典型歷史遺留無主尾礦庫環境治理工程實例①

石 竹，袁 江，邵 偉

（1.湖南省生態環境事務中心，湖南 長沙 410007；2.湖南省環境保護科學研究院，湖南 長沙 410007）

尾礦庫是礦業企業的重要生產設施，但從環保和安全角度來講也是重大的污染源和危險源［1］。據全國大中城市固體廢物污染環境防治年報統計，2018年城市尾礦年產生量達8.8億噸，占一般固體廢物產生量的27.4%［2］。據原國家安監總局統計，2015年底我國尾礦庫數量共8 869座［3］。截至2014年底，全國危庫、險庫、病庫數量為772座［4］。人們把尾礦庫的危害列為95種重大災害中的第18位［5］，僅次于地震、霍亂、洪水和氫彈爆炸等災害。近年來，由尾礦庫引起的水污染、土壤污染、大氣污染等環境污染問題及區域生態安全問題逐漸受到人們的重視［6］。

無主尾礦庫屬于歷史遺留尾礦庫，一般建設使用時間久遠，現屬于長期閑置、無人管理的尾礦庫，且存在尾礦庫建設時無正規設計、初期壩設計與施工不規范、堆積壩堆筑不規范、排洪設施不健全、灘面不平整、粉塵污染、管理不到位等問題［7］。故應對尾礦庫尤其是無主尾礦庫加快治理進度，防范風險隱患。本文以某典型歷史遺留無主尾礦庫環境治理為例，探討無主尾礦庫污染綜合整治及生態恢復方法，為全國眾多類似尾礦庫治理提供借鑒。

1 某礦山遺留尾礦庫概況

1.1 遺留尾礦庫概況

湖南省某縣鉛鋅礦始建于20世紀60年代初，系國有礦山。1992年因資源枯竭無開采價值而停產，留有尾礦庫一座，庫存含鉛、鋅尾砂75萬噸。該庫在離原鉛鋅礦選廠500 m處的山谷中，三面環山，山坡呈直線型或者凹型，山坡與周圍的平地逐漸過渡，形成山麓地帶，周圍植被覆蓋比較充分。

尾礦庫庫區面積約16 000 m2，尾礦庫壩高70 m、壩頂長90 m、壩頂寬20 m，由主壩和副壩兩部分組成，壩體構成主要是黏土，采用人工堆筑子壩，堆積方式為上游沖積法。第一期設計尾砂壩高度約25 m，第二期壩高約45 m，尾砂壩標高175 m，尾砂堆放平面標高168 m，壩頂寬20 m，總庫容為112×104m3，為四等庫。遺留尾礦已廢棄近20年，庫周邊現有7個村，1 582戶居民。該庫長期未整治，對下游居民產生了居住安全、飲用水安全等隱患，已成為當地一大環境安全隱患問題。

1.2 存在的主要問題

1.2.1 尾礦庫建設不規范

根據現有規范要求，尾礦庫的建設應遵循設計、建設、驗收、投產運行的程序進行。但該尾礦庫始建于20世紀60年代初，當時人們對尾礦庫的建設、安全等方面認識較片面，僅重點關注企業生產及經濟效益，因此尾礦庫建設期間主要由企業憑經驗自主設計施工，只要能滿足企業日常使用即可，忽略了相關的配套設施建設，如未留監測井、邊坡堆放不規范等，導致尾礦庫投入使用后存在環境及安全隱患。

1.2.2 尾砂堆筑不規范

遺留尾礦庫采用上游法堆筑，歷史堆筑過程中存在壩坡堆積過陡現象，且堆放后未采取土石覆蓋等邊坡防護工作，導致堆放的尾砂裸露，長期堆放可能導致出現滑坡現象。

1.2.3 庫周截排洪設施失去排洪功能

經現場踏勘和安監部門出具的安全評價報告，初期壩為漿砌石重力壩，斷面為梯形壩體，導滲設施降低了浸潤線，提高了壩的穩定性。后期攔砂壩采用黏土壩，壩體外坡已長滿灌木和雜草，未發現沉陷、裂縫、管涌、流土等現象，壩體較穩定。但庫區周邊截洪設施因常年失修，已失去截洪溝功能，致使庫區雨期匯水全部進入庫內（見圖1），增大了庫內積水并加劇對庫內尾砂的沖刷，威脅庫體的穩定性。庫底排水涵洞有滲水排出，仍發揮正常排水功能（見圖2）。通過對排水進行取樣檢測，尾礦庫滲出水中Pb、Cd、Zn、As、Cr6＋監測濃度均未超過《污水綜合排放標準》GB8978—1996中表1和表4一級標準限值。

