黃金尾礦庫加高擴容設計實踐及安全管理措施

韋 紅

黃金產業是我國國民經濟中一個重要的基礎產業。近年來，我國黃金發展速度較快，我國黃金產量居世界之首，且增長速度驚人。目前，我國黃金產業逐漸形成了勘探、開采、加工的工業體系，隨著黃金礦山開采的持續，黃金產量的增加，大部分黃金選礦尾礦庫已逐漸達到了服務年限。許多黃金企業、有關部門及研究學者都在探索尾礦后期儲存的最佳方案，解決尾礦庫服務年限到期而影響礦山連續生產和企業可持續發展的問題。新建尾礦庫投資大、占地多、增加安全環境全風險，充分利用原尾礦庫，采取加高擴容的方法來增加尾礦庫容是不錯的選擇。在尾礦庫管理過程中，安全和環境風險巨大。我國尾礦庫曾經多次發生尾礦庫潰壩、泄漏、輸送管路滴漏等問題，在中央環境保護督察過程中也曾把尾礦庫作為環境污染突出通報的典型案例。因此，尾礦庫擴容對黃金企業高質量發展有著至關重要的作用。本文以黃金尾礦庫設計實踐，探討了黃金尾礦庫的設計要點及尾礦庫的安全管理措施，供黃金企業尾礦庫擴容提供參考。

1 某金礦尾礦庫加高擴容設計實踐

1.1 某金礦原尾礦庫概況

某金礦位于貴州省貞豐縣境內，交通較方便。原庫選址為一廢棄的水庫，尾礦庫西南側為兩尾礦庫，目前已完成閉庫。尾礦庫西側為該金礦選礦廠。尾礦庫位于礦區北側一山溝內，溝內地形為西高東低，溝長2886m，匯水面積為2.69km2。基礎壩位于溝口，下游500m范圍內無村民居住，沿山溝往下距基礎壩約1.2km為一座水庫。原尾礦庫占地面積30.85公頃，總庫容959.03萬m3，有效庫容815.17萬m3，屬于四等尾礦庫，服務年限20年。主要工程包括基礎壩、排洪隧洞、截水溝、庫內導水系統、庫區防滲、調節池，輔助工程包括尾礦輸送、滲濾液回水設施。

1.2 加高擴容設計方案比選

根據現有地形條件和周邊環境，尾礦庫可加高11m～1394m高程，從技術方面考慮采用上游法和下游法加高均具有可行性，但兩者的經濟性及資金的投入時間具有較大的差別。

1.2.1 上游法加高方案

上游法加高方案主要的建設項目為堆積壩、壩基處理、副壩、防滲系統、排洪系統、截洪溝、回水池、監測系統等，上游法加高方案加高11m，新增庫容為453萬m3，需新征地面積為10畝。上游法加高堆積壩擬采用模袋法筑壩。堆積壩分兩級建設，每級堆積壩高6m，壩頂寬8m，上下游坡比分別為1：2.0、1：3.0。第一級堆積壩建設前，需在基礎壩1371m和1375m高程設置水平排滲管，每級模袋堆積壩實施前，需采用旋流器對尾礦進行分級，粗粒尾礦在壩基礎范圍內排放，排放厚度為2.0m，作為模袋筑壩的施工平臺和模袋壩的基礎層。在該區域修建1#和2#兩座副壩。1#和2#副壩采用土石筑壩，壩頂高程為1394.0m。在庫內新建一套排洪系統，排洪系統采用排水井+排水管方式。排水井采用框架式排水井，井高15m，內徑2.5m，鋼筋混凝土結構。排水管采用圓形排水管、內徑1.5m，總長度約為810m，沿庫區北側山體岸坡建設，其中庫內長度為635m，為鋼筋混凝土結構，庫外至回水池段長度為175m采用DN1500鋼管。防滲層采用4500g/m2鈉基膨潤土毯+1.5mm HDPE土工膜。庫區1394m高層之上新建截洪溝。在基礎壩下游新建容積約1.2萬m3回水池。總投資4325.4萬元。

