铝土矿山排泥库环境风险分析及防范措施

2019-06-11杨少辉

世界有色金属 2019年7期

杨少辉

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410000）

广西是我国重要的铝土矿资源基地，资源储量约占全国总储量的1/4，矿石质量好，大部分矿体裸露地表，开采技术条件简单，主要分布在桂西的平果、田阳、德保、靖西等市县。随着经济持续发展和矿产资源的不断开发利用，铝土矿洗选泥浆的产生和堆存量也与日俱增，用于堆存洗矿泥浆的大型排泥库数量逐步递增。

铝土矿洗矿泥浆含水率高，堆排工艺和贮存环境导致排泥库内泥浆在自然堆积条件下难以排水固结[1]，排泥库的特性导致其成为人造泥石流重大危险源[2]，在世界93种事故、公害的隐患中，排泥库事故名列第18位[3]。广西地处岩溶发育地区，气候具有汛期长、强降水多、雨量大等特点，因此，铝土矿山排泥库的安全运行至关重要。本文以广西某铝土矿山采选工程为例，分析研究了排泥库在运行期间可能出现的环境风险，并针对风险提出了防范措施，以有效避免或减少排泥库风险事故发生，最大限度降低事故危害。

1 矿泥性质

铝土矿洗矿工艺过程不添加任何药剂，而且矿石本身亦无易溶性有毒有害物质或组分，其悬浮物主要是原矿中筛洗下来的粘土和一些细小的矿物颗粒；含泥废水经高效浓密脱水后，上部澄清液可循环使用，浓缩底流（矿泥）排入排泥库。泥浆的主要成分是泥质土壤和一些细颗粒的含铝、铁、硅的矿物，矿泥极细，尤以粘、胶粒含量高。类比某矿山排泥库的矿泥性质，干泥密度：2.74t/m3，天然容重为1.05t/m3，矿浆浓度：30%，根据检测结果可知（见表1），洗矿厂矿泥属于第Ⅰ类一般工业固体废物。

2 排泥库风险事故原因分析

能够诱发威胁排泥库安全运行的有自然因素、设施因素和人为因素，按事故诱发原因将排泥库事故类型分为以下三类。

2.1 自然因素造成排泥库事故

自然因素主要包括地形、地质条件的影响，排泥库区水文气象条件的影响，泥浆性质及地震的影响。自然因素属于不可抗力，这类原因造成的排泥库事故具有随机性。

表1 矿泥毒性浸出实验结果

2.2 设施因素造成排泥库事故

排泥库系统包含排泥堆存设施、排水设施及排洪设施等。这些设施对排泥库的安全运行具有相当重大的影响，任何一部分设施失效，哪怕很微小，都会引发严重的污染事故。监测这些设施的仪器工作精度、运行状态是否良好及其技术完善程度，也对排泥库安全有重大影响。

2.3 人为因素造成排泥库事故

人是排泥库系统运行的主体控制因素。人为因素包括基于技术水平、社会责任的设计、施工与管理等方面。即从人对排泥库重要性的认识，技术水平的高低，治理措施是否得当，是否造成排泥库病害和险情等几个方面出发，确定是否按规范进行设计、是否按设计进行施工、并保证施工质量等，以及是否按法律法规进行科学管理等一系列问题。综合分析，正是有了以上几种类型的原因，才会引发造成排泥库事故风险因素的存在、滋长和扩大。以上各种类型原因，往往是相互交织在一起的，互相影响，共同作用，最终导致事故发生。

3 排泥库环境风险分析

对排泥库工程所涉及功能单元中的主要生产设施潜在的危险性进行识别，主要环境风险为垮坝、库区岩溶塌漏及排泥库输泥管线泄漏。如表2所示。

3.1 排泥库垮坝事故风险

排泥库的设计和建设应采取有效的防洪措施，库区和大坝均按500年一遇洪水设计，坝体工程部分构造措施应严格按照相关设计要求和规范及国家有关法律法规、标准、规章、规范的要求设计及规范施工，采取较为完善的风险防范措施。因此，排泥库受洪水影响而垮坝的风险，从设计角度来说是不允许存在的，从设计角度来看，除Ⅶ度以上地震外，垮坝的风险是不会发生的。据调查，在生产实际中排泥库垮坝还未发生过。

表2 排泥库潜在危险性识别

3.2 排泥库库区岩溶塌落风险

排泥库场地内存在的各种岩溶形态，诸如落水洞及溶蚀裂隙是渗漏的主要途径。而构造破碎带、结构面（包括层面，节理裂隙面）亦为库区渗漏的途径之一。场地岩溶较发育，各类岩溶形态在洗矿矿泥堆存时可能产生的塌陷和陷落也将可能构成场地渗漏的另一途径。排泥库发生岩溶塌落时，主要对矿区地下水环境质量产生影响。根据国内岩溶地区同类排泥库的生产经验，服务期内随着矿泥的增加，库底荷载和水力坡降也随之增加，库内隐伏岩洞和土洞的塌落风险难以完全避免。塌落事故发生后，排泥库的泥水通过地下水通道随地下水迁移扩散，在地下水出露点出露，使库区地下水变成了浑黄的泥水，造成附近居民饮用水困难。

