鋁土礦山排泥庫環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施

楊少輝

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

廣西是我國重要的鋁土礦資源基地，資源儲(chǔ)量約占全國總儲(chǔ)量的1/4，礦石質(zhì)量好，大部分礦體裸露地表，開采技術(shù)條件簡(jiǎn)單，主要分布在桂西的平果、田陽、德保、靖西等市縣。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，鋁土礦洗選泥漿的產(chǎn)生和堆存量也與日俱增，用于堆存洗礦泥漿的大型排泥庫數(shù)量逐步遞增。

鋁土礦洗礦泥漿含水率高，堆排工藝和貯存環(huán)境導(dǎo)致排泥庫內(nèi)泥漿在自然堆積條件下難以排水固結(jié)[1]，排泥庫的特性導(dǎo)致其成為人造泥石流重大危險(xiǎn)源[2]，在世界93種事故、公害的隱患中，排泥庫事故名列第18位[3]。廣西地處巖溶發(fā)育地區(qū)，氣候具有汛期長、強(qiáng)降水多、雨量大等特點(diǎn)，因此，鋁土礦山排泥庫的安全運(yùn)行至關(guān)重要。本文以廣西某鋁土礦山采選工程為例，分析研究了排泥庫在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)提出了防范措施，以有效避免或減少排泥庫風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生，最大限度降低事故危害。

1 礦泥性質(zhì)

鋁土礦洗礦工藝過程不添加任何藥劑，而且礦石本身亦無易溶性有毒有害物質(zhì)或組分，其懸浮物主要是原礦中篩洗下來的粘土和一些細(xì)小的礦物顆粒；含泥廢水經(jīng)高效濃密脫水后，上部澄清液可循環(huán)使用，濃縮底流（礦泥）排入排泥庫。泥漿的主要成分是泥質(zhì)土壤和一些細(xì)顆粒的含鋁、鐵、硅的礦物，礦泥極細(xì)，尤以粘、膠粒含量高。類比某礦山排泥庫的礦泥性質(zhì)，干泥密度：2.74t/m3，天然容重為1.05t/m3，礦漿濃度：30%，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知（見表1），洗礦廠礦泥屬于第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物。

2 排泥庫風(fēng)險(xiǎn)事故原因分析

能夠誘發(fā)威脅排泥庫安全運(yùn)行的有自然因素、設(shè)施因素和人為因素，按事故誘發(fā)原因?qū)⑴拍鄮焓鹿暑愋头譃橐韵氯悺?/p>

2.1 自然因素造成排泥庫事故

自然因素主要包括地形、地質(zhì)條件的影響，排泥庫區(qū)水文氣象條件的影響，泥漿性質(zhì)及地震的影響。自然因素屬于不可抗力，這類原因造成的排泥庫事故具有隨機(jī)性。

表1 礦泥毒性浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 設(shè)施因素造成排泥庫事故

排泥庫系統(tǒng)包含排泥堆存設(shè)施、排水設(shè)施及排洪設(shè)施等。這些設(shè)施對(duì)排泥庫的安全運(yùn)行具有相當(dāng)重大的影響，任何一部分設(shè)施失效，哪怕很微小，都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的污染事故。監(jiān)測(cè)這些設(shè)施的儀器工作精度、運(yùn)行狀態(tài)是否良好及其技術(shù)完善程度，也對(duì)排泥庫安全有重大影響。

2.3 人為因素造成排泥庫事故

人是排泥庫系統(tǒng)運(yùn)行的主體控制因素。人為因素包括基于技術(shù)水平、社會(huì)責(zé)任的設(shè)計(jì)、施工與管理等方面。即從人對(duì)排泥庫重要性的認(rèn)識(shí)，技術(shù)水平的高低，治理措施是否得當(dāng)，是否造成排泥庫病害和險(xiǎn)情等幾個(gè)方面出發(fā)，確定是否按規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、是否按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工、并保證施工質(zhì)量等，以及是否按法律法規(guī)進(jìn)行科學(xué)管理等一系列問題。綜合分析，正是有了以上幾種類型的原因，才會(huì)引發(fā)造成排泥庫事故風(fēng)險(xiǎn)因素的存在、滋長和擴(kuò)大。以上各種類型原因，往往是相互交織在一起的，互相影響，共同作用，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

3 排泥庫環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

對(duì)排泥庫工程所涉及功能單元中的主要生產(chǎn)設(shè)施潛在的危險(xiǎn)性進(jìn)行識(shí)別，主要環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為垮壩、庫區(qū)巖溶塌漏及排泥庫輸泥管線泄漏。如表2所示。

