某銅礦山污水調節庫的設計與使用

〔摘 要〕針對銅礦山酸性水污染治理需求，以江西省永平銅礦為例，系統分析了礦區污水來源、分布特征及現有調節庫的處置能力。通過優化調節庫布局、改進防滲體系，結合管網優化與分階段生態修復，構建“設施擴建—管網優化—生態修復”綜合治理模式。優化后，該礦新增了5#、6#、7#調節庫，總庫容提升至2.078×106 m3，主要防滲體系都設置2 mm高密度聚乙烯薄膜。結果表明：改造后酸性水收集效率明顯提升，外排污染負荷顯著降低，形成“地表截流—梯度調蓄—生態修復—滲濾管控”全生命周期治理框架，為高污染風險礦山的環境治理提供了可推廣的技術路徑。

〔關鍵詞〕坑采礦山；井下排水；廢水調節庫；有效庫容；處理規模

中圖分類號：X753 " 文獻標志碼：Ｂ " 文章編號：1004-4345（202５）0１-00４２-0４

Design and Application of Wastewater Regulating Reservoir in a Copper Mine

XIAO Lixing， YU Guoping， WANG Jingwei， LI Daoming

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" In response to the demand for acidic water pollution treatment in copper mines， taking Jiangxi Yongping Copper Mine as an example， this study systematically analyzed the wastewater sources， distribution characteristics， and treatment capacity of existing regulating reservoir in the mine area. A comprehensive treatment model of \"facility expansion-pipeline network optimization-ecological restoration\" is constructed by optimizing the layout of the regulating reservoir， improving the anti-seepage system， and combining pipeline network optimization with phased ecological restoration. After optimization， the mine has added 5#， 6#， and 7# regulating reservoirs， with a total storage capacity of 2.078×106 m3. The main anti-seepage system is equipped with 2 mm high-density polyethylene film. The results show that the collection efficiency of acidic water is significantly improved after the renovation， and the externally-discharged pollutant load is significantly reduced. A full life cycle treatment framework of \"surface interception-gradient regulation-ecological restoration-infiltration control\" is formed， which provides a scalable technological path for the environmental governance of high pollution risk mines.

Keywords" underground mining mine; underground drainage; wastewater regulating reservoir; effective storage capacity; treatment scale

1" "工程概況

永平銅礦區位于江西省上饒市鉛山縣永平鎮，地理坐標位于東經117°44'59″～117°46'20″，北緯28° 10'50″～28° 12'32″，中心位置地理坐標為東經117° 46'00″，北緯28°12'00″。該礦區西北距鉛山縣城23 km，距江銅公司總部約240 km，東北距上饒市46 km。區內橫南鐵路縱貫南北，并在礦區內設有貨運站；寧上高速公路（G1514）與橫南鐵路近于平行，礦區距鵝湖高速入口15 km，交通條件便利。

2006年9月，永平銅礦完成了露天轉地下開采技術改造工程初步設計。于2007年開工建設，其中地下開采于2010年下半年達到設計產能，規模為

5 kt/d。此后，露天開采規模由 10 kt/d降為5 kt/d，形成了“井下—露天協同開采”的方案，二者共同實現10 kt/d的生產能力。然而，該礦露采只服務到2023年，此后轉為單一地下開采，直至2026年。目前，礦山由露天采場、井下開采巷道、采礦工業場地、選廠、排土場、尾礦庫、炸藥庫、污水處理和行政生活設施等組成，總占地面積為13.44 km2。各設施具體位置如圖1所示。

1.1" 清污分流系統現狀

永平銅礦持續推進堆置場排污分流系統的改進，但由于該礦建設初期的環境保護理念與現行國家環境保護標準存在一定差距，加之堆置場數量眾多、分布廣、占地面積大，且仍處于持斷置換過程中，導致治理難度較大。例如，受土地征用困難、建設難度制約，周邊較大范圍內的清水截流工作不夠徹底，部分清水混入酸性水調節庫中，使水質酸化加?。煌瑫r，污水處理廠的運行費用增加，也造成了污水處理廠的庫容不足，無法充分利用其調節作用。已建的酸污水采集設備長期受酸水侵蝕，出現了設備損壞和溝渠沉積等問題，污水處理效果不佳。由于排土場改造，原規劃建設的部分調節庫淤積嚴重，無法發揮調節作用。各個地區應根據已有的調節庫對酸水進行合理地采集計劃。采坑和排土場初始匯水面積分布見圖2。

