尾矿库防渗措施的相关分析

尾矿库防渗措施的相关分析

王小阁，王宜将

（中蓝长化工程科技有限公司，湖南 长沙 410000）

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基于环保、安全多方面要求，我国尾矿库监管日益严格，完善的防渗系统是减少尾矿库对环境影响的关键所在。本文摘  要：

首先针对尾矿库防渗要求进行分析，其后从垂直防渗、水平防渗角度出发详细分析尾矿库防渗主要措施，并围绕工程实例探讨了尾矿库防渗方案的应用情况，以期可供参考。

尾矿库；防渗要求；防渗措施；工程实例关键词：

TD926.4󰀃󰀃󰀃A󰀃󰀃󰀃11-5004（2021）10-0245-2中图分类号：文献标识码：文章编号：

我国是一个矿业大国，随着矿业的大规模发展，尾矿产出量一直维持较高水平。我国尾矿处理中，除少部分用于膏体与综合利用，多数采用尾矿库堆存的方法。随着相关环保法律法规与尾矿设施设计等规范的出台，对尾矿库防渗提出了明确要求，严格控制渗漏、污染风险，本文围绕尾矿库防渗措施展开详细分析。

厚度≥1.5m的黏土层防渗性能。尾矿库防渗系统应符合以下要求：①尾矿及尾矿水与周边的地下水、土壤完全隔开；②具有一定物理力学性能、抗化学腐蚀、抗老化以及抗环境变化的能力；③覆盖尾矿库场底与周围边坡形成完整防渗隔离屏障；④设置地下水导排系统；⑤设置固定防渗材料锚固平台、锚固沟；⑥尾矿库场底基础与边坡平整，且不会因尾矿堆载出现不均匀沉降并引发防渗膜损坏。

1 尾矿库防渗要求

尾矿库是矿业发展中的重要组成部分，根据广州绿网环境保护服务中心2018年发布的《全国尾矿库数据分析报告》统计显示，全国尾矿库数量达到了14217个，主要分布在北方，涉及个矿种。随着国家与地方各级主管部门对安全、环保问题的重视，不断开展尾矿库综合整治与闭销库工作，尾矿库数量逐年减少。2020年印发的《防范化解尾矿库安全风险工作方案》中，明确要求在保证紧缺和战略性矿产矿山正常建设开发前提下，全国尾矿库数量原则上只减不增。

对于自然环境而言，尾矿库的威胁主要在于存储的矿物废料存在不同的危险，如：腐蚀性、毒性、易燃易爆性、放射性等。针对不同尾矿需针对性的开展尾矿库建设工作，尾矿首先按国家规范鉴别是否属于危险废物，若属于危险废物，需按专门危险废物管理和处置规范处理，本文不再赘述。现针对一般工业固体废物的尾矿进行分析，根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）可将其进一步分为第Ｉ类、第Ⅱ类一般工业固体废物。结合《尾矿库设施设计规范》（GB󰀃50863-2013）（以下简称《规范》）要求，Ⅰ类尾矿库存储的尾矿对环境不产生污染，因此规范中未提出防渗要求；针对Ⅱ类尾矿库提出了具体的环保防渗要求，以免对地下水、地表水以及土壤产生污染，同时也防止地下水进入尾矿库。同时，《关于印发深入开展尾矿库综合治理行动方案的通知》中，也明确提出新建尾矿库库底需硬化并防渗。

根据《规范》要求，Ⅱ类库的库底与周边必须具备一层可靠防渗系统，防渗性能相当于一层饱和渗透系数≤1.0×10-7󰀃cm/s、

2 尾矿库防渗主要措施

根据尾矿库渗漏情况分析，可将其分为三种渗漏类型，分别是临谷渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏等。其中，临谷渗漏可通过科学选址避免，尾矿库库区两岸山体与沟底形成的整体可作为阻水通道，避免尾矿水向临谷与深层地基入渗；针对坝基渗漏与绕坝渗漏问题，必须合理选择垂直或水平防渗措施，或是两者结合的防渗体系，下文主要针对相关防渗措施展开分析。2.1 垂直防渗措施

尾矿库垂直防渗系统的设置目的在于阻断水平流向的地下水流、污染物朝着四周扩散。当尾矿库工程地质、水文地质条件相对较好时，即：场地底部分布有不透水层、或厚实的弱透水层，需将垂直防渗系统嵌入相对不透水地层至少2.0m，以达到环保防渗要求，如下图1所示为坝下垂直截渗示意图。因此，在尾矿库建设中，垂直防渗措施的运用可较好的应对坝基渗漏、绕坝渗漏问题，但是不适用于存在临谷渗漏风险的尾矿库。

图1 坝下垂直截渗示意图

结合尾矿库实际情况，可对以下几种防渗措施进行选择，如：坝下帷幕灌浆防渗措施；坝下塑性混凝土防渗墙防渗措施；坝下“上墙下幕”防渗措施（截渗坝＋上部混凝土防渗墙＋下部帷幕灌浆）。为保证坝肩防渗效果，可在坝肩部位设置灌浆平硐，

