金属矿山尾矿库生态恢复实验

何亮顺

摘要：在一般环境条件下，即使场地闲置多年，库区也寸草不生。同时，金属矿山尾矿库生态修复面临着金属等污染物含量高、酸碱性强且变化大、 植物养分含量低、固体废弃物表面不稳定等几大问题。国内外许多学者致力于其研究，但并未取得良好的尾矿库生态修复和治理效果。为此，以某铁矿尾 矿库为例，开展生态修复的试验研究，以期找到适合金属矿山尾矿库生态修复的具体措施，达到生态绿化的目的。

关键词：尾矿库;生态恢复;土壤改良;种植模式;

目前某老库及扩容库堆积坝子坝坝顶标高均已经达到设计最终堆积坝 顶标高 1620.0m，沉积滩顶标高约为 1620.0m，2020 年服役期满进行闭库。闭库主要内容包括疏排库内尾矿积水，老库坝肩溢洪道及库面排水渠修缮，尾矿库现有排洪系统修缮，周边截洪沟、坝肩截水沟及壩坡排水沟网清理 修缮，坝坡修整加固及坝顶平台及库内沉积滩生态会恢复等。

一、金属矿山尾矿库生态修复面临的困难

1.金属和其他污染物含量高。通常矿山固体废物中含有大量的铜、铅、 锌、镉等重金属元素。当这些金属元素微量存在时，可作为土壤中的营养 物质促进植物生长; 但当这些元素超量共同存在时，由于毒性的协同作用，对植物生长危害较大。

2.酸碱性强且变化大。多数植物适宜生长在中性土壤中，当固体废物 中的 pH 值为 7～8.5 时，则呈强碱性，可使多数植物枯萎，当 pH 值小于 4 时，固体废物则呈强酸性，对植物生长有强烈的抑制作用。这不仅是因为 酸本身的危害，而且在酸性环境中，重金属离子更易变化而发生毒害作用。

3.植物营养物质含量低。植物正常生长需要多种元素，其中氮、磷、 钾等元素不能低于正常含量，否则植物就不能正常生长。矿山固体废物中 一般都缺少土壤构造和有机物，不能保存这些养分，堆放时间越长，固体 废物表面层中有机物的含量就越高，对植物生长也就越有利。而新近排放 的尾矿表面，有机物的含量非常低，极不利于植物的生长。

二、下游某扩容库滩面整治改造及复垦

本次闭库设计拟将下游某扩容库库面与某老库修整为一个整体，下游 扩容库沉积滩面拟利用尾砂或其他土石料充填抬高、整体堆排形成 1620.0m 坝顶平台，并与上游老库坝顶连成一个平面，从而彻底消除下游新库库面。尾矿库闭库阶段，疏干上下游两库库内积水待沉积滩面晾晒固结后，在某 扩容库库面利用干尾砂或其他土石料一次性回填并压实修整形成一个大面 积的坝顶平台，并与某老库坝顶连成一个平面，坝顶平台最低标高为尾矿 库设计最终堆积坝顶标 1620.0m，最大标高位于某老库子坝坝顶位置，最大 标高约为 1623.0m，坝顶平台整体倾向下游侧方向顺坡坡度不小于 0.5%。坝顶平台回填施工前应先对某扩容库内扩容新建 3#溢水塔进行封堵处理，溢水塔封堵采用钢筋混凝土预制盖板封堵井座的方式。坝顶平台要求在旱 季集中施工，施工周期宜尽可能短，回填作业沿坝轴线方向从北侧往南侧 方向分多段进行施工，建议单段不大于 300m，单段回填作业要求从坝前往 库尾方向逐渐推进，待回填土沉降基本稳定后，再按照 0.5%顺坡坡度要求 对平台进行整体修整，修整作业建议从坝前往库尾方向进行。为确保施工 安全，某尾矿库滩面尾矿充分固结后方可上坝作业。库内滩面施工不得采 用大型机械设备，应结合土石料铺填情况，根据现场实际滩面状态采用合 适的小型设备或人工施工，并采取必要的安全措施保障施工安全。尾矿库 闭库后土地复垦是矿山环境综合治理的一项重要技术，闭库后生态恢复是 保护环境的重要环节，尾矿库干滩面尾砂长期暴露在外，遇下雨及大风天 气时细粒状的尾矿便会被雨水及大风带到周围及下游土壤、河流内，引起 该地区的土地及水源污染。某扩容库 1620m 坝顶平台修整完成后，拟进行 土地生态修复和重新再利用。本工程尾矿属选铁尾矿，不含其它重金属离 子及其它有毒有害元素，尾矿库闭库后在修整后的坝顶平台上及时采用山 皮土或腐殖粉质粘土将库面尾砂覆盖，覆土厚度 0.5m，覆土后坝顶平台最 低标高为 1620.5m，覆土平整后的坝顶平台整体倾向下游侧方向坡度同样不 小于 0.5%。为减少库面覆土的水土流失，在覆土上部种植马鞭草等草种或 种植矮杨梅、油杉等树种恢复植被。植被绿化可因地制宜选择适合当地气 候和环境、适应本项目尾矿特有的矿物成份或微量营养元素吸收，生命力强、根系发达的低矮植物或草种等进行种植。初期恢复植被的主要目的是 环保景观，也可种植豆类等植物用于改良修复土壤，后期可结合最终复垦 利用目标变化改为实业复垦，宜建则建、宜田则田、宜林则林、宜水则水，如种植经济林、种地旱地作物、打造为景观公园等，此外还可用作光伏发 电场地等，总之，生态修复应与山水林田草生态保护修复等有机结合，统 筹部署、系统修复、综合治理。为减小雨水对坝顶平台的冲刷影响，在平 台上部修建完善的排水沟网，包括纵向排水沟及人字沟，其中纵向排水沟 采用底宽 0.4m×深 0.4m 的矩形断面沟、壁厚 150mm，人字沟采用底宽 0.3m ×深 0.3m 的矩形断面沟、壁厚 120mm，排水沟均采用 C20 素混凝土结构。纵向排水沟水平间距为 100m，纵向排水沟最终接入尾矿坝坝顶水平排水 沟、坝坡纵向排水沟或坝肩截水沟，最终排至尾矿库下游坡脚外围。人字 沟呈鱼翅状分布在纵向排水沟两侧，单段人字沟高差 1.0m 左右，坡面排水 沟具体可根据现场情况进行布置。为适应平台自然沉降，坡面排水沟宜先 采用柔性结构，在平台上部开挖沟槽后铺设 PE 膜，后覆盖一层假草皮，待 平台沉降基本稳定后再改造为混凝土永久结构。

