關(guān)于西藏尾礦庫(kù)工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)保的一些探討

郭 濤 肖 艷

(西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都 854000)

前言

尾礦庫(kù)，一種礦山生產(chǎn)排放的廢棄物-尾礦(廢水、廢渣)的重要的生產(chǎn)設(shè)施。在西藏這個(gè)政治敏感的地區(qū)，尾礦庫(kù)的各項(xiàng)工程建設(shè)不僅要嚴(yán)格遵守國(guó)家和當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)的法律法規(guī)，而且必須以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為首要重點(diǎn)［1］。

西藏高原某尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)海拔4250～4350m，礦區(qū)地貌屬“青南藏東川西山原區(qū)”，植被以灌木和高山草甸為主。礦區(qū)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(kù)屬于山谷型尾礦庫(kù)，初期壩壩頂標(biāo)高為4310m，庫(kù)容697 萬(wàn)m3，初期尾礦庫(kù)服務(wù)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(kù)容3943 萬(wàn)m3。

1、尾礦庫(kù)地質(zhì)的處理

1.1 溶洞處理

礦區(qū)地表水系分為東溝和西溝兩條小溪，東溝水系較為發(fā)達(dá)，但在流經(jīng)尾礦庫(kù)時(shí)水流有減小和斷流的現(xiàn)象，則證明尾礦庫(kù)存在有較大溶洞或者裂隙。尾礦庫(kù)兩側(cè)山坡溶洞分布極廣，初勘工作中共發(fā)現(xiàn)多處出露溶洞，而且溶溝、裂隙隨處可見(jiàn)。工程中溶洞大部分情況下可以考慮為一種不良地質(zhì)，如果不根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些溶洞、裂隙做相應(yīng)處理，隨著尾礦的堆積以后可能造成尾礦庫(kù)的塌陷，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。因此在尾礦庫(kù)的前期工程中地質(zhì)補(bǔ)勘工作是首要的重點(diǎn)。補(bǔ)勘工作由具有資質(zhì)的某地質(zhì)隊(duì)來(lái)完成，補(bǔ)勘間距和鉆孔深度均達(dá)到國(guó)家法律法規(guī)和相關(guān)規(guī)范的要求。庫(kù)區(qū)內(nèi)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(zhì)采用注漿處理。當(dāng)溶洞空隙較大時(shí)，適量摻加碎石作為填充物。邊坡裸露溶洞處理方法:在發(fā)現(xiàn)溶洞的地點(diǎn)進(jìn)行堵塞。施工時(shí)先清理周圍亂石浮土，再用水泥砂漿澆灌進(jìn)溶洞裂隙，再用2m 厚的C10 混凝土板。處理時(shí)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(shí)洞頂接觸面與漿砌塊石體分開(kāi)引起塌陷;庫(kù)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(jìn)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(xì)粒土夯實(shí)封閉洞口，細(xì)粒土壓實(shí)度不小于95%。為防止洞口周圍滲漏，細(xì)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(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)泥石流規(guī)模較小，在庫(kù)區(qū)開(kāi)挖整平施工前采用削坡、開(kāi)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(kāi)挖出的碎石土滿足要求的可以用于筑壩和庫(kù)底防滲襯里的墊層。

1.3 危巖處理

根據(jù)庫(kù)區(qū)內(nèi)的危巖特點(diǎn)，采取爆破清除，在筑壩前對(duì)尾礦壩西側(cè)山坡上方的危巖提前進(jìn)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(kù)地表穩(wěn)定的重大隱患，如果沒(méi)有處理好，不僅會(huì)造成尾礦庫(kù)底的塌陷、下沉或開(kāi)裂而且會(huì)造成日后堆積尾礦的滲漏，從而對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此地質(zhì)災(zāi)害處理是西藏高原某尾礦庫(kù)建設(shè)首要抓的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，要確保每一個(gè)細(xì)節(jié)都沒(méi)有差錯(cuò)并為后續(xù)的各項(xiàng)工程建設(shè)打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2、尾礦庫(kù)排水回水系統(tǒng)

結(jié)合國(guó)內(nèi)造成尾礦庫(kù)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(kù)是全封閉全防滲的尾礦庫(kù)并且建立了健全的尾礦庫(kù)排水回水系統(tǒng)［2］。

