鋁土礦山排泥庫環境風險分析及防范措施

楊少輝

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

廣西是我國重要的鋁土礦資源基地，資源儲量約占全國總儲量的1/4，礦石質量好，大部分礦體裸露地表，開采技術條件簡單，主要分布在桂西的平果、田陽、德保、靖西等市縣。隨著經濟持續發展和礦產資源的不斷開發利用，鋁土礦洗選泥漿的產生和堆存量也與日俱增，用于堆存洗礦泥漿的大型排泥庫數量逐步遞增。

鋁土礦洗礦泥漿含水率高，堆排工藝和貯存環境導致排泥庫內泥漿在自然堆積條件下難以排水固結[1]，排泥庫的特性導致其成為人造泥石流重大危險源[2]，在世界93種事故、公害的隱患中，排泥庫事故名列第18位[3]。廣西地處巖溶發育地區，氣候具有汛期長、強降水多、雨量大等特點，因此，鋁土礦山排泥庫的安全運行至關重要。本文以廣西某鋁土礦山采選工程為例，分析研究了排泥庫在運行期間可能出現的環境風險，并針對風險提出了防范措施，以有效避免或減少排泥庫風險事故發生，最大限度降低事故危害。

1 礦泥性質

鋁土礦洗礦工藝過程不添加任何藥劑，而且礦石本身亦無易溶性有毒有害物質或組分，其懸浮物主要是原礦中篩洗下來的粘土和一些細小的礦物顆粒；含泥廢水經高效濃密脫水后，上部澄清液可循環使用，濃縮底流（礦泥）排入排泥庫。泥漿的主要成分是泥質土壤和一些細顆粒的含鋁、鐵、硅的礦物，礦泥極細，尤以粘、膠粒含量高。類比某礦山排泥庫的礦泥性質，干泥密度：2.74t/m3，天然容重為1.05t/m3，礦漿濃度：30%，根據檢測結果可知（見表1），洗礦廠礦泥屬于第Ⅰ類一般工業固體廢物。

2 排泥庫風險事故原因分析

能夠誘發威脅排泥庫安全運行的有自然因素、設施因素和人為因素，按事故誘發原因將排泥庫事故類型分為以下三類。

2.1 自然因素造成排泥庫事故

自然因素主要包括地形、地質條件的影響，排泥庫區水文氣象條件的影響，泥漿性質及地震的影響。自然因素屬于不可抗力，這類原因造成的排泥庫事故具有隨機性。

表1 礦泥毒性浸出實驗結果

2.2 設施因素造成排泥庫事故

排泥庫系統包含排泥堆存設施、排水設施及排洪設施等。這些設施對排泥庫的安全運行具有相當重大的影響，任何一部分設施失效，哪怕很微小，都會引發嚴重的污染事故。監測這些設施的儀器工作精度、運行狀態是否良好及其技術完善程度，也對排泥庫安全有重大影響。

2.3 人為因素造成排泥庫事故

人是排泥庫系統運行的主體控制因素。人為因素包括基于技術水平、社會責任的設計、施工與管理等方面。即從人對排泥庫重要性的認識，技術水平的高低，治理措施是否得當，是否造成排泥庫病害和險情等幾個方面出發，確定是否按規范進行設計、是否按設計進行施工、并保證施工質量等，以及是否按法律法規進行科學管理等一系列問題。綜合分析，正是有了以上幾種類型的原因，才會引發造成排泥庫事故風險因素的存在、滋長和擴大。以上各種類型原因，往往是相互交織在一起的，互相影響，共同作用，最終導致事故發生。

3 排泥庫環境風險分析

對排泥庫工程所涉及功能單元中的主要生產設施潛在的危險性進行識別，主要環境風險為垮壩、庫區巖溶塌漏及排泥庫輸泥管線泄漏。如表2所示。

3.1 排泥庫垮壩事故風險

排泥庫的設計和建設應采取有效的防洪措施，庫區和大壩均按500年一遇洪水設計，壩體工程部分構造措施應嚴格按照相關設計要求和規范及國家有關法律法規、標準、規章、規范的要求設計及規范施工，采取較為完善的風險防范措施。因此，排泥庫受洪水影響而垮壩的風險，從設計角度來說是不允許存在的，從設計角度來看，除Ⅶ度以上地震外，垮壩的風險是不會發生的。據調查，在生產實際中排泥庫垮壩還未發生過。

表2 排泥庫潛在危險性識別

3.2 排泥庫庫區巖溶塌落風險

排泥庫場地內存在的各種巖溶形態，諸如落水洞及溶蝕裂隙是滲漏的主要途徑。而構造破碎帶、結構面（包括層面，節理裂隙面）亦為庫區滲漏的途徑之一。場地巖溶較發育，各類巖溶形態在洗礦礦泥堆存時可能產生的塌陷和陷落也將可能構成場地滲漏的另一途徑。排泥庫發生巖溶塌落時，主要對礦區地下水環境質量產生影響。根據國內巖溶地區同類排泥庫的生產經驗，服務期內隨著礦泥的增加，庫底荷載和水力坡降也隨之增加，庫內隱伏巖洞和土洞的塌落風險難以完全避免。塌落事故發生后，排泥庫的泥水通過地下水通道隨地下水遷移擴散，在地下水出露點出露，使庫區地下水變成了渾黃的泥水，造成附近居民飲用水困難。