三、上游某老库滩面整治改造及复垦

某扩容库坝顶平台修整完成后，某老库堆筑的子坝坝顶最大标高约为 1623.0m、子坝上游坡比修整为 1：3。某老库坝前宽顶平台顶部标高为 1620.0m、平台整体倾向上游侧坡度不小于 0.2%、平台上游侧模袋坝体边 坡为 1：3，并利用粗尾砂或其他土石料将宽顶平台上游侧库尾沉积滩面整 体修整为由坝前倾向上游库尾方向坡度不小于 0.5%，同时确保北高南低的 整体滩面形态。某老库沉积滩面修整完成后，在子坝上游边坡以及宽顶平 台上游边坡上部均设置 0.35m 厚的浆砌片石护坡，与此同时，在某老库子 坝、宽顶平台及沉积滩上部及时采用山皮土或腐殖粉质粘土将库面尾砂覆 盖，覆土厚度 0.5m，覆土后子坝顶最大标高为 1623.5m、宽顶平台最大标 高为 1620.5m。在覆土上种植马鞭草等草种或种植矮杨梅或油杉等树种恢复 植被。植被绿化同样应因地制宜选择适合当地气候和环境、适应本项目尾 矿特有的矿物成份或微量营养元素吸收，生命力强、根系发达的低矮植物 或草种等进行种植。为减小雨水对冲刷影响，在宽顶平台及沉积滩上部同 样修建排水沟网。宽顶平台及沉积滩上部均设置纵向排水沟及人字沟，其 中纵向排水沟采用底宽 0.4m×深 0.4m 的矩形断面沟、壁厚 150mm，從老 库子坝顶一直延伸至库尾端，人字沟采用底宽 0.3m×深 0.3m 的矩形断面 沟、壁厚 120mm。纵向排水沟水平间距为 200m，人字沟呈鱼翅状分布在纵 向排水沟两侧，其中宽顶平台及其上游沉积滩面上部每道纵向排水沟两侧 均各设置一道人字沟即可。纵向排水沟最终汇集至库区尾端的横向截水沟，横向截水沟采用梯形断面形式，断面底宽 1.0m，深 1.0m，边坡 1：0.5、壁 厚 300mm。排水沟均采用 C20 素混凝土结构。横向截水沟由库区北侧一直 延伸至南侧，汇水引入 3’#溢水塔或坝肩溢洪道内。排水沟均采用素混凝 土结构排水沟，具体可根据现场实际情况进行布置。为适应自然沉降，坡 面排水沟亦可暂先采用柔性结构，在平台上部开挖沟槽后铺设 PE 膜，后覆 盖一层假草皮，待沉积滩沉降基本稳定后再改造为混凝土永久结构。

总之，通过在强酸环境下的尾砂面采取就地改良的方式，不覆土直接 植被是可行的，合理的土壤改良模式和植物搭配种植模式得到了验证，为 下一步大面积推广奠定了基础。

参考文献：

[1]王建设.我国尾矿库安全现状及事故防治措施.2019.

[2]田旭阳.浅谈金属矿山尾矿库生态恢复实验.2020.