尾礦庫(kù)排洪設(shè)施作用是將匯水面積內(nèi)洪水安全的排至庫(kù)外，保證尾礦庫(kù)在洪水運(yùn)行期間的安全運(yùn)行。它的安全性和可靠性直接影響到尾礦庫(kù)的防洪安全。進(jìn)水構(gòu)筑物包括排水斜槽、溢洪道、截洪溝。輸水構(gòu)筑物包括排水管、排洪井和截洪溝。尾礦庫(kù)東側(cè)由于匯水面積較大設(shè)置有截洪溝，西側(cè)則采取分散截留的方法，保證洪水不流入尾礦庫(kù)內(nèi)，保證了在汛期時(shí)尾礦庫(kù)的安全。尾礦庫(kù)共設(shè)有5 條地下水導(dǎo)排管用于導(dǎo)排地下水，保證在尾礦庫(kù)整個(gè)使用期內(nèi)都能順暢排水。地下水導(dǎo)排設(shè)施分為碎石導(dǎo)排層和HDPE 排水管。碎石導(dǎo)排層盡量的利用了天然河道卵石層。排水管在全部場(chǎng)地開(kāi)挖平整前埋設(shè)，排水管周圍用細(xì)粒土人工夯實(shí)，且上部細(xì)粒土厚度不小于1m 后進(jìn)行機(jī)械碾壓，整個(gè)地下導(dǎo)排管的平均縱坡不小于2%。庫(kù)底的排水管采用開(kāi)孔管，周圍填以卵礫石，這樣既可以進(jìn)行地下水的導(dǎo)排，也可作為排水管的反濾層。

西藏高原某尾礦庫(kù)四周都設(shè)有截洪溝保證了洪水不流入尾礦庫(kù)內(nèi)，尾礦庫(kù)內(nèi)排水回水系統(tǒng)的作用是排除并回收尾礦庫(kù)的澄清水并將部分送回選礦廠供選礦生產(chǎn)重復(fù)利用，同時(shí)可以降低尾礦庫(kù)內(nèi)浸潤(rùn)線從而減小了尾礦壩的壓力，保證了尾礦壩的安全穩(wěn)定，對(duì)廢水進(jìn)行有效的處理，充分利用水資源，很好的保護(hù)了周圍的生態(tài)環(huán)境。

3、尾礦庫(kù)初期壩

尾礦庫(kù)的基礎(chǔ)構(gòu)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(zhǔn)備時(shí)間，而且是堆積壩的基礎(chǔ)，是尾礦庫(kù)的支承結(jié)構(gòu)，它與堆積壩共同作用以達(dá)到阻擋尾礦的目的。導(dǎo)致尾礦壩失事、潰決的直接原因?yàn)楹樗误w穩(wěn)定性不足、滲流破壞及其它因素，然而追根溯源還是尾礦庫(kù)存在隱患。在尾礦庫(kù)的前期建設(shè)工作中，對(duì)自然條件的了解不夠、設(shè)計(jì)不當(dāng)或者施工質(zhì)量不良是造成這些隱患的先天因素。在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，尾礦庫(kù)的管理人員不具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，尾礦工沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，未制定合理的安全管理制度和安全操作規(guī)程，未按設(shè)計(jì)要求或相關(guān)規(guī)范執(zhí)行等是造成隱患的后天因素。

西藏高原某尾礦庫(kù)初期壩為不透水土石壩，其安全級(jí)別很高，是設(shè)計(jì)相對(duì)保守的一個(gè)大壩，本工程堆石壩體回填約55萬(wàn)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(xì)粒土料從尾礦庫(kù)西側(cè)岸坡開(kāi)挖。筑壩堆石和干砌石均為中風(fēng)化灰?guī)r和微風(fēng)化灰?guī)r。上游每隔10m 設(shè)一個(gè)錨固平臺(tái)，寬3m;下游每隔10m 設(shè)一個(gè)馬道，寬2m，馬道設(shè)排水溝。在壩基清理排水管安裝完成后進(jìn)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(dǎo)排層，先進(jìn)行地下導(dǎo)排管的施工，再進(jìn)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(jìn)占法進(jìn)行堆石壩的填筑，以后采用后退法鋪料，平整用推土機(jī)，碾壓用自動(dòng)式光面振動(dòng)碾。初期壩采用分層機(jī)械碾壓，每層厚度不超過(guò)0.4m。尾礦壩的穩(wěn)定性是整個(gè)尾礦庫(kù)系統(tǒng)安全的核心所在，因此在壩體施工過(guò)程中，西藏高原某尾礦初期壩嚴(yán)格按照尾礦庫(kù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)范施工，對(duì)上壩石料級(jí)配比、分層碾壓厚度、碾壓遍數(shù)和壩體坡比均嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管理與施工，以確保不出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品，杜絕一切安全環(huán)保隱患，為以后的尾礦堆積奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。

