浅谈第Ⅱ类尾矿库防渗及生态修复设计

＊刘永涛赵文君

（1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州 550081 2.贵州省林业科学研究院 贵州 550005）

浅谈第Ⅱ类尾矿库防渗及生态修复设计

＊刘永涛1赵文君2

（1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州 550081 2.贵州省林业科学研究院 贵州 550005）

随着社会需求的日益增强，矿业在我国得到了长足发展，但矿物加工过程中产生的尾矿，占用了大量的土地并对当地生态系统造成了一定程度上的破坏，特别是第Ⅱ类尾矿库，其堆存的固体废物往往含有酸、碱及放射性或重金属元素等物质, 这些物质会通过水体对周边环境造成污染。防渗系统是第Ⅱ类尾矿库极其关键的组成部分,它能有效的将尾矿库内的尾矿及矿浆水与周边土壤隔离,防止环境的污染。尾矿库闭库后采取行之有效的生态修复措施，对于降低污染，保护周边环境也具有积极的作用。本文重点探讨了环保防渗系统中防渗层的结构设计，同时对第Ⅱ类尾矿库闭库后污染防治及生态系统修复设计进行了探讨。

第Ⅱ类尾矿库;防渗;生态修复

尾矿库是堆存矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所，也是一个具有高势能的人造泥石流危险源和环境污染风险源。随着国家环保要求的不断提高和人们环保意识的不断增强，尾矿库的环保防渗问题和尾矿库闭库后生态修复问题日益得到重视。目前我国关于尾矿库的专业设计规范对环保防渗设计内容表述较为宽浅，尾矿库生态重建的研究也还有很大空间。因此，尾矿库的环保防渗设计和生态修复设计是一个值得探讨的课题。

1.尾矿库的分类

根据堆存尾矿性质的不同，可以将尾矿库划分为三类，其中堆存第Ⅰ类一般工业固体废物的尾矿库为Ⅰ类库，堆存第Ⅱ类一般工业固体废物的尾矿库为Ⅱ类库，堆存危险废物的尾矿库为危险废物库。

由于Ⅰ类尾矿库存储的尾矿不含有或者含有的有害物质对周边环境影响较小，故没有环保防渗要求。而第Ⅱ类尾矿库中堆存的尾矿对周边环境具有一定的危害，需要采取防渗措施,防止其对周边水体和土壤造成污染。储存危废的尾矿库需按照相关规范要求做特殊的处理。

2.第Ⅱ类尾矿库防渗设计

第Ⅱ类尾矿库防渗最基本的目的是防止渗滤液的渗漏而对周边环境造成危害，当场地条件不具备自然防渗要求的情况下，需采用人工材料进行防渗，结合相关规范及工程实践，第Ⅱ类尾矿库可参照以下要求进行防渗设计。

(1)基础处理

①基础应平整、压实、无裂缝，表面应无积水及尖锐杂物；②基础层结构须稳定，边坡坡度一般控制在1∶2.5以下，否则需增加保护层；③若库盆内存在破断层、碎带、落水洞及其他不良地质问题，需进行处理；④若地下水水位较高，需采取措施对地下水进行引排；⑤基础需分层碾压，压实度一般不小于93%，回填区压实度一般不小于90%。

(2)防渗衬层一般可分为单层衬层和双层衬层结构。一般情况下采用单层防渗结构，当场址下游存在环境敏感点时，可采用双层防渗结构。

①单层衬层防渗结构及设计要求

A.结构层次从上至下一般分为防渗层、基础层和地下水导排层。

B.单层衬层防渗结构设计可参照如下要求：

a.采用 HDPE 土工膜作为防渗材料，HDPE 土工膜厚度一般不小于1.5mm；b.HDPE土工膜下采用压实粘土作为保护层，压实系数同地基层，厚度不小于60cm，当堆存固废颗粒粒径大于1cm时，膜上应增加一定厚度的土工布作为保护层；c.应杜绝在压实粘土中顶面出现较大砾石颗粒。

