尾矿库的环保防渗设计研究

李旷野

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130012）

矿山企业在日常生产过程中，在矿厂内选精矿时，会产生大量的泥砂状的尾矿，而这些泥砂状的尾矿中，有一定数量的有用成分，当然也含有大量的有害成分，如果将这些泥砂尾矿肆意排放的，就会造成资源的浪费，而且还对会下游的生态环境造成严重的影响[1]。

因此，我国也正在要求所有矿山企业，要建立相应的尾矿库将生产中产生的尾矿进行无害化处理和储存，所以尾矿库的安全环保防渗工作，也就成为了目前相关部门所关注的重点。

1 尾矿库的概念

关于尾矿库其主要是用来储存工业废渣和尾矿的，具体来说就是通过尾矿库，将矿厂内的尾矿进行集中堆放，然后统一对其进行处理，这样一来既可以将有用的资源回收回来，还能够保护矿区周围的生态环境[2]。也就是说只要矿山企业在生产过程中产生了尾矿，那么就必须要建立相应的尾矿库来对尾矿中含有的废弃物进行处理，进而有效的防止这些污染物流入到湖泊以及河流中，而造成严重的水资源污染问题。尾矿库自身也是一个较大的危险源，如果在尾矿库的建设、维护以及管理等过程中出现一些问题时，那么将会对矿山企业的经济效益造成很大的影响，问题严重时还会对社会的稳定造成影响。

现阶段，虽然很多矿山企业认识到了尾矿库的重要性，并且加强了尾矿库的建设管理力度，但是从全局来看在尾矿库的应用和建设过程中，还是存在很多不足之处，由于目前尾矿库的建设成本的是非常高的，有一些尾矿库的建设成本甚至超过了选矿厂的建设成本，所以要对尾矿库的设计、施工、检测以及后续的维护工作进行优化设计，在保证质量的同时尽可能的降低建设成本，但这也是很多矿山企业所面临的一大难题。

在尾矿库的环保防渗设计方面，要求各大矿山企业严格按照相关规定标准，对工业废渣进行鉴别，以确定生产中产生的工业废渣以及尾矿具体属于什么类型的危险废物，并且要将鉴别的结果上报给当地的环保管理部门[3]。

另外，在对尾矿库进行设计时，相关设计人员也要向矿山企业索要尾矿的鉴别资料，以保证尾矿库的设计符合实际需求。

2 尾矿性质鉴别

尾矿是属于矿山工业废物中的一种，具体来说当选矿工艺以及矿石种类不同时，其生产的尾矿的化学性质也存在着很大的不同，而不同化学性质的尾矿，所要采取的环保标准也是不同的，所以对尾矿的性质进行鉴别是非常有必要的。工业固体废物主要分为两大类，一种是一般性的工业固体废物，另一种是危险性的固体废物。在对尾矿进行鉴别时，首先应当根据国家相关标准，对尾矿的危险程度进行鉴别，对于鉴别结果属于危险废物的，应当根据专门的危险物处理规范进行相应的处理。

就一般尾矿固体废物来说，根据国家相关规定标准，一般固体废物可划分为两大类：分为第I类固体废物和第Ⅱ类固体废物。

关于两类固体废物的鉴别方法具体来说，应当根据我国相关部门所颁发的《GB 5085固体废物浸出毒性浸出方法》中的标准，对尾矿固体废物进行试验浸出，当浸出液中的污染物浓度没有超过污水综合排放标准时，并且浸出液的ph值为6～9之内的固体废物，可以鉴别其属于第I类一般固体废物。当其浸出液中含有一种或者一种以上的污染物超过了污水综合排放标准时，并且其浸出液的ph值处于6～9之外的，可以鉴别其属于第Ⅱ类一般固体废物。

3 尾矿库环保防渗设计

3.1 尾矿库对周边环境的影响

尾矿库对矿区周围环境的影响，可以从三个方面来看，分别是土壤影响、地质灾害影响、水环境影响。具体来说：

（1）水环境的影响，在矿山企业日常生产过程中，必然会产生大量的选矿废水，而如果将这些废水直接排放，那么对地表水以及地下水资源就会造成污染，而且尾矿库在侵蚀、风化等作用下，也会产生渗滤液，如果没有对渗滤液中含有的金属盐类、酸根离子、有机物、硫化物等有害物质进行处理的话，也会对周围的水资源造成很严重的污染。

（2）土壤影响方面，在建设以及使用尾矿库的过程中，肯定会将土壤中的生物物质交换阻断，这就会导致周围的土壤中缺少养分，种植的植被也没有办法存活。另外，在建设尾矿库时，为了整理场地就会对地表进行开垦而造成水土流失，并且由于尾矿的长时间堆放，还会向土壤中渗入重金属等有毒物质，进而导致土壤环境恶化。

（3）地质灾害的影响，通常来说尾矿库都是建设在地段相对较高的位置，而一旦尾矿库发生边坡失稳等安全事故，那么所造成的灾害将非常严重。因此，相关人员在对尾矿库进行设计时，要对尾矿砂、尾矿库地质条件等方面的内容进行综合考虑，保证环保防渗设计具备科学性和合理性，只有这样才能保证尾矿库可以长期安全的使用，并且对周围的土壤资源、水资源不会造成太大的污染和危害。

