湖南某礦產地質勘查設施退役治理

劉 昕

（長沙核工業工程勘察院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 前言

1.1 工程概況

在以前軍工礦產地質勘探期間，湖南地區核工業地質局所屬地質隊伍按照統一規劃，按各自劃定區域進行礦產地質勘探和科研工作。地質勘查工作取得了很多成果，并極大的促進了我國核工業事業的發展。但由于特殊歷史時期認識不到位，地質勘查時未及時采取措施，勘查設施退役后重視程度不夠，大量渣石堆和坑口、淺井遺留現場[1]。從目前情況看，這些未處理的渣石堆和廢棄坑口、淺井給周圍群眾的生成生活和當地生態環境帶來一定的影響，現階段對這些隱患點進行安全、妥善的處理，是應該和必要的。

1.2 退役整治工程性質及原因

1.2.1 工程性質

在正常生產期間，本礦區的礦產資源是為軍工核設施提供核燃料而進行資源勘探作業，其作業方式為開放型生產操作。停閉后的退役整治階段，屬于礦產勘探任務完全終結后的永久終止性善后治理，包括部分遺漏設施處置、廢物處理和環境整治工程，屬于放射性防護體系中補救行動性質[2]。

1.2.2 整治原因

各礦（床）點均為已提交了儲量報告且勘探工作完全終結的項目，均屬未列入開發規劃或無開采價值的礦（床）點，這些礦（床）點基本是1986年國家政策性調整以后，停止繼續勘探而遺留的待治理項目,這些待治理項目存在著不容忽視的環境問題，必須盡快實施退役治理。

1.3 退役治理的必要性

隨著勘探既定任務完成，相應設施退役，遺留的大部分坑口有氡氣外逸，少數坑口有廢水流出，這些勘探遺留設施成為當地的污染源[3]。另外勘探遺留的廢石堆、剝土等廢物，表面222Rn析出率多超過我國《鈾礦冶設施退役環境管理技術規定》確定的管理限值0.74Bq/(m2·s)，γ輻射劑量率也大部分超過勘探區本底水平數倍。

1.4 退役治理的目的和任務

1.4.1 目的

本期退役整治的最終目的是通過補救措施，極大減少各類有害物流出，保護公眾健康。同時通過本工程，可以改善項目地環境質量，杜絕地質安全隱患，還當地和諧生態和優美環境，從而維護社會穩定和人心安定。

1.4.2 任務

總體任務為采取治理措施，使公眾的輻射劑量低于國家和行業標準確定的管理限值；通過治理，退役設施達到國家環保有關標準要求，公眾能安居樂業；采取相應環保水保措施后，治理范圍內生態環境得以基本恢復并能長期保持。

2 退役治理方案

2.1 覆土厚度確定關鍵

（1）從工程經濟性、輻射防護要求和本地植被適應性的角度，覆蓋材料優先選用項目所在地粘土，通過覆土試驗確定覆土厚度。

（2）試驗情況：①試驗場地覆蓋面積為10m×10m。②測量設備：RECM-Ⅲ型測氡儀。測量方法：積累法。③試驗選取的覆蓋材料為當地粘土。④通過本試驗，得到覆土厚度與222Rn析出率及γ輻射劑量率對應關系統計表。

表1 覆土厚度與222Rn析出率及γ輻射劑量率試驗結果

（3）覆蓋厚度計算公式。

根據覆土試驗數據，推導出覆土厚度與抑制222Rn析出率的關系式為：

相關系數：γ=0.9442。

式中：X為壓實后的覆土厚度，cm；Ji和J0分別為222Rn析出率的覆土前平均值和管理限值，Bq/(m2·s)，管理限值為 0.74Bq/(m2·s)。

覆土厚度與屏蔽γ輻射的關系式。

同樣根據覆土試驗數據，利用半值層，推算覆土厚度與屏蔽γ輻射劑量率的關系式為：

（4）覆土厚度的確定。

①根據覆土厚度與抑制222Rn析出率的關系式，計算出覆蓋厚度X1；②根據覆蓋厚度與屏蔽γ輻射的關系式，計算出覆蓋厚度X2；③同時滿足①、②中要求，綜合覆土厚度X3=max｛X1，X2｝；④為避免風蝕、雨蝕對覆蓋層的不利影響，取覆蓋厚度安全余量ΔX=10cm～15cm；⑤考慮滿足植被恢復所需的最小覆土厚度，Xmin=35cm；