②双层衬层防渗结构及设计要求

A.结构层次从上至下为主防渗层、检测层、次防渗层、保护层、基础层和地下水导排层。

B.双层衬层防渗结构设计可参照如下要求：

a.主、次防渗层均采用HDPE土工膜作为防渗材料，主防渗层土工膜厚度小于1.5mm，次防渗膜厚度不小于1.0mm；b.HDPE 土工膜下采用压实粘土作为保护层，压实粘土压实系数不小于93%，厚度不小于60cm；c.检测层可采用复合土工排水网或一定厚度的粗颗粒料；d.压实粘土中顶面不含有砾石颗粒。

(3)锚固系统

①锚固可采用锚固沟型式，且每隔10～20m设置一锚固平台。②锚固沟采用矩形断面，断面尺寸大于0.8 m×0.8 m，且距离边坡边缘不小于1.0m。

(4)地下水收集导排系统

当场址区地下水位对防渗工程可能会产生影响时，应增加地下水导排系统。

一般情况下，地下水导排系统采用以下几种形式：

①地下盲沟：在防渗系统下部布设盲沟，盲沟内填充碎石、粗颗粒料等填充物，盲沟具体尺寸、间距、埋深和坡度可根据渗流计算确定；②碎石导流层：为防止淤堵，在碎石层两侧铺设反滤层，碎石层厚度一般应大于30cm，碎石粒径一般在（1～3）cm；③土工复合排水网导流层：其导流原理同碎石导流层，其具体规格应根据地下水的渗流量及堆渣高度确定。

(5)防渗膜的材质、铺设及焊接要求

①HDPE防渗膜的性能要符合GB/T17643的要求，其密度要大于0.94g/cm3，厚度不小于1.5mm，渗透系数不大于1×10-13g·cm/cm2·s·Pa。②防渗膜铺设要平坦，边坡须进行锚固，尽量避免构筑物穿插。③防渗膜焊接时接缝最好平行于拉应力大的方向，坡度大于10%的坡面和坡脚1.5m范围内尽量不要有横向接缝，斜坡上铺设时不要出现水平方向接缝，其接缝应从上到下，接缝尽量设在平面处。

3.生态修复设计

生态修复指在人工条件下对原有破坏生态环境进行恢复、重建和修整使其更符合社会经济可持续发展。矿区生态修复不仅仅简单地对原生态环境进行人为的恢复，还要进行修整、重建，符合社会发展的需要。

(1)尾矿库的基质改良技术

因尾矿性质不同，而需采取不同的基质改良方法。对于酸性尾矿，通常采取与石灰进行混合的方式进行处理；对于碱性尾矿，可采用氯化钙、石膏等作为调整剂进行处理。对于含有重金属元素的尾矿，可采用污染原位控制的方法进行整治，原位控制的原理是在尾矿表层混合一层能与重金属反应而固定的物质，降低重金属的扩散。根据相关研究，猪粪、石灰、蘑菇渣等多种材料及耕植土混合煤渣或粉尘都能较好的改良铅锌尾矿库环境，含铁铅物质的赤泥也能够较好的对重金属污染土壤进行治理。

重金属固定后，可采用覆土或者基质改良的方式进行尾矿库的整治，为后期植被恢复做准备。

在尾矿表面覆盖一层耕植土壤,为植被恢复创造条件，土层厚度一般根据尾矿库的恢复利用方向确定。若恢复成农业用地或者林地，覆盖的土壤一般要控制在50cm以上，若恢复成草地或则灌木林地，覆土厚度一般在30cm左右。

经研究发现，在尾矿基质中添加生物或微生物，对尾矿环境也具体较好的改良效果。通过植物与微生物耦合下的生物矿化与生物团聚作用，使尾矿渣生物毒性迅速消失，动植物群落建立，污染物向周边环境释放迁移率大幅降低。菌根真菌联合植物与微生物修复是国内较通用的技术，即把重金属耐性植物接种菌根真菌或直接利用细菌和微生物固定、抽取土壤中的重金属来修复污染土壤。如球囊菌门的菌以及丛枝菌根真菌基因Glomus，可用于重金属污染环境的改良。另外，土壤中蚯蚓可增加土壤中有效态重金属的含量，从而能够使植物更多的吸收土壤中的重金属。

