淺談尾礦庫特點及災(zāi)害防治與監(jiān)測

張喜超

摘要：隨著礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尾礦庫作為環(huán)境保護(hù)的主要措施，越來越受到重視，一旦破裂，將是一場巨大的災(zāi)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(shù)量眾多，水平不同，安全水平不同，沒有完善的監(jiān)測和管理。因此，必須采取有效措施，加強(qiáng)尾礦庫災(zāi)害的防治與監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：尾礦庫;監(jiān)測技術(shù);破壞機(jī)理;潰壩模式;穩(wěn)固措施

尾礦庫是指大壩被山谷或周邊地區(qū)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(qū)和泄洪設(shè)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(jìn)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(shù)以萬計的尾礦庫，分布在礦區(qū)的山谷中，數(shù)量眾多，分布廣泛。在生產(chǎn)中，許多尾礦壩已進(jìn)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(yán)峻，需要特別注意。

一、尾礦庫工程的主要特點

（1）絕大多數(shù)尾礦庫分布在采礦區(qū)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(qū)面積大，直接面對暴雨和山洪。在短時間內(nèi)很容易收集大量的雨水和山洪，導(dǎo)致洪水、水壩和其他災(zāi)害。

（2）尾礦庫下游多為人口密集的居民區(qū)，情況較為復(fù)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(nóng)田、住宅建筑和交通設(shè)施。尾礦庫事故將直接威脅居民的生命財產(chǎn)。

（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(shè)有排洪設(shè)施。與一般水庫不同，尾礦庫本身不具備蓄水和調(diào)節(jié)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(shè)置諸如排水槽，管道或隧道的結(jié)構(gòu)，或者在一側(cè)挖掘排水開放通道。

（4）尾礦的分布非常復(fù)雜。同時，為了提高礦物提取率，選礦需要細(xì)磨粒度，顆粒越細(xì)，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(shù)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(jié)狀態(tài)，剪切強(qiáng)度為零或極低。

（7）作為一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，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(tài)，而松散狀態(tài)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(xué)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過尾礦池本身。一旦發(fā)生大壩破壞，它將對下游生態(tài)系統(tǒng)造成滅絕和不可挽回的破壞。

（9）尾礦庫關(guān)閉后仍存在安全隱患。恢復(fù)尾礦庫的最佳方法是開墾，即恢復(fù)土地或植物樹木、植草，恢復(fù)庫區(qū)生態(tài)，改善礦區(qū)的環(huán)境。但由于缺乏監(jiān)管，礦主往往因經(jīng)濟(jì)原因只是進(jìn)行簡單處理。由于尾礦庫的自然環(huán)境惡劣，即使在封閉倉庫之后，仍存在安全事故，發(fā)生后再造成地質(zhì)災(zāi)害的隱患。

二、尾礦庫災(zāi)害的防治與監(jiān)測

導(dǎo)致尾礦池（金屬礦）發(fā)生災(zāi)害的因素很多。有必要對不同的主導(dǎo)因素采取相應(yīng)的有效措施進(jìn)行整改。目前，國內(nèi)外普遍采用以下方法進(jìn)行治理保護(hù)。

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

（2）改善壩體的滲流條件。尾礦壩的滲流決定其穩(wěn)定性。在中國，大多數(shù)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(yīng)上升，可能出現(xiàn)壩基、壩坡、地下水位上升等穩(wěn)定性問題。其中，地下水飽和線的高程是大壩穩(wěn)定性下降甚至喪失的主要原因。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)的提高，壩坡排水技術(shù)得到了明顯的發(fā)展。從最初采用管井法，井點沉淀法等，逐步發(fā)展為尾礦壩水平井排水，縱井和水平井聯(lián)合排水，輻射井排水等。這些特殊的排水和降水技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對尾礦壩體的穩(wěn)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(qiáng)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(shè)備對尾料進(jìn)行分級。粗粒尾礦分選填補(bǔ)下游壩坡的技術(shù)已經(jīng)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(yīng)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(qiáng)壩壩基礎(chǔ)和土木工程復(fù)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(shù)。對于雨水沖刷效果明顯的壩坡，經(jīng)常采用粗砂或廢石鋪路等措施作為保護(hù)層。隨著人們對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識和要求的提高，在建設(shè)大量加筋土結(jié)構(gòu)的同時，注意綜合利用加固技術(shù)和綠色環(huán)保技術(shù)來整治邊坡。其主要設(shè)計理念是將低強(qiáng)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(nèi)聚力，因此對于缺乏凝聚力的沙質(zhì)土壤斜坡尤其有效，例如尾礦壩。

（6）加強(qiáng)對尾礦庫的監(jiān)測。雖然地質(zhì)災(zāi)害是突然發(fā)生的，但是在災(zāi)害發(fā)生之前經(jīng)常會出現(xiàn)應(yīng)力集中和變形錯位等異常現(xiàn)象。報告應(yīng)包括監(jiān)控對象，監(jiān)控方法和內(nèi)容（參數(shù)）以及監(jiān)控點布局。

三、結(jié)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(jìn)行預(yù)防和控制。當(dāng)然，預(yù)防和控制方案的制定還需要考慮一些經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)相關(guān)問題，使指導(dǎo)方針和措施更加切實可行。

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