2021-05收稿日期：

王小阁，女，生于1982年，湖南长沙人，硕士研究生，高级工程师，作者简介：研究方向：尾矿库设计。

坝肩、坝基帷幕形成整体，有效防止绕坝渗漏问题的产生。2.2 水平防渗措施

尾矿库水平防渗系统的设置目标为全库防渗，确保全库区尾矿水不外渗，可用于存在临谷渗漏风险的尾矿库。在尾矿库水

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3.3 尾矿库防渗工程量与投资

本项目防渗面积共计44万m2，主要工序包括库区开挖整平、库区硬化、地下水导排、防渗层铺设等，据估算（表1）防渗投资共计达到3󰀃762万元。

表1  防渗工程量与投资计算结果

序号

类型

规格—

————6.3mmφ560mm×50.8mφ560mm×50.8mφ355mm×32.2m

——44万m2500g/m2厚5cm——数量5万m320万m334万m34万m2

—18万m20.9万m0.12万m0.7万m13万m3—88026万m27万m22万m3

—投资（万元）

5060034012100272010301503901300400155251460平防渗工作中，可根据实际情况选择不同的材料，包括：黏土等天然材料；土工膜、复合土工膜、钠基膨润土毯等土工材料。近些年，防渗土工材料凭借着防渗性能好、施工方便、经济性好等优势，得到了大规模的推广应用。

此外，垂直防渗与水平防渗系统的结合应用，可全面保证尾矿库运行安全性、环保性，具体防渗系统布置如下图2所示。

图2 坝下垂直+水平防渗示意图

耕土、腐殖土

石方开挖库区开挖整

平硬化土方开挖

整平碾压硬化合计

复合土工排水网地下水导排主管

地下水导排

地下水导排支管碎石合计

膨润土防水毯土工布喷混凝土粉质粘土合计3 实例探析尾矿库防渗方案的应用3.1 工程概况

本项目为某尾矿库，南、北、西三侧分布有山脊与周围水系隔离，尾矿库的汇水面积共计5km2，地表水进入沟谷后的朝着下游河流排泄。沟谷整体呈NW-SE走向，直至沟口地段转为，沟谷开阔，沟长6km左右，拟建尾矿库初期坝位选择在沟谷中部地段，与下游沟口河流相距3.2km。经由工程地质勘察显示，尾矿库坝位属稳定场地，适宜建库。

3.2 尾矿库防渗方案

结合尾矿库工程地质情况，制定了如下防渗方案：3.2.1 库区平整、硬化（1）库底：尾矿库库底第四系覆盖层较厚、无软土层，不会引发变形、损坏防渗层。对此，将库底表层植被清理干净后，平整场地并碾压后，达到硬化目的。

（2）边坡：尾矿库边坡第四系覆盖层较薄，局部存在岩层出露的情况。对此，将第四系覆盖层清除，并根据防渗层敷设实际要求开挖削坡；局部无法直接敷设防渗层的位置，喷射混凝土防护、平整后，敷设防渗层；边坡每隔10m高程开挖防渗材料锚固平台，锚固平台宽度为3m、4m（间隔布置），开挖坡度不陡于1∶1.5。

3.2.2 水平防渗措施

本尾矿库全库区拟选用钠基膨润土防水毯设置水平防渗系统，防渗系数＜1×10-9cm/s，具体防渗措施如下：

（1）库底地下水导排系统：本项目库底清基后，部分区域分布第四系角砾层，透水性较好，铺设厚度300mm的碎石层，以此形成地下水导排层；库底顺坡设导排盲沟，共计3条，分别位于库内左、中、右位置，导排盲沟内铺设DN500开孔管。（2）边坡地下水导排系统：本项目在地下水集中渗出地段铺设复合土工排水网，库区支沟内设导排盲沟、支管，并与库底主管相连，铺设DN500开孔管。

（3）防渗材料铺设：本项目采用的是钠基膨润土防水毯，库底碎石层上铺设厚度300mm的细粒土，形成膜下保护层；边坡复合土工排水网可直接作为膜下保护层，其他区域铺设500g/m2土工布。

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防渗

4 结语

综上所述，尾矿是矿山工业固体废物的一种，为避免一些灾难性安全、环保事故的产生，尾矿库必须制定完善的防渗方案。在尾矿库防渗体系构建时，需根据的库区情况、可能存在的渗漏类型等，合理选择防渗措施与防渗材料，发挥环保防渗、降低渗透破坏风险、减小坝基渗流等作用，保证区域尾矿库可靠运行，避免对周边环境产生污染。

参考文献

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徐宏达,杜玲英,徐洁.尾矿库安全问题探讨[A].中国冶金矿山企业协会.第六届全国尾矿库安全运行与尾矿综合利用技术高峰论坛论文集[C].中国冶金矿山企业协会:中国冶金矿山企业协会,2014:5.

郭争争,管俊芳,陈菲,贺贤举,王飞,钱玉鹏.膨润土防水毯应用进展[A].建筑材料工业技术情报研究所.2019年中国非金属矿科技与市场交流大会论文集[C].建筑材料工业技术情报研究所:建筑材料工业技术情报研究所,2019:6.王钰,强怡星,杨海瑞.基于Visual󰀃MODFLOW的某尾矿库地下水污染模拟[J].水资源与水工程学报,2015,26(05):93-99.

焦云乔,郑学鑫.土工膜与混凝土结构焊接连接在尾矿库防渗工程中的具体应用[J].工程建设与设计,2015(04):115-116+119.[2]刘永涛,赵文君.浅谈第Ⅱ类尾矿库防渗及生态修复设计[J].当代化工研究,2016(11):105-106.

张德洲.玉龙沟尾矿库基底处理对防渗施工的影响[J].中国矿山工程,2014,43(06):25-27+42.

王荣林,吴小刚.坝体防排渗工艺在青山尾矿库的应用[J].现代矿业,2016,32(05):194-196.

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