚴重的污染。

（2）土壤影響方面，在建設以及使用尾礦庫的過程中，肯定會將土壤中的生物物質交換阻斷，這就會導致周圍的土壤中缺少養分，種植的植被也沒有辦法存活。另外，在建設尾礦庫時，為了整理場地就會對地表進行開墾而造成水土流失，并且由于尾礦的長時間堆放，還會向土壤中滲入重金屬等有毒物質，進而導致土壤環境惡化。

（3）地質災害的影響，通常來說尾礦庫都是建設在地段相對較高的位置，而一旦尾礦庫發生邊坡失穩等安全事故，那么所造成的災害將非常嚴重。因此，相關人員在對尾礦庫進行設計時，要對尾礦砂、尾礦庫地質條件等方面的內容進行綜合考慮，保證環保防滲設計具備科學性和合理性，只有這樣才能保證尾礦庫可以長期安全的使用，并且對周圍的土壤資源、水資源不會造成太大的污染和危害。

3.2 尾礦庫環保管理思路

關于尾礦庫的環保管理思路，應當以綠色礦業理念為主，政府相關部門要從自然環境、經濟、能源這三個方面入手，并做好相關的協調工作，以堅持可持續發展的理念，保持各部門之間具備良好的協調性，來對尾礦庫進行各項管理工作，具體來說要做好礦山選址、污染物排放等方面的工作，進而實現尾礦庫的環境保護目標。

現階段，對尾礦庫環保收益以及成本投入影響最大的就是選址問題，通常情況下，在對尾礦庫位置進行選擇時，多以溝谷地質為主，溝谷地區的人群密度不能過大，并且還要對地質條件進行仔細的考察，然后再確定最終的選址方案。具體來說，在對尾礦庫進行選址時，應當嚴格按照以下四個原則進行：

（1）保證尾礦庫能夠達到年產量以及相關要求標準，并且開采年限要達到5年以上。

（2）尾礦庫的位置盡可能不選在礦廠的上游，因為這樣會對資源的運輸造成影響。

（3）如果選址位置有水源區、名勝古跡以及居民區時，要將尾礦庫設置在這些區域的下游。

（4）尾礦庫的位置必須要遠離村莊和人口密集地區，并且不允許占用農田。

3.3 尾礦庫環保防滲設計

關于尾礦庫滲漏的問題，其主要的原因有以下幾種：地基滲透、尾礦澄清水結冰、壩體變形、壩體沉降、放礦管理不善、地震作用、土工膜粘結不良等。

因此，在對尾礦庫防滲進行設計時，應當從小環節來提高尾礦庫的環保水平，具體來說，在對一般固體廢物以及危險固體廢物進行處理和貯存時，應當根據國家相關標準，根據上文提到的第I類固體廢物和第II類固體廢物來分別考慮，當尾礦庫儲存的固體廢物為第I類時，則不需要設置專門的環保防滲措施，當儲存的為第II類固體廢物時，則應當根據GB18599-2001標準來對尾礦庫采取相應的環保措施，具體的環保措施如下所述：如果尾礦庫的天然基礎層的滲透系數大于1.0×10-7cm/s時，這時就需要人工來對危險物進行處理，然后根據GB18597-2001標準來對環保防滲襯層進行設計；如果天然基礎的滲透系數小于1.0×10-7cm/s時,并且基礎的厚度在5m以上時，這時就不需要在設置防滲襯層了；當天然基礎的滲透系數處于1.0×10-7cm/s、1.0×10-6cm/s之間時，這時需要對基礎層設置單層的土工膜復合防滲襯層;當天然基礎滲透系數大于1.0×10-6cm/s時，這時要對基礎層設置雙層土工膜防滲襯層。

4 尾礦庫防滲土工材料的應用

4.1 內坡初期透水堆石壩防滲應用

在尾礦初期壩的運行過程中，由于尾礦庫內的干灘長度以及縱深長度比較短，導致尾礦水的澄清距離不足，如果在這個階段沿著尾礦初期壩的堆石壩內坡將尾礦直接進行排放的話，那么就會導致尾礦庫內的細顆粒的尾砂也會隨著尾礦直接滲出，進而造成尾礦初期壩的坡腳發生尾砂“跑渾”的現象。

因此，在對尾礦庫進行設計時，通常會在尾礦初期壩的下壩段反濾層的基礎上，設置一道防滲層，讓尾礦初期壩在前期運行中成為不透水壩；當尾礦初期壩運行到后期時，這時尾礦庫的澄清距離就足夠了，然后將初期壩設置成透水壩。

4.2 柔性趾板連接剛性防滲體

通過水利工程混凝土面板堆石壩的剛性趾板，而產生了尾礦庫柔性趾板的概念；趾板其主要的作用，就是將面板堆石壩的防滲面板與地基垂直防滲體連接起來，趾板的材料通常為混凝土板。

尾礦壩其主要是由尾砂堆積體以及初期堆石壩共同構成的，對于尾砂堆積體來說，其主要是依靠排水以及自身重力而實現自然固結的，相對于水利工程中的土石壩，尾砂堆積體的變形沉降值更大一些。

因此為了適應沉降變形發的問題，就可以利用防滲土工材料來代替混凝土面板，柔性趾板可以采用加筋土工格柵+復合土工膜的形式，柔性趾板之間可以設置3個嵌固槽，土工格柵以及復合土工膜都要均嵌入嵌固槽中；采用波浪松弛方式來敷設防滲土工材料，并且其富余度要保證在5%以上。

4.3 水平鋪蓋壩基滲透應用

在尾礦庫中設置水平鋪蓋的原理，與水利水電工程中的防滲土工鋪蓋的原理和用途基本相似，其主要的作用表現為以下幾點：減小滲透坡降、增加壩基的滲徑長度、防止地基發生滲透破壞。

另外，當在尾礦庫中鋪設水平鋪蓋時，其還可以起到輔助水平防滲的效果，將水平防滲段深入尾礦庫中細顆粒尾砂沉積較厚的位置，然后水平防滲層就會與細顆粒尾砂形成一道不透水體，進而起到防滲的作用。

5 結束語

總的來說，對尾礦庫進行環保防滲治理工作，是一項非常復雜的系統性工程，治理過程中需要嚴格的根據設計標準來執行施工。

因此，要保證尾礦庫土工膜襯層的環保防滲設計的質量，并對尾礦庫的施工、管理、設計、維修維護等方面的內容做到妥善處理，另外還要對無尾工藝加大研究力度，只有這樣才能切實的提高尾礦庫的環保水平，保證尾礦庫具備更高的安全性和穩定性，提高礦山企業的環保效益、經濟效益以及社會效益。