綜合以上要求，覆蓋厚度設計值X=max｛X3+ΔX，Xmin｝。

2.2 坑口治理

2.2.1 無水坑口治理

圖1 無水坑口治理方案示意圖

治理方案為采用兩道毛石墻封堵，廢石填充兩墻中間。具體為在坑口往里約12.4m處砌筑漿砌毛石墻，墻厚1.2m，并嵌入底板和兩側各0.2m深，砌筑位置巖性應較穩固；中間充填廢石，之后在坑口往里約2m處砌筑同樣的漿砌毛石墻；最后覆土掩埋坑口，壓實并恢復綠化。

2.2.2 有水坑口治理

治理方案為采用兩道混凝土墻封堵，并在兩墻間建設被動式濾水集水池進行疏排水。具體為在坑口往里約10m處砌筑約1.0m厚的混凝土墻，并嵌入坑洞底板和兩側各深約0.2m，預埋4根管，砌筑位置巖性應較穩固。然后，在坑口往里約1.5m處修建一道漿砌石墻（墻厚0.3m，墻高1.2m），漿砌石墻外側地面鋪一層厚0.2m、寬0.5m漿砌石作為濾水集水池用，在砌筑漿砌石墻時，要注意預埋PVC管，然后在墻的內側及底板2m長的范圍內堆放礫石；在礫石及PVC管的上面鋪一層土工布，并用礫石壓住[4-7]。然后砌筑第二道混凝土墻并預埋水泥涵管，砌到與漿砌石墻高度相同時，在濾水集水池上方設置鋼筋砼預制蓋板。

圖2 有水坑口治理方案示意圖

2.3 淺井治理

探礦遺留的淺井在未治理時，存在人、畜墜落風險，需要引起重視和治理。具體治理方式相對簡單，主要利用附近廢石堆的廢石回填至距地表約1.5m處，然后填充并壓實粘土至略高于地表，恢復綠化。

2.4 廢石堆治理

（1）對于施工運輸條件較差的廢石堆，考慮治理成本和效益，一般按達到有限制開放使用深度考慮，以控制γ輻射劑量、表層土中226Ra含量以及222Rn的析出率為目的，進行覆土、綠化與穩定化處置；設立警示標牌和做好交接，禁止破壞和隨意變動治理設施。

（2）對于具備施工運輸條件的廢石堆，在經濟可行的情況下，應盡可能采用原址挖除、異地遷移和集中處置的方案，治理后其原址需完全滿足開放使用要求。

（3）本項目部分廢石堆治理效果見表2。

表2 部分廢石堆治理效果表

3 退役整治效果

3.1 輻射治理效果

通過治理，該礦區地質勘設施退役項目輻射指標數值明顯降低，各指標均能滿足管理限值要求，危害達到可接受水平。

（1）個人有效劑量。通過本退役治理工程，該礦區關鍵居民組個人有效劑量由治理前的0.09mSv/a降至0.05mSv/a，下降幅度約45%，低于公眾劑量管理目標值0.1mSv/a。

（2）地表222Rn析出率。通過本退役治理工程，該礦區各污染源項222Rn析出率由治理前的0.54～2.42Bq/(m2·s)降至0.20～0.28Bq/(m2·s)，下降幅度為63.0%～88.4%，低于地表222Rn析出率管理限值0.74 Bq/(m2·s)。

（3）γ輻射劑量率。治理工程竣工后，各污染源項γ輻射劑量率由治理前34.5×10-8～1700×10-8Gy/h降至14.8×10-8～30.3×10-8Gy/h，下降幅度為57.1%～98.2%，扣除本底后小于γ輻射劑量率管理限值17.4×10-8Gy/h。

3.2 廢石堆覆蓋層防止水蝕、風蝕分析

根據土壤侵蝕原理，在人類不合理活動的條件下，地表植物種類減少，生長退化，地面植被覆蓋率降低，可導致鱗片狀面蝕的發生。因此，植被護坡驗收標準確定為1級-無鱗片狀面蝕，即地面植物生長良好、分布均勻、覆蓋率大于70%。本工程采用了63006m2土工網復合植被護坡、27190m2漿砌片石截水骨架灌草護坡和2612m2漿砌片石護坡，防護效果良好。