1.2" 東部、南部排土場清污分流現狀

當前，東排土場北側原有山體，東1號壩～東3號壩和4#酸水調節庫周邊原有山體，南2號壩、南5號壩、南堆西側原始山體，周邊天然山坡等的地表徑流未被獨立攔截排放，而是匯入酸性水調節庫與排土場產生的酸性水混合成污水。南部導流明渠自南2號壩至4#酸水調節水庫，全長2 km。除接收南2#壩、南5#壩外的酸性水外，還會對周邊較大范圍內非污染地區的降雨入滲進行收集，這增大了調節庫的調蓄壓力與治理費用。

以往的礦山廢棄地生態修復工程中，由于未將其納入生態修復和排水工程體系，導致斜坡坡度較大且未增設排水階梯。這不僅造成了排土場坡拉溝，影響了生態環境的穩定性，而且對今后邊坡綠化后的降雨徑流也無法實現污水的凈化和分離。

南1#酸性水調節庫溝尾的渣土被堵渣墻阻擋，未在其內排土。但受民間“洗海綿銅”的影響，導致攔渣墻被破壞，存在少量酸性水泄漏的情況，影響了南1#酸性水調節庫水質。因此需要在打擊洗海綿銅的基礎上，修補攔截酸性水的攔渣墻，以保證南1#庫的清水外排。南2#酸性水調節庫基本上已經被排泥填塞，需對其進行覆蓋和綠化，并通過盲溝、酸液集溝等方法收集酸液，最后通過管線輸送到4#酸水庫。由于該礦區南5#酸性水調節庫所處山谷內的堆置場剛進場即結束作業，因此只有尾段受到堆置場的影響沒有達到標準。該工程產生的污水無法分別集中處理，直接排入南五號壩水庫或向南邊的導流槽排放，導致清水和污水同時排放，使污水總量大幅增長。對于庫尾酸廢水，必須分別進行截流和導流。南7#酸性水調節庫未受到排土活動影響，庫內水質符合清水外排標準，但目前庫內清水仍會溢流進南引水明渠，最終進入4#酸性水調節庫，增加污水量。調節庫布置圖見圖3。

2" " 酸性水收集過流和排洪計算

根據收集的鉛山縣40年暴雨資料及《江西省暴雨洪水查算手冊》（2010年）分析計算，表1列出了將暴雨情況詳細至24 h的暴雨參數。

2.1" 洪峰計算公式

3" "清污分流規劃布置

目前，由于西排土場1#、2#、3#酸性水調節庫具有一定的調節容量。其中，1#和2#酸性水調節庫的容量是3#酸調整庫的4倍左右，而1#、2#酸性水調節庫僅收集了1/3區域產生的酸性水，其余部分需由3#酸性水調節庫完成。因此，在優化酸性水調節庫的同時，還要兼顧多個酸性水調節庫之間的協調運行。

3.1" 南、東排土場和采坑酸性水調度

目前，能對東、南排土場（圖3）和采坑酸性水進行調節的僅有4#酸性水調節庫，東、南排土場坡腳下游多數調節庫未能起到調節作用，因此需要把南、東排土場的主要酸性水調度到4#酸性水調節庫，設計采用南排土場250污水溝和東排土場污水溝把兩個排土場半坡以上酸性水直接排往4#酸性水調節庫。另外，在現有東1#壩下游新建5#酸性水調節庫，收集調蓄東排土場污水溝高程以下區域酸性水。南排土場250污水溝高程以下酸性水從南2#壩和南5#壩區域泵送往4#酸性水調節庫。

3.2" 西排土場的酸性水調度

鑒于西排土場坡腳區的1#、2#、3#酸性水調節庫中，1#與2#酸性水調節庫已經連通且容量達到最大，而3#酸性水調節庫的實際可用庫容很少，本項目擬將3#酸性水調節庫與新建的7#酸性水調節庫相連接，并在劉家田壟上設置分池和分流溝[6]，以優化西排土場180#酸性水調節庫與3#酸性水調節庫之間的水流關系，實現對酸性水的合理調配，并避免溢流。同時，在劉家田壟處設置分池和分流溝，使該區域的水流的水能夠有選擇地排入1#、2#酸性水調節庫或3#酸性水調節庫。

3.3" 排土場無調節區域規劃

目前，天排山、護架山、南上排土場、西北排土場等排土場所匯集的酸液直接排入120分水池，無任何調節庫容。在強降雨時，這些分水池內的酸液極易溢出。為此，新建了6#、7#酸性水調節庫，共同承擔未調節區的酸性水的調蓄。6#酸性水調節庫與120分水池的溢流堰通過連通溝和穿路箱涵相連，6#、7#和3#酸性水調節庫相互毗鄰，通過連接渠或管道等將其連通，從而提高整體的調蓄能力。