4、尾礦庫(kù)防滲系統(tǒng)

本工程所在區(qū)域海拔高、工程量大、結(jié)構(gòu)形式較為單一、工期短是本工程的最大特點(diǎn)。根據(jù)對(duì)尾礦庫(kù)的地質(zhì)勘察報(bào)告:尾礦庫(kù)淹沒(méi)范圍內(nèi)巖溶、泥石流、和危巖等不良地質(zhì)作用在場(chǎng)地內(nèi)均有不同程度的發(fā)育。因此在尾礦庫(kù)施工前對(duì)這些不良地質(zhì)均采取了相關(guān)措施進(jìn)行處理，并進(jìn)行了必要的補(bǔ)勘工作，為尾礦庫(kù)防滲工程的進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

尾礦庫(kù)的防滲系統(tǒng)是整個(gè)尾礦工程中最為重要的一環(huán)，也是最為復(fù)雜和要求最為嚴(yán)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(zhǎng)絲土工布-1.5mm 厚HDPE 膜(單糙面朝下)-6000g/m2鈉基膨潤(rùn)土墊-6.3mm復(fù)合排水土工網(wǎng)格;庫(kù)底的防滲材料一共分為四層:從上到下依次為600g/m2黑色長(zhǎng)絲土工布-1.5mm 厚光面HDPE 膜-6000g/m2鈉基膨潤(rùn)土墊-0.3m 厚粘土(壓實(shí)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(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)等等。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范的要求HDPE 膜焊接的環(huán)境溫度為5℃以上，但西藏高原某尾礦庫(kù)的庫(kù)區(qū)地處高海拔、高寒地區(qū)，全年平均溫度在0℃以下，因此周圍溫度很難達(dá)到HDPE 膜的焊接要求，但經(jīng)過(guò)各種努力和嘗試，在周圍環(huán)境溫度為-5℃以上時(shí)焊接的HDPE 膜也都能通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)，很好的解決了HDPE 膜焊接環(huán)境溫度這一難題。對(duì)于HDPE 膜檢測(cè)共實(shí)施了三種檢測(cè)方法:真空檢測(cè)法、氣壓檢測(cè)法和電火花檢測(cè)法。對(duì)于單軌焊接的HDPE 膜采用電火花檢測(cè)法，雙軌焊接的采用真空監(jiān)測(cè)法和氣壓檢測(cè)法。同時(shí)對(duì)焊接完成的HDPE 膜和修補(bǔ)完成后的HDPE 膜都進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)以確保沒(méi)有不合格產(chǎn)品。

土工膜用于尾礦庫(kù)環(huán)保防滲是一種非常有效而且質(zhì)量穩(wěn)定的防滲材料，但在施工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生破損漏洞，如果不找出漏洞并對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，則尾礦庫(kù)會(huì)由環(huán)境保護(hù)工程變成一個(gè)長(zhǎng)期的重大污染源。造成土工膜破損漏洞主要有以下幾個(gè)原因:由于焊接和施工機(jī)械損傷等原因;早期主要是焊縫問(wèn)題，其次主要是石子造成;絕大部分空洞是在施工過(guò)程中造成的，其次是人為的破壞［3～4］。因此對(duì)土工膜破損漏洞的檢查工作至關(guān)重要，西藏高原某尾礦庫(kù)組織了相關(guān)工作人員檢查鋪設(shè)好的土工膜，找出漏洞并要求技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，不放過(guò)任何一處漏洞，確保尾礦庫(kù)環(huán)保防滲的可靠性，減少或避免尾礦庫(kù)滲漏對(duì)環(huán)境造成的破壞。

5、尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)設(shè)施

5.1 尾礦庫(kù)人工監(jiān)測(cè)設(shè)施

為及時(shí)掌握壩體的沉降或位移情況，在尾礦庫(kù)初期壩壩頂設(shè)唯一觀測(cè)點(diǎn)。在監(jiān)測(cè)垂線的壩破外的山坡上設(shè)置工作基點(diǎn)，在位移觀測(cè)點(diǎn)旁處設(shè)壩體侵潤(rùn)線觀測(cè)點(diǎn)。同時(shí)在排水井上設(shè)置醒目、清晰牢固的水位觀測(cè)標(biāo)尺。尾礦庫(kù)的人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)每月不少于一次。在洪水季節(jié)和水位異常波動(dòng)時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾佑^測(cè)次數(shù)，做好數(shù)據(jù)的采集和原始情況的記錄，隨時(shí)掌控尾礦庫(kù)的運(yùn)行情況，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)為尾礦庫(kù)提供準(zhǔn)確、真實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，在某些突發(fā)情況下，及時(shí)的采取應(yīng)急與救援措施。