圖1 尾礦庫庫內積水

圖2 排水涵洞

1.2.4 尾礦庫未封場閉庫，存在環境安全隱患

尾礦庫現狀見圖3。尾礦庫遺留選礦尾砂的水浸、酸浸實驗結果顯示，尾砂屬于一般一類固廢。由于尾礦庫廢棄時間較長，天氣干燥時，干灘面會產生含重金屬的揚塵，破壞周圍大氣環境。尾礦壩下方土壤監測結果顯示，砷、鉛含量分別超過《土壤環境質量標準》（GB15618—1995）旱地二級標準（6.5＜pH＜7.5）標準限值0.93倍、2.12倍，說明盡管滲濾液達標排放，遺留尾砂屬性鑒別為一般一類固廢，但由于尾礦庫未閉庫，且重金屬不可降解性，含重金屬尾砂、滲濾液長期隨揚塵、地表徑流進入周邊環境中，可以在水體底泥及土壤中不斷富集，長此以往會對周邊環境造成較大安全隱患。

圖3 尾礦庫現狀

2 尾礦庫治理工程

2.1 庫體周邊陡坡防護工程

為保證庫體周邊邊坡穩定，須對陡坡面進行修整，清除坡面的松散浮石、碎石和雜物，排除落石隱患；在坡面整理出大小不一的平臺，均勻分布在整個坡面。自上而下分級對庫體周邊邊坡進行清方削坡，邊清邊用全站儀跟蹤測量，并校正坡比1∶1。庫體周邊陡坡經修整后采用M7.5漿砌片石護坡，護坡墻高3～4 m、墻頂寬0.5～0.7 m，坡腳設C15混凝土腳墻。漿砌片石護坡墻使用的單個片石石料厚度大于15 cm，鑲面材料應尺寸稍大并具有較平整表面，角隅處使用較大石料，砂漿搗實飽滿，所有石料分層砌筑。

2.2 截排洪建設工程

為防止溝內與邊坡匯水、庫內雨水徑流對壩體的沖刷，在庫區周邊新建截排洪溝。使庫外匯水及庫內產生的地表徑流均能通過截水溝排出庫外。根據《城市防洪標準》（GB50201—94），按20年一遇設防，即設計頻率為5%，安全超高值0.4 m，抗震設防烈度為7度。排洪渠為寬100 cm、深100 cm的矩形斷面漿砌石截水溝，總長約2 000 m。采用M7.5漿砌石斷面結構，砌筑石料采用質地均勻、耐風化和耐浸蝕、等級不低于30＃、長與厚分別不小于30 cm和20 cm的毛塊石，砌石要放置平穩，分層錯縫疊砌，不得水平通縫。采用1∶2水泥砂漿勾平縫，每隔20 m設置一道沉降縫，縫寬2 cm。

壩頂兩端分別開挖溝渠，砌筑漿砌片石排洪溝，一端連接庫體周邊截洪溝，一端連接壩坡排水管。排洪溝采用寬100 cm、深100 cm矩形斷面，總長40 m。

壩的兩側分別開挖坡比1∶1溝渠鋪設排洪管，接往壩下游小溪。排洪管采用D219電焊鋼管，長520 m。排洪管出口處建設2 m×2 m×2 m（長×寬×高）鋼筋混凝土消力池2座。

2.3 庫體封場覆蓋工程

用挖掘機、推土機將庫內受雨水沖刷和非法挖掘形成的凹凸處修整平整，并適當密實。修整平整后，庫體表面沿庫縱向從庫內向壩頂成0.5%的下坡，沿庫橫向由南向北設0.5%的坡度，使溝內產生的地表徑流通過排水溝排出。庫體干灘經修整后，庫體表面進行防滲處理，防滲層由0.6 m厚壓實黏土層和1.5 mm HDPE防滲膜構成。防滲處理可以減少大氣降雨進入庫區內，從而減少滲漏液的產生量，達到重金屬減排和提高庫體穩定性的目的。

黏土層上鋪設300 mm卵石作疏水層，在尾砂庫四周設置雨水排水盲溝，溝內鋪設排水管，地表水入滲至防滲層后，在疏水層內沿場頂坡度流進寬20 cm、深20 cm漿砌石矩形盲溝（1 500 m），經排水管引到截洪溝排出庫體外。

疏水層上覆蓋厚0.5 m的回填土層，為防止雨水沖刷，在表層覆蓋營養土壤并種植草或小灌木。種植的植物應選擇根系較淺，對水分要求中等，草質較好，耐沙且對重金屬有較好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草類。本工程選用的小喬木種子為銀合歡，草種為狗牙根、高羊茅，小灌木種子為刺槐，各種子配比為1∶2∶2∶1。

2.4 觀測井新建工程

為了尾砂庫安全運行，在尾庫壩前3 m處設置觀測井一座，監測庫內排水系統是否正常運行。采用鉆機鉆孔成井，深約70.5 m、孔徑800 mm。觀測井進入尾砂庫底第一隔水層0.5 m左右，不揭穿。觀測井過濾器采用直徑75 mm的PVC管，管壁沿徑向4等分開直徑8 mm孔，縱距80 mm，孔眼分布呈梅花狀，外包2層60目（0.42 mm）尼龍絲網作為過濾層。過濾管長度不小于含水層厚度1／2。井管安置好后，首先填濾水礫，填至含水層的上界面；接著填入海帶黏土混合料約70 cm；再填入黃泥球3 m左右，其余部分填入黏土。觀測井內安裝自動排水系統，當觀測井中水位超過1.5 m時，潛水泵自動開啟，排出觀測井水，并由尾砂庫排洪設施排往尾砂庫下游。