3.3 輸泥管線泄漏風險分析

由于長期輸送泥漿磨損、管道內壓力過大、地基不均勻沉降、外來重物打擊、降水、地下水和土壤腐蝕等因素都可能引發排泥庫泥漿輸送管道破裂造成泥漿泄漏。泄漏的泥漿可能會對輸送管道兩側的土壤和局部水體的水質產生不同程度的影響，若周邊有消水洞或其它地下水出露點，可能造成局部地下水水質變差。

4 風險防范措施

為避免或減少排泥庫風險事故的發生，應采取行之有效的防范措施，最大限度地降低事故危害。

4.1 工程防范措施

（1）巖溶處理及防滲措施。施工建設前，仔細排查庫區選址范圍內的落水洞、溶洞和裂隙等不良地質構造。依據地質勘探結果，對場地內巖溶發育、空洞及其周邊發生巖溶塌陷可能性大的局部地段，應采取爆破開挖或鉆孔灌漿處理措施。庫底消水洞、裂隙采取片石砼封堵，地基土層輾壓防滲+復合襯里土工膜防滲，庫岸平整后噴砼+土工膜防滲。庫周清平應徹底，不留植被及突出巖土體，水泥砂漿的噴灑需全面，且厚薄均勻，避免岸坡凸出巖體刺穿土工布。追蹤開挖查找邊坡內巖溶通道至洞口明顯縮小處，采用防滲混凝土充填封堵巖溶通道，切斷通道空間，有效防止礦泥進入邊坡裂隙。對邊坡斷層進行開挖清理，底部設卡堵模板，用防滲混凝土填塞斷層裂隙后，整平邊坡，再噴防滲混凝土。壩基、壩肩開挖施工過程中揭露的溶洞、落水洞、溶蝕裂隙等，但應先采用塊石、漿砌石堵塞，然后以素混凝土逐一封填，再用黏性土等進行封蓋。庫周土工布的鋪掛應及時，土工布的高度應始終高于泥漿面2m～3m。庫內泥漿澄清水應及時排出庫外，有利于庫內泥漿固結，增大庫底穩定性。在庫區四周建截流溝，截流庫區匯水范圍內的雨水，防止雨水進入庫區，并將截流溝中雨水及時排除庫外，防止雨水下滲溶濾泥漿，導致新的地下水污染源產生。

（2）合理安排施工工序。路面施工應在邊坡爆破整平施工之前，避免路面施工滾石滾落損壞邊坡噴漿防滲層。環庫路爆破后，應及時排除邊坡危石，避免道路使用后石塊掉落砸人及滾落邊坡引起土工布破損。

4.2 加強日常管理與監控措施

在庫區設置有針對壩體、庫區水位等監測系統，對排泥庫實行24小時監控，并嚴格進行規范管理，要求設置專人，落實責任；生產時加強庫區管理，沿庫設置環形道路及路燈，并有專人負責巡視，以及時發現并處理庫區風險問題，確保排泥庫安全運行。在庫區內嚴禁爆破、采石、挖土等危害安全的活動，在排泥庫的壩址下游，不宜再建住宅和其它設施。注明嚴禁私自挖掘，防止排泥庫邊緣土體坍塌，影響排泥庫的正常運行。確保排泥管線正常運轉。加強對泥漿輸送設施的備品備用；加強管理，定期進行檢查維修，巡管人員要經常對整個管路進行巡回檢查，一旦發現漏水漏砂現象及其它故障時要立即處理；在泥漿輸送設備及管道周圍設立警示標志，防止輸送設備及管道被破壞；保持合適的輸送濃度；經常清理雜物，經常檢查泥漿入口開關，確保管道密封。排泥庫服務期滿后，應按規定進行土地復墾和日常管理、維護，并及時做好生態恢復，確保排泥庫的穩定。嚴格按國家有關規定，定期對排泥庫安全性和穩定性進行評價，發現問題及時解決。

4.3 應急處理措施

（1）啟動應急預案。垮壩及巖溶塌陷都有可能引起礦泥泄露到原始基層面，礦泥存在通過天然的巖溶通道滲漏的地下水的風險，給地下水及周邊飲用水源造成污染。排泥庫垮壩時礦泥泄漏到壩體下游的洼地，將造成生態破壞、土壤質量下降、地下水污染等不良環境影響。因此，排泥庫一旦發生垮壩，應迅速啟動應急預案，采取應急措施，將礦泥泄漏對環境造成的不良影響降至最低。

（2）應急水處理池。結合區域水文地質情況，在排泥庫下游設置應急水處理池。一旦庫內泥漿泄漏，應急沉淀池起到收集攔截的作用，通過在應急沉淀池投放絮凝劑，加速泥漿固體顆粒沉積，降低外泄泥漿的擴散污染速度。

5 結語

（1）排泥庫內泥漿在自然堆積條件下難以排水固結，屬重大危險源，其安全運行至關重要。

（2）經風險識別，排泥庫運行期間環境風險主要為垮壩、庫區巖溶塌漏和排泥庫輸泥管線泄漏風險。其中，庫區巖溶塌漏和排泥庫輸泥管線泄漏風險發生概率較大，一旦風險發生，將會對區域環境造成不良影響。

（3）在排泥庫建設期應嚴格落實工程治理措施，運行期加強日常管理與監控，建立行之有效的應急處理措施后，可有效避免或減少排泥庫風險事故的發生，最大限度地降低事故危害。