3.4" 西廂嶺排土場酸性水規劃

北部西廂嶺堆置場位于1條單獨的溝谷內，已修建1處攔渣壩。在攔渣壩的下游分別設置2個調整池，總調節容積6 000 m3。然而，按洪水控制指標計算，現有調節水池已不能滿足水質要求。因此，在原有調節水池旁，新建1個以鋼筋砼為主體的新調節池，新增20 000 m3的調蓄量。

3.5" 排土場酸性水收集遠期規劃

酸性水體的采集分為地面采集和地下采集兩個階段。地面采集過程也經歷了從生態修復的前期，到后來生態修復穩固提高階段轉變為僅收集含有酸性地下水[3]。

1）生態修復的前期。因采場地區土質特點，氧化和降雨后的泥土會產生含有重金屬的酸性水。因此，在生態修復前的地區，所有廢水均需按照規范進行收集和處理后再排放或再利用。由于排土場規模較大且無法進行再生態修復，現已有較好的實驗結果支持不含土壤或少土壤的植被修復方案。通過增加植被對地表進行逐級改造，改善堆體表層徑流，逐漸達到排放標準。該方案既控制了大型排土場的生態修復費用，又大幅減少了上覆土層厚度，避免了大規模挖掘對周圍其他地區的影響[4]。

2）生態修復穩固提高階段。當生態修復項目達到一定程度時，首先通過生態修復防治土壤侵蝕，降低地面徑流中的懸移質；同時減少被侵蝕后暴露的被污染的巖石和土壤；經過多年雨水沖刷和廢水收集處理，地表徑流的污染水平逐漸降低。其次生態系統的交替以及凋落物等的分解生成有機物，構成新的土層，既能減少地下滲漏，又能逐漸隔離被污染的土壤，改善地表徑流質量，達到排放標準。在此情況下，經充分監測、評估和論證或審批后，地表徑流可在控制下直接排放[5]。

3）地下收集階段。雖然地表徑流在一段時間后可能達到排放標準，但其對地下水的污染風險可能性仍然較大。地下水污染治理的時間較長，遠超合理建設周期。然而，對地面徑流的有效治理和收集是確保其達到排放標準的前提條件[6]。本文認為，僅采用植被修復無法解決礦山地下水污染問題。若不采取有效的防滲措施，簡易植被可能因滲漏和滑坡等造成破壞和退化。因此，需在排礦邊坡坡腳、酸性水庫攔渣大壩上游等部位布置滲濾集盲溝，將進入邊坡的酸性水通過排滲管引入酸性水調節庫。滲漏集流帶用礫石或小石子回填，并收集至塑料管中。排土場坡腳的滲水收集盲溝結構見圖4。

4" "銅礦山污水調節庫的使用

當前1#～4#酸性水調節庫的總庫容為1.576×106 m3?？鄢苓吔睾闇贤饷娣e，排土場區域的總匯水面積約5.335 km2，礦里的酸性水處理能力是4.0×104 t/d。

根據本項目的設計內容及現狀需求，最后以100年一遇暴雨強度調控容量為目標，明確目前酸性水調節庫庫容及酸水處理規模都存在問題，亟需提高酸性水調節庫庫容和酸水處理規模。針對永平銅礦排土場地質條件，在礦區增設5#、6#和7#3座酸水調節庫，詳見表2。

由于排水場淋溶后的酸性水體一般pH值為2～3，加之浸出后的廢水在進入排土場后，會持續釋放出有毒、有害的重金屬，造成調節庫蓄酸超標。為此，按照《有色金屬工業環境保護工程設計規范》的規定，將新建的5#、6#、7#酸處理池的主要防滲體系都設置2 mm高密度聚乙烯薄膜，同時，對現在的1#、2#、3#、4#酸性水庫進行防滲改造，使其符合設計規范要求。改造前、后的1#、2#酸性水庫展示見圖5、圖6。

5" "結論

本研究通過系統分析永平銅礦酸性水污染問題，提出以“設施擴建—管網優化—生態修復”為核心的治理體系。新建調節庫與改造工程顯著提高了整體庫容與集水效率，結合分階段實施的生態修復策略（初期截污、中期固土、遠期滲濾），有效實現源頭控污與長效治理。實施后，礦區酸性水收集和調節能力得到全面提升，外排污染顯著減少，污水泄露風險基本消除，形成了“地表截流—梯度調蓄—生態修復—滲濾管控”全生命周期治理模型。建議后續加強地下滲流動態監測，并探索智能技術應用，進一步鞏固治理成效，為同類礦山污染治理提供參考。

參考文獻

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