3.3 输泥管线泄漏风险分析

由于长期输送泥浆磨损、管道内压力过大、地基不均匀沉降、外来重物打击、降水、地下水和土壤腐蚀等因素都可能引发排泥库泥浆输送管道破裂造成泥浆泄漏。泄漏的泥浆可能会对输送管道两侧的土壤和局部水体的水质产生不同程度的影响，若周边有消水洞或其它地下水出露点，可能造成局部地下水水质变差。

4 风险防范措施

为避免或减少排泥库风险事故的发生，应采取行之有效的防范措施，最大限度地降低事故危害。

4.1 工程防范措施

（1）岩溶处理及防渗措施。施工建设前，仔细排查库区选址范围内的落水洞、溶洞和裂隙等不良地质构造。依据地质勘探结果，对场地内岩溶发育、空洞及其周边发生岩溶塌陷可能性大的局部地段，应采取爆破开挖或钻孔灌浆处理措施。库底消水洞、裂隙采取片石砼封堵，地基土层辗压防渗+复合衬里土工膜防渗，库岸平整后喷砼+土工膜防渗。库周清平应彻底，不留植被及突出岩土体，水泥砂浆的喷洒需全面，且厚薄均匀，避免岸坡凸出岩体刺穿土工布。追踪开挖查找边坡内岩溶通道至洞口明显缩小处，采用防渗混凝土充填封堵岩溶通道，切断通道空间，有效防止矿泥进入边坡裂隙。对边坡断层进行开挖清理，底部设卡堵模板，用防渗混凝土填塞断层裂隙后，整平边坡，再喷防渗混凝土。坝基、坝肩开挖施工过程中揭露的溶洞、落水洞、溶蚀裂隙等，但应先采用块石、浆砌石堵塞，然后以素混凝土逐一封填，再用黏性土等进行封盖。库周土工布的铺挂应及时，土工布的高度应始终高于泥浆面2m～3m。库内泥浆澄清水应及时排出库外，有利于库内泥浆固结，增大库底稳定性。在库区四周建截流沟，截流库区汇水范围内的雨水，防止雨水进入库区，并将截流沟中雨水及时排除库外，防止雨水下渗溶滤泥浆，导致新的地下水污染源产生。

（2）合理安排施工工序。路面施工应在边坡爆破整平施工之前，避免路面施工滚石滚落损坏边坡喷浆防渗层。环库路爆破后，应及时排除边坡危石，避免道路使用后石块掉落砸人及滚落边坡引起土工布破损。

4.2 加强日常管理与监控措施

在库区设置有针对坝体、库区水位等监测系统，对排泥库实行24小时监控，并严格进行规范管理，要求设置专人，落实责任；生产时加强库区管理，沿库设置环形道路及路灯，并有专人负责巡视，以及时发现并处理库区风险问题，确保排泥库安全运行。在库区内严禁爆破、采石、挖土等危害安全的活动，在排泥库的坝址下游，不宜再建住宅和其它设施。注明严禁私自挖掘，防止排泥库边缘土体坍塌，影响排泥库的正常运行。确保排泥管线正常运转。加强对泥浆输送设施的备品备用；加强管理，定期进行检查维修，巡管人员要经常对整个管路进行巡回检查，一旦发现漏水漏砂现象及其它故障时要立即处理；在泥浆输送设备及管道周围设立警示标志，防止输送设备及管道被破坏；保持合适的输送浓度；经常清理杂物，经常检查泥浆入口开关，确保管道密封。排泥库服务期满后，应按规定进行土地复垦和日常管理、维护，并及时做好生态恢复，确保排泥库的稳定。严格按国家有关规定，定期对排泥库安全性和稳定性进行评价，发现问题及时解决。

4.3 应急处理措施

（1）启动应急预案。垮坝及岩溶塌陷都有可能引起矿泥泄露到原始基层面，矿泥存在通过天然的岩溶通道渗漏的地下水的风险，给地下水及周边饮用水源造成污染。排泥库垮坝时矿泥泄漏到坝体下游的洼地，将造成生态破坏、土壤质量下降、地下水污染等不良环境影响。因此，排泥库一旦发生垮坝，应迅速启动应急预案，采取应急措施，将矿泥泄漏对环境造成的不良影响降至最低。

（2）应急水处理池。结合区域水文地质情况，在排泥库下游设置应急水处理池。一旦库内泥浆泄漏，应急沉淀池起到收集拦截的作用，通过在应急沉淀池投放絮凝剂，加速泥浆固体颗粒沉积，降低外泄泥浆的扩散污染速度。