3 尾礦庫治理成效

3.1 工程完成情況

該治理項目總投資1 100萬元，利用國家支持資金700萬元，當地政府自籌資金400萬元。項目完成1年多，已通過省市環保部門的竣工驗收。項目完成后，尾礦庫整體環境、安全得到極大改善：遺留尾礦庫周邊陡坡安全問題已解決，消除了滑坡、塌方等安全隱患；截排洪設施大大減少了流入尾礦庫匯水水量，減少了庫內積水對庫內尾砂的沖刷，保證了庫體的穩定性；庫體鋪設的防滲層杜絕了地表水進入尾礦庫發生淋溶現象，保障了區域地表水水質；庫體封場消除了裸露表面，解決了干灘面揚塵污染問題，極大改善了區域整體生態環境。

3.2 地下水環境監測情況

項目完成1年多，對布設的地下水觀測井采樣分析，地下水各項指標均達到《地下水質量標準》（GB／T 14848—93）三類標準限值要求，監測結果詳見表1。

表1 地下水環境質量監測結果統計（mg／kg）

3.3 滲濾液收集池水質情況

由于施工過程中，截洪溝修建、植被恢復等均為耗水工序，滲濾液收集池中廢水已經全部綜合利用。人工防滲施工完成后，截排洪系統將庫區雨水排至庫外，而且由于庫內尾砂含水量較少，封場閉庫至驗收時未有滲濾液排出，故未做監測。類比觀測井水質及尾砂水浸數據，滲濾液水質超標的可能性不大，但仍需進行長期關注，強化監測并做好相關應急預案。

4 典型遺留尾礦庫治理有關問題探討

4.1 關于遺留尾礦庫治理的統籌考慮問題

2007年5月，國家安全監管總局、國家發展改革委、國土資源部、原環保總局等4部門聯合印發《關于印發開展尾礦庫專項整治行動工作方案的通知》（安監總管一〔2007〕112號）以來，全國持續開展了尾礦庫專項整治行動。2013年，國家安全監管總局、國家發改委聯合下發了《關于報送無主尾礦庫隱患綜合治理項目實施方案》，支持了一批無主尾礦庫隱患綜合治理項目。在治理資金有限的情況下，往往只側重于安全治理而忽視了環境污染治理。但由于尾礦庫集中堆存的特性，已成為各地的安全隱患源和重點污染源，需要各部門聯合行動，統籌治理，而不僅僅偏重于安全方面的治理。

4.2 關于防滲封場閉庫問題及封場閉庫后滲濾液處置問題

按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599—2001），“對于I類固廢填埋場，封場閉庫時表面應覆一層天然土壤，其厚度視固體廢物的顆粒度大小和擬種植物種類確定。Ⅱ類場封場時表面應覆土二層，第一層為阻隔層，覆20～45 cm厚的黏土，并壓實，第二層為覆蓋層，覆天然土壤，以利植物生長，其厚度視栽種植物種類而定”。盡管該項目尾砂屬于一般一類固廢，但由于重金屬不可降解性，為了防止地下水污染，減輕對周邊環境的影響，采取了人工防滲方式，并在人工防滲基礎上進行了2層覆土，配合截排設施的建設，基本杜絕了滲濾液的產生。

按照現行填埋場管理規程，運行填埋場必須配置滲濾液處理設施，但對于遺留尾礦庫尤其是封場閉庫后的尾礦庫是否必要配置滲濾液處理設施未有明確規定。根據工程實踐，經過人工防滲及多層附土配合截洪設施建設，少有滲濾液產生，建設的滲濾液處理設施基本未使用，且對于遺留無主尾礦庫而言，即便建成，也難以長期投入穩定運行。但為防范風險仍須配置滲濾液收集池，并強化監管，做好相關應急預案工作。

4.3 關于封場閉庫后尾礦庫復墾問題

本工程在人工防滲層上覆土1.1 m，基本滿足尾礦庫復墾要求，但由于采取了人工防滲，為保證防滲層安全性，防止植物根系破壞，目前僅選擇種植根系較淺，對水分要求中等，草質較好，耐沙且對重金屬有較好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草類及其他觀賞苗木。下一步，為充分利用土地，增加經濟效益，可探索種植經濟作物，如小麥、玉米、大豆、芝麻、花生等。

5 結 語

1）歷史遺留尾礦庫已成為各地安全隱患源和重點污染源，長期閑置、無人管理，將污染周邊水體、土壤、大氣等環境。

2）尾礦庫整治過程中需統籌考慮安全問題及環境問題。

3）針對某無主尾礦庫，采用清方削坡、建設截排洪設施、實施封場覆蓋工程、新建觀測井等措施進行整治，取得顯著成效。該尾礦庫治理經驗可為我國同類工程提供借鑒參考。