1.2.2 下游法加高方案

下游法加高方案擬在現有基礎壩基礎之上采用下游法加高11m，新增庫容為462萬m3，如考慮部分筑壩材料在庫內取土，則新增庫容約為487萬m3，較上游法方案多約34萬m3庫容。需新征地面積為37.5畝。下游法主要的建設項目為下游法筑壩、副壩、防滲系統、排洪系統、截洪溝、回水池、監測系統等。基礎壩在現有基礎上向下游加高11m至1394m高程，加高后總壩高為66m，采用土石或者廢石筑壩，筑壩量為51萬m3。在庫內新建一套排洪系統，排洪系統采用排水井+排水管方式。排水井采用框架式排水井，井高15m，內徑2.5m，鋼筋混凝土結構。排水管采用圓形排水管、內徑1.5m，總長度約為635m，沿庫區北側山體岸坡建設，其中庫內長度為460m，為鋼筋混凝土結構，庫外至回水池段長度為175m采用DN1500鋼管。副壩、防滲系統、截洪溝、回水池、監測系統等建設項目與上游法方案基本相同。總投資5087.8萬元。

1.2.3 方案比選結論

在總庫容方面，下游法加高如考慮部分土石材料從尾礦庫區1394m以下取土，則下游法較上游法增加庫容為33.8萬m3，如不考慮從庫內取土，則下游法加高方案較上游法方案新增庫容多約9萬m3；在征地面積方面，上游法方案新增征地面積為10畝，下游法新增征地面積為38畝，上游法方案較少；在投資方面，上游法方案直接工程費、投資和單位庫容投資均優于下游法加高方案，經濟較為合理。綜合上述經濟技術比較，兩種方案新增的庫容接近，上游法加高方案總工程費和單位庫容投資較低，征地面積少，設計推薦上游法加高方案。

1.3 設計方案

本次尾礦庫加高擴容項目主要包括場地平整、堆積壩體、副壩、排洪系統、防滲系統、回水池、監測設施等。設計將原設計要求的1378m～1384m高程采用庫尾放礦調整為壩前放礦。排礦量為4500t/d，壩前均勻放礦，放礦點數量為8個，間距為30m～45m，設計干灘坡度為6‰。尾礦庫由1383m加高至1394m高程，新增總庫容462萬m3，新增有效庫容為487.4萬m3，可延長服務年限約3.9年。尾礦庫原設計有效庫容959.1萬m3，總壩高54m，加高擴容后總壩高為66m，總庫容1421.1萬m3，總有效庫容1302.6萬m3，總占地面積約980畝，屬于三等尾礦庫，壩體級別為3級，最小干灘長為70m。尾礦排放最高高程為1194（1394）m，加高11m。繼續沿用膏體排放工藝，壩前放礦，尾礦庫內洪水通過新增豎井+管道收集至基礎壩下游回水池，正常情況下由浮船泵站回水。庫區1383m～1394m邊坡為新增防滲區域，庫區兩側山體1394m高程以上修建截洪溝。場地清除的土石料等應在場外周邊空地暫存，可用于堆積壩外坡的植草護坡和后期封場覆蓋。采用模袋法加高基礎壩，在東側埡口和原尾礦庫壩頂新增1#和2#副壩。堆積壩分兩級，每級高度為6m，壩頂寬8m，下游坡面坡度為1：3.0，上游坡面坡度為1：2.0。第一級堆積壩壩頂高程為189m，考慮后期沉降，第二級堆積壩壩頂高程為1395m，高出最終壩前放礦標高1m。1#副壩和2#副壩為碾壓土石壩，壓實度為0.95，筑壩材料為土石，壩頂高程為1394.0m，壩頂寬度為5m，壩高分別為9.5m、5m。副壩上下游坡比分別為1：2.0、1：2.5，壩頂采用20cm厚C20混凝土結構層，外坡采用干砌石護坡。原設計尾礦庫基礎壩為一次筑壩，基礎壩按擋水壩設計，庫內雨水經排水斜槽和排水管排出庫外。庫內洪水通過DN500排水管和新建排洪系統排出庫外。本次加高后，壩高和總庫容均接近三等尾礦庫下限，故尾礦庫新建防洪設施設計標準為200年一遇洪水。庫內新建排洪系統采用排水井+排水管方式，沿庫區北側山體建設。庫區北岸和南岸1394m高程之上修建截洪溝。正常情況，尾礦庫滲濾液全部集于庫內，不外排，采用浮船泵將其泵回廠區作為生產用水。加高設計在基礎壩下游和現有調節池之間新建回水池。尾礦庫加高庫容工程，1383m～1394m高程山體邊坡為新增防滲區域，原設計1383m以下防滲施工維持不變。