5.2 監(jiān)測(cè)井

為監(jiān)測(cè)尾礦庫(kù)對(duì)地下水的影響，沿尾礦庫(kù)上下游及周邊設(shè)5 口地下水監(jiān)測(cè)井。一口設(shè)置在尾礦庫(kù)上游的東側(cè)支溝上，一口設(shè)置在尾礦庫(kù)上游的西側(cè)支溝上，作為對(duì)照井;第三口設(shè)置在尾礦庫(kù)截滲壩下游，作為污染監(jiān)視監(jiān)測(cè)井;其余二口設(shè)置在尾礦庫(kù)東側(cè)的某溝口和尾礦庫(kù)西側(cè)某溝口，作為污染擴(kuò)散監(jiān)測(cè)井。尾礦庫(kù)工作人員定期對(duì)監(jiān)測(cè)井的水質(zhì)進(jìn)行取樣、化驗(yàn)及分析，得出可靠的結(jié)論，一旦地下水出現(xiàn)異常，及時(shí)的對(duì)其采取解決措施，減小對(duì)下游的環(huán)境污染。

5.3 尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)

尾礦庫(kù)設(shè)在線監(jiān)測(cè)設(shè)施。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括壩體位移、壩體沉降、HDPE 膜監(jiān)控系統(tǒng)、浸潤(rùn)線、庫(kù)水位、降水量及干灘長(zhǎng)度。保證尾礦壩有足夠的安全超高、沉積干灘長(zhǎng)度和下游壩面坡度。通過(guò)對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)化安全檢測(cè)，分析壩體的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象并提出警示，評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為尾礦庫(kù)的管理與維護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

尾礦庫(kù)通過(guò)建立健全的監(jiān)測(cè)設(shè)施，可達(dá)到以下幾個(gè)目的:為礦山提供尾礦庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行狀況的真實(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)尾礦庫(kù)的安全隱患，以便對(duì)這些隱患及時(shí)采取針對(duì)性的措施，很大改善尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行條件，并實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)的長(zhǎng)期安全運(yùn)行;預(yù)測(cè)尾礦庫(kù)潰壩事故，為組織搶險(xiǎn)和及時(shí)疏散尾礦庫(kù)下游村民贏得寶貴的時(shí)間，同時(shí)可以減少事故傷亡和財(cái)產(chǎn)損失;尾礦庫(kù)災(zāi)害演化過(guò)程的直觀反應(yīng)指標(biāo)是壩體位移，通過(guò)此監(jiān)測(cè)可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)尾礦壩沉降、變形和發(fā)展速度，有利于安全環(huán)保部門(mén)和企業(yè)及時(shí)的采取科學(xué)的應(yīng)急決策，從而避免災(zāi)害的發(fā)生或者減少災(zāi)害發(fā)生造成的危害［5］。

6、結(jié)語(yǔ)

西藏高原某尾礦庫(kù)是西藏首屈一指的尾礦庫(kù)，其工程工藝水準(zhǔn)及防滲級(jí)別均達(dá)到國(guó)家前列水平，可以算是西藏高原的一個(gè)標(biāo)志性工程，同時(shí)面臨著高原脆弱的生態(tài)環(huán)境、惡劣的氣候和復(fù)雜的人文歷史環(huán)境，做好生態(tài)環(huán)保工作尤為重要。這同時(shí)也為促進(jìn)藏東的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、漢藏團(tuán)結(jié)、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的新西藏發(fā)揮了積極的作用。

［1］施正盼.尾礦庫(kù)污染防治與事故應(yīng)急處理措施研究［J］.長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009 (5):21-27.

［2］馬成剛.西藏某銅礦工程設(shè)計(jì)中環(huán)保措施的合理應(yīng)用［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，第31 卷第1 期，2010 (2).

［3］沈樓燕，林武.尾礦庫(kù)環(huán)保防滲措施設(shè)計(jì)問(wèn)題探討［J］.中國(guó)礦山工程，第38 卷第5 期，2009 (10).

［4］沈樓燕，李海港.尾礦庫(kù)防滲土工膜滲漏問(wèn)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(kù)處理技術(shù)［J］.金屬礦山，2010(4).