(2)植物的筛选与种植

在尾矿上种植重金属耐性植物及豆科固氮类植物，利用植物根系来累积重金属或改变重金属形态，减少尾矿重金属毒性，降低重金属向周围环境转移，增加土壤中有机质含量，改善动植物生存空间，为土壤中微生物提供生存繁衍的环境，可有效减少对周边环境的污染程度。尾矿库生态修复植物应结合尾矿的恢复方向，选择抗逆性强、耐瘠薄、能够吸收或者固定有害元素的植物，特别是在重建初期应重点考虑乡土植物作为先锋植物。经研究发现，豆科及禾本科植物可作为优选先锋植物，如紫花苜蓿、三叶草等禾本科植物具有很强的固氮能力，能有效增加土壤中氮含量，有效改良尾矿环境，这些绿肥植物更替后，可增加土壤中有机质含量，提高土壤的孔隙率。也有些植物生命力强、生物量大，对重金属有较强的抗性，且具有一定的吸收固定作用，如沙棘、紫穗槐、刺槐、黑麦草、夹竹桃等。另外，植物筛选过程中要注重物种多样性，使用混合种，建立乔、灌、草、藤多层配置格局，逐渐形成自维持生态系统。

4.结语

防渗系统设计是在设计第Ⅱ类尾矿库时的关键一环，对于保障尾矿库安全，防治发生污染事故具有非常重要的作用。生态修复设计植物生境的形成及生态系统的建立能有效控制尾矿库后期污染，极大改善水域、土壤、大气等生态环境。相关设计人员应提高环境保护意识，结合尾矿的不同性质及当地的地质环境条件，采取有针对性的设计方案，真正做到因地制宜、因害设防、预防为主、效益优先。

[1]G18599-2001,一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准[S]．国家环境保护总局．

[2]DB52/865-2013,贵州省一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准[S]．贵州省环境保护厅．

[3]赵英姿．浅谈尾矿库防渗措施与生态重建[J]．矿业工程,2007, 6(5):55-57．

[4]沈楼燕,林武．尾矿库环保防渗措施设计问题探讨[J]．中国矿山工程,2009,10(38):47-49．

[5]李斌．尾矿库环保防渗措施设计探讨[J]．有色冶金设计与研究,2009,30(1):10-11．

[6]邹莲花,王赣江,葛鑫．金属矿山固体废物的鉴别与处置方法探讨[J]．有色冶金设计与研究,2007,23(3):50-54．

刘永涛（1982～），男，中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，研究方向：环保设计及生态修复设计。

(责任编辑 牛玉娟)

Discussion of the Seepage-proofing and Ecological Remediation Design for the II Type of Tailings Pond

Liu Yongtao1, Zhao Wenjun2

(1. Guiyang Engineering Co. Limited, Power Construction Corporation of China, Guizhou, 550081 2.Guizhou Forestry Academy, Guizhou, 550005)

With the increasing of social demand, mining industry had got substantial development in China, however, the tailings produced during the process of mineral processing occupied a large amount of land and caused a certain degree of damage to the local ecological system, especially for the Ⅱ type of tailings pond, the storage of its solid waste often contained acid, alkali and radioactive or heavy metal elements, which substances will cause pollution to surrounding environment through the water. Seepage-proofing system was the extremely key part of the Ⅱ type of tailings pond and it can effectively isolate the tailings and ore pulp water in tailings pond from the surrounding soil and prevent the environmental pollution. After the tailings pond getting closed, taking the effective ecological restoration measures had a positive role in reducing pollution and protecting the surrounding environment. This paper mainly discussed the structure design of seepage-proofing layer in environmental seepage-proofing system, and also discussed pollution prevention and treatment and ecological system modification design after the Ⅱ type of tailings pond getting closed.

the II type of tailings pond；seepage-proofing；ecological remediation

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