1.4 工程效果

目前，該尾礦庫加高擴容施工完成運行至今近二年，運行良好，未發生安全事故。建庫以來的例行地下水監測沒有發現過滲漏。尾礦庫為三（四）等尾礦庫，設置有手動位移觀測點。根據觀測，每個平臺標高的浸潤線水位比較穩定，浸潤線受雨季、放礦方式及地點影響較小。尾礦屬于Ⅱ類固體廢物，尾礦庫僅在下游設置有一口監測井，其余監測點均采用庫區周邊的泉眼或井作為監測點。監測指標均滿足《地下水水質標準》（GB 14848-2017）Ⅲ類限值要求，地下水質量較好。

2 黃金尾礦庫設計需要注意的問題

尾礦庫設計階段是尾礦庫能實現工程目標的重要環節，是實現安全穩定運行的前提。因此要把所有問題考慮到，才能很好的實現尾礦庫工程目標。首先，要強化設計前基礎材料收集整理。設計單位勘察設備要選用技術先進且具有良好性能的設備，同時要聘用優秀的工程技術專業人員，把前期資料收集工作放在重要位置，確保收集的資料貼合工程設計，符合設計需要。其次，注重現場考察研究。負責設計單位一方面，要建立健全實地踏勘和考察制度，設計人員和資料收集人員按照制度執行，防止在踏勘和考察過程中出現漏項或踏勘范圍覆蓋不到位導致的數據收集不準確，從而保證了數據和資料來源于實際且準確可靠。另一方面，注重現場施工考察。設計單位人員要到施工現場進行考察和踏勘，研究設計與現場的銜接，發現設計缺陷及時與施工單位進行有效的溝通，根據現場及時修改設計方案，確保設計的最優化。深入現場指導，讓施工方能很好的掌握設計意圖，真正把設計的理念和方案轉化到工程中去，從而保證尾礦庫工程質量。再次，進一步研究和優化設計方案。在設計人員按照完整的設計規范流程完成初步設計方案后，設計單位的審核部門要進一步的研究和審核，強化設計方案研究和優化，在研究和優化過程中，通過多方案必選，選出比較優秀的設計方案，從而保證設計工作的順利開展和有序的進行。

3 黃金尾礦庫安全管理措施

3.1 黃金尾礦庫尾礦壩的安全管理措施

尾礦壩是黃金采選礦山尾礦庫的重要設施，對尾礦庫功能的實現起到至關重要的作用，加強尾礦壩的安全管理是尾礦庫實現穩定運行的關鍵。我們在開展安全檢查時，要有不同的檢查重點，尾礦庫的檢查重點為位移、外坡坡比、裂縫、位移、塌陷、沖溝、沼澤化、滲透水等。隨著礦山的開采，尾礦庫不斷堆積，高度不斷增加，要結合實際修建排滲設施和排水溝開展排查。為了使子壩不受沖刷，在尾礦壩前要均勻放礦，放礦口朝向庫內方向，放礦的支管延伸至灘面高度，為確保沉積灘坡度、灘面高程和干灘長度均衡，不形成沙丘狀，采用輪流放礦的形式排放尾礦。為了壩體內不形成凍層，冬季采用集中輪流放礦的形式開展尾礦排放。做好對壩體下滲水流量和水質狀況的實時監測，如在短時間內滲水量變大或變小，或者有渾濁的現象，要及時開展壩體隱患排查，對排查出的隱患進行整治。