3.2 尾矿库环保管理思路

关于尾矿库的环保管理思路，应当以绿色矿业理念为主，政府相关部门要从自然环境、经济、能源这三个方面入手，并做好相关的协调工作，以坚持可持续发展的理念，保持各部门之间具备良好的协调性，来对尾矿库进行各项管理工作，具体来说要做好矿山选址、污染物排放等方面的工作，进而实现尾矿库的环境保护目标。

现阶段，对尾矿库环保收益以及成本投入影响最大的就是选址问题，通常情况下，在对尾矿库位置进行选择时，多以沟谷地质为主，沟谷地区的人群密度不能过大，并且还要对地质条件进行仔细的考察，然后再确定最终的选址方案。具体来说，在对尾矿库进行选址时，应当严格按照以下四个原则进行：

（1）保证尾矿库能够达到年产量以及相关要求标准，并且开采年限要达到5年以上。

（2）尾矿库的位置尽可能不选在矿厂的上游，因为这样会对资源的运输造成影响。

（3）如果选址位置有水源区、名胜古迹以及居民区时，要将尾矿库设置在这些区域的下游。

（4）尾矿库的位置必须要远离村庄和人口密集地区，并且不允许占用农田。

3.3 尾矿库环保防渗设计

关于尾矿库渗漏的问题，其主要的原因有以下几种：地基渗透、尾矿澄清水结冰、坝体变形、坝体沉降、放矿管理不善、地震作用、土工膜粘结不良等。

因此，在对尾矿库防渗进行设计时，应当从小环节来提高尾矿库的环保水平，具体来说，在对一般固体废物以及危险固体废物进行处理和贮存时，应当根据国家相关标准，根据上文提到的第I类固体废物和第II类固体废物来分别考虑，当尾矿库储存的固体废物为第I类时，则不需要设置专门的环保防渗措施，当储存的为第II类固体废物时，则应当根据GB18599-2001标准来对尾矿库采取相应的环保措施，具体的环保措施如下所述：如果尾矿库的天然基础层的渗透系数大于1.0×10-7cm/s时，这时就需要人工来对危险物进行处理，然后根据GB18597-2001标准来对环保防渗衬层进行设计；如果天然基础的渗透系数小于1.0×10-7cm/s时,并且基础的厚度在5m以上时，这时就不需要在设置防渗衬层了；当天然基础的渗透系数处于1.0×10-7cm/s、1.0×10-6cm/s之间时，这时需要对基础层设置单层的土工膜复合防渗衬层;当天然基础渗透系数大于1.0×10-6cm/s时，这时要对基础层设置双层土工膜防渗衬层。

4 尾矿库防渗土工材料的应用

4.1 内坡初期透水堆石坝防渗应用

在尾矿初期坝的运行过程中，由于尾矿库内的干滩长度以及纵深长度比较短，导致尾矿水的澄清距离不足，如果在这个阶段沿着尾矿初期坝的堆石坝内坡将尾矿直接进行排放的话，那么就会导致尾矿库内的细颗粒的尾砂也会随着尾矿直接渗出，进而造成尾矿初期坝的坡脚发生尾砂“跑浑”的现象。

因此，在对尾矿库进行设计时，通常会在尾矿初期坝的下坝段反滤层的基础上，设置一道防渗层，让尾矿初期坝在前期运行中成为不透水坝；当尾矿初期坝运行到后期时，这时尾矿库的澄清距离就足够了，然后将初期坝设置成透水坝。

4.2 柔性趾板连接刚性防渗体

通过水利工程混凝土面板堆石坝的刚性趾板，而产生了尾矿库柔性趾板的概念；趾板其主要的作用，就是将面板堆石坝的防渗面板与地基垂直防渗体连接起来，趾板的材料通常为混凝土板。

尾矿坝其主要是由尾砂堆积体以及初期堆石坝共同构成的，对于尾砂堆积体来说，其主要是依靠排水以及自身重力而实现自然固结的，相对于水利工程中的土石坝，尾砂堆积体的变形沉降值更大一些。

因此为了适应沉降变形发的问题，就可以利用防渗土工材料来代替混凝土面板，柔性趾板可以采用加筋土工格栅+复合土工膜的形式，柔性趾板之间可以设置3个嵌固槽，土工格栅以及复合土工膜都要均嵌入嵌固槽中；采用波浪松弛方式来敷设防渗土工材料，并且其富余度要保证在5%以上。

4.3 水平铺盖坝基渗透应用

在尾矿库中设置水平铺盖的原理，与水利水电工程中的防渗土工铺盖的原理和用途基本相似，其主要的作用表现为以下几点：减小渗透坡降、增加坝基的渗径长度、防止地基发生渗透破坏。

另外，当在尾矿库中铺设水平铺盖时，其还可以起到辅助水平防渗的效果，将水平防渗段深入尾矿库中细颗粒尾砂沉积较厚的位置，然后水平防渗层就会与细颗粒尾砂形成一道不透水体，进而起到防渗的作用。

5 结束语

总的来说，对尾矿库进行环保防渗治理工作，是一项非常复杂的系统性工程，治理过程中需要严格的根据设计标准来执行施工。

因此，要保证尾矿库土工膜衬层的环保防渗设计的质量，并对尾矿库的施工、管理、设计、维修维护等方面的内容做到妥善处理，另外还要对无尾工艺加大研究力度，只有这样才能切实的提高尾矿库的环保水平，保证尾矿库具备更高的安全性和稳定性，提高矿山企业的环保效益、经济效益以及社会效益。