3.3 坑道水治理效果

探礦坑道流出水中主要是以U4+和U6+兩種價態與其他金屬化合物或氧化物共存，采用封閉坑道降低U4+轉化為可溶性較好、不容易去除U6+，同時使用高性能無紡布及礫石反濾層濾除礦巖懸浮物及絡合沉淀物的過濾疏水封閉治理技術，U4+與無機碳形成穩定絡合物被有效封閉在坑道內。

治理后，坑道水中天然礦產資源含量由治理前0.143mg/L～0.207mg/L降 至0.035mg/L～0.043mg/L，下降幅度為75.5%～79.2%，低于水體中天然礦產管理限值0.05mg/L；水中226Ra濃度由治理前1.76Bq/L～2.52Bq/L降至0.44Bq/L～0.53Bq/L，下降幅度為75.0%～79.0%，低于水體中226Ra濃度管理限值1.1Bq/L。

3.4 生態治理效果分析

治理前，礦點礦區地質勘探排出的廢石堆大量埋壓，導致原有植被大量死亡，由于廢石堆蓄水能力差，可生長的植物種類單一，數量稀少，廢石堆的存在，破壞了地表原有空間構型，使當地抗御自然災害的能力退化。通過本治理工程，難移廢石堆上被重新覆蓋土層并人工植被，基本接近當地未受影響區域植被水平；經濟技術條件允許下，通過盡可能移動廢石堆，露出原有土層，當地植被很快恢復到堆棄前水平。采取植被措施穩定覆土，是減少水土流失的重要工程防護措施，同時采取邊坡穩定措施、設置擋土墻和截(排)水溝，可有效預防水土流失，當地抗御自然災害的能力得到恢復。根據治理后地形地貌照片顯示，絕大多數礦（床）點所在地區植被恢復良好，治理區與周圍融為一體，恢復了當地原有景觀的空間構型。

3.5 工程穩定性分析

3.5.1 廢石堆邊坡自身穩定性

廢石堆為土石混合堆積體，根據經驗，地面坡度不超過24°，可以作為評判含廢石堆是否可能發生整體下滑的界限。在本工程中，廢石堆基底地面坡度均小于24°，目前，廢石堆整體穩定性良好。

3.5.2 水流沖刷影響

主要包括上游客水沖刷和坡腳水流沖刷，廢石堆外圍均設置了漿砌片石截水溝，可截流并排瀉100年一遇設計暴雨條件下的洪水。排水溝斷面考慮到上游沖下的懸浮物的泄洪能力影響，按規范設置有安全超高。另外，治理后退役設施通過長期監管，并在雨季之前特別檢查和維護，水流沖刷對工程穩定性影響有限。

3.5.3 洪水淹沒影響

對于濱河廢石堆，在其岸邊設置浸水重力式擋土墻，基礎埋置在沖刷線以下。當沖刷線很深，施工有困難時，本工程采用浸水擋墻（扣墻）、護坦式基腳等措施。由于措施得力，目前治理完成項目未受洪水淹沒破壞。

3.5.4 人為侵擾影響

人為侵擾主要考慮人們在廢石堆上的活動，其形式主要有人為挖掘漿砌片石砌體、破壞土工網，無疑會危及廢石堆長期穩定。由于原地覆蓋治理的廢石堆屬于有限制使用的核退役設施，需要通過信息公開、設置標識、輿論宣傳和長期監管等方式，避免人為誤侵擾，防止破壞事故的發生。

4 結論

通過實施本工程，該礦區各類超出管理限值的源項均得到了妥善處置與良好治理，退役整治效果總結如下：

（1）坑口得以封閉，對坑內氡氣的外逸起道良好的阻攔效果，也避免了當地人畜意外墜落的風險；有水坑口疏水封閉后，滲出水經過沉淀、過濾后流出，將得到有效的管控，經過一段時間后，基本與開采前該礦（床）點泉水中礦產資源含量的本底狀態一致或接近。

（2）在本工程退役治理的111個廢石堆中，其中106個經穩定化處置、覆土與植被后，氡析出率降至管理限值以下，γ輻射劑量率滿足控制值要求；另外5個經清挖遷移、相對集中處置后，其原址的γ輻射劑量率、氡析出率接近當地本底水平。

（3）本工程實施后，源項單項指標均能滿足管理限值的要求，退役治理設施處于長期安全穩定的狀態，其輻射達到可接受的水平，環境整治措施極大的改善生態環境，退役治理基本達到預定目標。