3.2 黃金尾礦庫防洪和排洪的安全管理

對于尾礦庫來說，防洪和排洪的管理極其重要，甚至影響了整個尾礦庫的安全，因此尾礦庫的防洪和排洪管理是一項重要的工作。調洪排洪性能、防洪標準和排洪設施的穩定性是尾礦庫防洪和排洪安全管理的重點。要定期檢查沉積灘面坡度、尾礦庫水位等，根據檢查情況，結合防洪和排洪設施的實際開展調洪演算。經過演算，認真研究最高洪水位、安全標高、灘長是否符合設計的要求，如不符合要求要進行安全技術論證和采取安全技術措施。每年汛期來臨之前要對防、排洪設施開展全方位的安全檢查，對檢查出的安全隱患必須及時采取措施消除隱患，確保排洪設施的排洪順暢可靠。為保證干灘坡度符合設計標準，尾礦庫排放作業要根據設計的尾礦排放流量和濃度進行，如存在坡度不符合設計標準的情況要進行調洪演算，并根據調洪演算情況采取措施進行處理。

3.3 黃金尾礦庫日常基礎管理

在安全管理中，對人的管理也極其重要。尾礦庫管理除了對尾礦壩、尾礦排防洪設施管理之外，尾礦庫的日常基礎管理也是一項重要的工作。日常基礎管理包括日常管理制度的建立，對尾礦庫管理人員和操作人員的管理。日常基礎管理的好壞直接影響尾礦庫能否安全運行。尾礦庫日常基礎管理要確保生產運行管理機制的建立，明確管理機構各部門的職責，在此基礎上，形成尾礦庫完善的管理制度體系，明晰詳細具體的管理和控制要求、相關尾礦庫具體的管理辦法，管理辦法要具有針對性和可操作性。從事尾礦庫作業人員要進行崗前培訓，持證上崗，促進作業人員安全管理水平和安全操作技能水平的提升。建立班組長培訓機制，對班組長實施培訓，從而使班組長進一步更深入了解規章制度和具有較強的安全生產管理能力。加強管理人員的培訓，進一步讓管理人員對尾礦工藝的掌握和熟悉，深入了解相關標準規范，提升管理人員的安全生產管理水平。

3.4 黃金尾尾礦庫運行的安全管理

黃金尾礦庫的安全運行是企業長治久安的關鍵，如尾礦庫發生事故，不僅會帶來環境風險，而且帶來安全風險。安全風險的“防”是關鍵，簡單來說，“防”就是做好尾礦庫的日常運營管理工作。做好尾礦庫安全管理，首先要制定隱患排查計劃對尾礦庫開展日常安全檢查和巡查，全面排查尾礦庫安全隱患，保證尾礦庫灘面平整，無滑坡跡象和出現裂縫現象，排水構筑物設施完好，無堵塞及損害，尾礦庫下部泄流區無障礙物妨害排洪等。其次，按照要求開展應急工作。應急機制是尾礦庫安全管理的重要環節，要結合尾礦庫實際制定相應的應急救援預案，形成應急救援機制。同時要制定周密詳細的應急演練方案，按照要求開展應急演練，開展演練后要對演練存在的問題和效果進行總結和評價，確保應急物資充足，應急設施到位。再次，建立安全管理檔案。制定尾礦庫生產運行檔案和重大危險源管理檔案。檔案重點包括尾礦庫作業計劃，筑壩設計及防洪度汛方案，尾礦庫實測圖，壩體浸潤線的觀測和尾礦庫安全檢查記錄以及筑壩設計及防洪度汛方案、重大危險源評估報告、應急救援預案、應急演練方案、尾礦庫作業計劃等內容。

4 結論

黃金尾礦庫是黃金礦山金礦選出后排出尾礦的貯存場所，尾礦庫工程設計和施工缺陷將會帶來環境和安全風險。尾礦庫加高擴容是尾礦庫達到或即將達到服務年限維持尾礦庫正常服務的一種較為經濟的方法。本文以某黃金尾礦庫加高擴容設計實踐為例,探討了尾礦庫加高擴容方式、尾礦庫設計注意要點及尾礦庫安全管理措施。尾礦庫加高擴容采用上游法加高方案經濟技術效果較好。要使尾礦庫工程設計貼合現場設計，尾礦庫的設計要從基礎材料收集整理、現場勘查研究、研究和優化設計方案等方面加強尾礦庫設計前期基礎工作。尾礦庫安全運行是企業實現高產高效的前提，為保持尾礦庫安全穩定運行，要從尾礦壩、防水排洪、日常基礎管理以及運行管理等方面加強尾礦庫的安全管理。