3.1 排泥庫垮壩事故風(fēng)險(xiǎn)

排泥庫的設(shè)計(jì)和建設(shè)應(yīng)采取有效的防洪措施，庫區(qū)和大壩均按500年一遇洪水設(shè)計(jì)，壩體工程部分構(gòu)造措施應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范及國家有關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章、規(guī)范的要求設(shè)計(jì)及規(guī)范施工，采取較為完善的風(fēng)險(xiǎn)防范措施。因此，排泥庫受洪水影響而垮壩的風(fēng)險(xiǎn)，從設(shè)計(jì)角度來說是不允許存在的，從設(shè)計(jì)角度來看，除Ⅶ度以上地震外，垮壩的風(fēng)險(xiǎn)是不會(huì)發(fā)生的。據(jù)調(diào)查，在生產(chǎn)實(shí)際中排泥庫垮壩還未發(fā)生過。

表2 排泥庫潛在危險(xiǎn)性識(shí)別

3.2 排泥庫庫區(qū)巖溶塌落風(fēng)險(xiǎn)

排泥庫場(chǎng)地內(nèi)存在的各種巖溶形態(tài)，諸如落水洞及溶蝕裂隙是滲漏的主要途徑。而構(gòu)造破碎帶、結(jié)構(gòu)面（包括層面，節(jié)理裂隙面）亦為庫區(qū)滲漏的途徑之一。場(chǎng)地巖溶較發(fā)育，各類巖溶形態(tài)在洗礦礦泥堆存時(shí)可能產(chǎn)生的塌陷和陷落也將可能構(gòu)成場(chǎng)地滲漏的另一途徑。排泥庫發(fā)生巖溶塌落時(shí)，主要對(duì)礦區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。根據(jù)國內(nèi)巖溶地區(qū)同類排泥庫的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)期內(nèi)隨著礦泥的增加，庫底荷載和水力坡降也隨之增加，庫內(nèi)隱伏巖洞和土洞的塌落風(fēng)險(xiǎn)難以完全避免。塌落事故發(fā)生后，排泥庫的泥水通過地下水通道隨地下水遷移擴(kuò)散，在地下水出露點(diǎn)出露，使庫區(qū)地下水變成了渾黃的泥水，造成附近居民飲用水困難。

3.3 輸泥管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析

由于長期輸送泥漿磨損、管道內(nèi)壓力過大、地基不均勻沉降、外來重物打擊、降水、地下水和土壤腐蝕等因素都可能引發(fā)排泥庫泥漿輸送管道破裂造成泥漿泄漏。泄漏的泥漿可能會(huì)對(duì)輸送管道兩側(cè)的土壤和局部水體的水質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響，若周邊有消水洞或其它地下水出露點(diǎn)，可能造成局部地下水水質(zhì)變差。

4 風(fēng)險(xiǎn)防范措施

為避免或減少排泥庫風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，應(yīng)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）巖溶處理及防滲措施。施工建設(shè)前，仔細(xì)排查庫區(qū)選址范圍內(nèi)的落水洞、溶洞和裂隙等不良地質(zhì)構(gòu)造。依據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)巖溶發(fā)育、空洞及其周邊發(fā)生巖溶塌陷可能性大的局部地段，應(yīng)采取爆破開挖或鉆孔灌漿處理措施。庫底消水洞、裂隙采取片石砼封堵，地基土層輾壓防滲+復(fù)合襯里土工膜防滲，庫岸平整后噴砼+土工膜防滲。庫周清平應(yīng)徹底，不留植被及突出巖土體，水泥砂漿的噴灑需全面，且厚薄均勻，避免岸坡凸出巖體刺穿土工布。追蹤開挖查找邊坡內(nèi)巖溶通道至洞口明顯縮小處，采用防滲混凝土充填封堵巖溶通道，切斷通道空間，有效防止礦泥進(jìn)入邊坡裂隙。對(duì)邊坡斷層進(jìn)行開挖清理，底部設(shè)卡堵模板，用防滲混凝土填塞斷層裂隙后，整平邊坡，再噴防滲混凝土。壩基、壩肩開挖施工過程中揭露的溶洞、落水洞、溶蝕裂隙等，但應(yīng)先采用塊石、漿砌石堵塞，然后以素混凝土逐一封填，再用黏性土等進(jìn)行封蓋。庫周土工布的鋪掛應(yīng)及時(shí)，土工布的高度應(yīng)始終高于泥漿面2m～3m。庫內(nèi)泥漿澄清水應(yīng)及時(shí)排出庫外，有利于庫內(nèi)泥漿固結(jié)，增大庫底穩(wěn)定性。在庫區(qū)四周建截流溝，截流庫區(qū)匯水范圍內(nèi)的雨水，防止雨水進(jìn)入庫區(qū)，并將截流溝中雨水及時(shí)排除庫外，防止雨水下滲溶濾泥漿，導(dǎo)致新的地下水污染源產(chǎn)生。

