尾矿库防渗技术及防渗土工材料应用现状分析

卢海峰

江西铜业股份有限公司德兴铜矿 江西德兴 334224

1 尾矿库的概念

在科学定义中，对于尾矿库的定义是通过对峡谷或者高地进行围堵后储存金属或非金属矿石提炼后的废渣以及尾矿的场地。而尾矿坝则是围堵峡谷或高地所使用的墙围，尾矿坝拥有两种形态，伴随着尾矿库建造的时间来分别定义。在尾矿库建造前期，建造的尾矿坝被称为初期尾矿坝，当尾矿库储存进废弃矿石或残渣后，二次建造的尾矿坝被称为堆积尾矿坝。而对于尾矿库来说，无论是尾矿坝或者整体尾矿库，都应当严格遵守建造时所进行规划的建造设计[1]。

2 尾矿库防渗设计

渗漏是尾矿库存在的主要威胁，根据渗漏原因的不同，在尾矿库的防渗处理上也需要具有针对性，需在充分分析和掌握尾矿库渗漏防水的基础上进行防渗技术的选择。一般情况下，尾矿库的防渗漏处理上，最为常用的方式就是水平防渗技术与垂直防渗技术，当然，在一些尾矿库中也会采用这两种防渗技术相结合的方式。尾矿库处于不同的地址条件下时，会结合区域特征来进行防渗技术的选择，在一些尾矿库中，可以采用截渗坝、混凝土防渗墙、地下帷幕灌浆和敷设HDPE膜的方式来提高防渗效果，降低尾矿库渗漏的发生概率，提高环保性[2]。

2.1 垂直防渗

在尾矿库的设计中，一些设计方案中明确提出了垂直防渗的要求，如果要满足这个条件，就需要在尾矿库的垂直方向上进行防渗技术的应用，利用垂直防渗来阻止地下污染物随着水流向其他方向扩散的情况。在具体的应用过程中，在尾矿库的水文地质条件等符合要求且尾矿库底部存在不透水层、厚实弱透水层的情况下，可以将垂直防渗系统嵌入不透水地层中，将防渗系统与地下不透水层加以连接来达到防渗处理的要求，其嵌入深度一般要在2m以上[3]。从垂直防渗技术的实际应用来看，在尾矿库库区不存在临谷渗漏，仅存在坝基与绕坝渗漏的情况下能够取得更为理想的防渗漏处理效果。

2.2 水平防渗

同垂直防渗技术一样，水平防渗技术也有其适用条件，对于二类一般固体废物的尾矿库防渗，一般采用的是水平防渗技术，针对这种情况，需在全库区采用这种方式进行防渗处理与设计，使得在尾矿库底部与周边都存在水平方向上的防渗系统。尾矿库库区如果出现了临谷渗漏问题时，也可以根据现场的实际情况来利用局部或者全库的水平防渗技术。水平防渗技术的应用过程中，会存在防渗材料的差异，比如，黏土、土工膜、PE膜、钠基膨润土等。

3 尾矿库防渗土工材料的应用

3.1 初期透水堆石坝的内坡防渗

在尾矿坝刚开始运行的时候，因为水库深度较短，浅滩长度也比较短，导致尾矿水不够清澈。在此阶段，如果将矿石直接沿着初始大坝可渗透的堆石坝的坡度排出，那么储层中细粒的尾矿将直接与渗流一起渗出，这将导致初始大坝的斜尾矿“跑混”。所以，在尾矿库的规划与施工的时候，一般在初始坝下部坝段的内坡过滤层的基础上在设定一层防渗系统，从而在坝刚开始运行的初期为不透水坝；到坝刚开始运行的后期，在库区有足够的澄清距离的情况下，将初始水坝设置为渗透水坝。

3.2 柔性趾板连接刚性防渗体

“柔性趾板”的概念起源于水利工程混凝土面板堆石坝的刚性趾板；把地基垂直防渗体和面板堆石坝防渗面板间连接在一起的混凝土板是趾板。刚开始阶段的堆石坝和尾矿堆积体组成了尾矿坝。尾矿堆积体取决于自身重量以及排水后的自然沉降和固结，水利工程中坝体和坝基的变形沉降值大于土石坝的变形沉降值。选用防渗土工材料作为柔性趾板用来替代混凝土面板的上述功能也是为了能够适应地基和坝体大变形的条件[4]。

3.3 水平铺盖防范坝基渗透破坏

尾矿坝项目中水平覆盖物的设置类似于水利工程中防渗土工铺盖的使用，它主要的功能就是：防止基础的渗流破坏、提升坝基渗流的长度以及降低及渗流的坡度。另外，在尾矿库库中铺筑水平铺盖段也可以用来帮助水平防渗措施。通过水平的防渗段，通过水平的防渗段，厚的细粒尾矿沉积在水库的尾侧，细粒的尾矿构成了一个相对封闭和相对不透水的主体，减少了尾矿水在垂直方向上的渗透到库区地层。

3.4 断裂破碎带等不良地质的局部防渗

如果在尾矿池中有诸如断层和断裂带之类的导水结构，就会造成深层地下水渗漏或谷底渗漏的通道。对于在库区裂缝和裂缝带面积较小的防渗工程中，通常需要用防渗土工材料的宽度来覆盖裂缝和裂缝带的宽度，并且可以保留一定的完整山区在周边的地区，防渗锚固区应该位于较为完整且比较可靠的库岸山体中。

4 结语

近年来，随着各行各业发展中对环保问题的重视，尾矿库的环保问题逐步引起了相关部门的重视，为实现尾矿资源的合理应用，一些企业逐步利用尾矿构建了尾矿库，提高了资源的利用率，为矿山企业创造了更大的发展空间。尾矿库防渗技术的发展尚不成熟，在未来的发展过程中需加大技术投入，用技术创新来提高尾矿库防渗技术的总体水平。