（2）合理安排施工工序。路面施工應(yīng)在邊坡爆破整平施工之前，避免路面施工滾石滾落損壞邊坡噴漿防滲層。環(huán)庫路爆破后，應(yīng)及時(shí)排除邊坡危石，避免道路使用后石塊掉落砸人及滾落邊坡引起土工布破損。

4.2 加強(qiáng)日常管理與監(jiān)控措施

在庫區(qū)設(shè)置有針對(duì)壩體、庫區(qū)水位等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)排泥庫實(shí)行24小時(shí)監(jiān)控，并嚴(yán)格進(jìn)行規(guī)范管理，要求設(shè)置專人，落實(shí)責(zé)任；生產(chǎn)時(shí)加強(qiáng)庫區(qū)管理，沿庫設(shè)置環(huán)形道路及路燈，并有專人負(fù)責(zé)巡視，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理庫區(qū)風(fēng)險(xiǎn)問題，確保排泥庫安全運(yùn)行。在庫區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁爆破、采石、挖土等危害安全的活動(dòng)，在排泥庫的壩址下游，不宜再建住宅和其它設(shè)施。注明嚴(yán)禁私自挖掘，防止排泥庫邊緣土體坍塌，影響排泥庫的正常運(yùn)行。確保排泥管線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。加強(qiáng)對(duì)泥漿輸送設(shè)施的備品備用；加強(qiáng)管理，定期進(jìn)行檢查維修，巡管人員要經(jīng)常對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行巡回檢查，一旦發(fā)現(xiàn)漏水漏砂現(xiàn)象及其它故障時(shí)要立即處理；在泥漿輸送設(shè)備及管道周圍設(shè)立警示標(biāo)志，防止輸送設(shè)備及管道被破壞；保持合適的輸送濃度；經(jīng)常清理雜物，經(jīng)常檢查泥漿入口開關(guān)，確保管道密封。排泥庫服務(wù)期滿后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行土地復(fù)墾和日常管理、維護(hù)，并及時(shí)做好生態(tài)恢復(fù)，確保排泥庫的穩(wěn)定。嚴(yán)格按國家有關(guān)規(guī)定，定期對(duì)排泥庫安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

4.3 應(yīng)急處理措施

（1）啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。垮壩及巖溶塌陷都有可能引起礦泥泄露到原始基層面，礦泥存在通過天然的巖溶通道滲漏的地下水的風(fēng)險(xiǎn)，給地下水及周邊飲用水源造成污染。排泥庫垮壩時(shí)礦泥泄漏到壩體下游的洼地，將造成生態(tài)破壞、土壤質(zhì)量下降、地下水污染等不良環(huán)境影響。因此，排泥庫一旦發(fā)生垮壩，應(yīng)迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)急措施，將礦泥泄漏對(duì)環(huán)境造成的不良影響降至最低。

（2）應(yīng)急水處理池。結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)情況，在排泥庫下游設(shè)置應(yīng)急水處理池。一旦庫內(nèi)泥漿泄漏，應(yīng)急沉淀池起到收集攔截的作用，通過在應(yīng)急沉淀池投放絮凝劑，加速泥漿固體顆粒沉積，降低外泄泥漿的擴(kuò)散污染速度。

5 結(jié)語

（1）排泥庫內(nèi)泥漿在自然堆積條件下難以排水固結(jié)，屬重大危險(xiǎn)源，其安全運(yùn)行至關(guān)重要。

（2）經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，排泥庫運(yùn)行期間環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要為垮壩、庫區(qū)巖溶塌漏和排泥庫輸泥管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)。其中，庫區(qū)巖溶塌漏和排泥庫輸泥管線泄漏風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率較大，一旦風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，將會(huì)對(duì)區(qū)域環(huán)境造成不良影響。

（3）在排泥庫建設(shè)期應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)工程治理措施，運(yùn)行期加強(qiáng)日常管理與監(jiān)控，建立行之有效的應(yīng)急處理措施后，可有效避免或減少排泥庫風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，最大限度地降低事故危害。