金屬礦山尾礦庫生態(tài)恢復(fù)實(shí)驗(yàn)

何亮順

摘要：在一般環(huán)境條件下，即使場地閑置多年，庫區(qū)也寸草不生。同時(shí)，金屬礦山尾礦庫生態(tài)修復(fù)面臨著金屬等污染物含量高、酸堿性強(qiáng)且變化大、 植物養(yǎng)分含量低、固體廢棄物表面不穩(wěn)定等幾大問題。國內(nèi)外許多學(xué)者致力于其研究，但并未取得良好的尾礦庫生態(tài)修復(fù)和治理效果。為此，以某鐵礦尾 礦庫為例，開展生態(tài)修復(fù)的試驗(yàn)研究，以期找到適合金屬礦山尾礦庫生態(tài)修復(fù)的具體措施，達(dá)到生態(tài)綠化的目的。

關(guān)鍵詞：尾礦庫;生態(tài)恢復(fù);土壤改良;種植模式;

目前某老庫及擴(kuò)容庫堆積壩子壩壩頂標(biāo)高均已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)最終堆積壩 頂標(biāo)高 1620.0m，沉積灘頂標(biāo)高約為 1620.0m，2020 年服役期滿進(jìn)行閉庫。閉庫主要內(nèi)容包括疏排庫內(nèi)尾礦積水，老庫壩肩溢洪道及庫面排水渠修繕，尾礦庫現(xiàn)有排洪系統(tǒng)修繕，周邊截洪溝、壩肩截水溝及壩坡排水溝網(wǎng)清理 修繕，壩坡修整加固及壩頂平臺(tái)及庫內(nèi)沉積灘生態(tài)會(huì)恢復(fù)等。

一、金屬礦山尾礦庫生態(tài)修復(fù)面臨的困難

1.金屬和其他污染物含量高。通常礦山固體廢物中含有大量的銅、鉛、 鋅、鎘等重金屬元素。當(dāng)這些金屬元素微量存在時(shí)，可作為土壤中的營養(yǎng)?物質(zhì)促進(jìn)植物生長; 但當(dāng)這些元素超量共同存在時(shí)，由于毒性的協(xié)同作用，對植物生長危害較大。

2.酸堿性強(qiáng)且變化大。多數(shù)植物適宜生長在中性土壤中，當(dāng)固體廢物?中的 pH 值為 7～8.5 時(shí)，則呈強(qiáng)堿性，可使多數(shù)植物枯萎，當(dāng) pH 值小于 4?時(shí)，固體廢物則呈強(qiáng)酸性，對植物生長有強(qiáng)烈的抑制作用。這不僅是因?yàn)?酸本身的危害，而且在酸性環(huán)境中，重金屬離子更易變化而發(fā)生毒害作用。

3.植物營養(yǎng)物質(zhì)含量低。植物正常生長需要多種元素，其中氮、磷、 鉀等元素不能低于正常含量，否則植物就不能正常生長。礦山固體廢物中 一般都缺少土壤構(gòu)造和有機(jī)物，不能保存這些養(yǎng)分，堆放時(shí)間越長，固體 廢物表面層中有機(jī)物的含量就越高，對植物生長也就越有利。而新近排放 的尾礦表面，有機(jī)物的含量非常低，極不利于植物的生長。

二、下游某擴(kuò)容庫灘面整治改造及復(fù)墾

本次閉庫設(shè)計(jì)擬將下游某擴(kuò)容庫庫面與某老庫修整為一個(gè)整體，下游?擴(kuò)容庫沉積灘面擬利用尾砂或其他土石料充填抬高、整體堆排形成 1620.0m?壩頂平臺(tái)，并與上游老庫壩頂連成一個(gè)平面，從而徹底消除下游新庫庫面。尾礦庫閉庫階段，疏干上下游兩庫庫內(nèi)積水待沉積灘面晾曬固結(jié)后，在某?擴(kuò)容庫庫面利用干尾砂或其他土石料一次性回填并壓實(shí)修整形成一個(gè)大面?積的壩頂平臺(tái)，并與某老庫壩頂連成一個(gè)平面，壩頂平臺(tái)最低標(biāo)高為尾礦?庫設(shè)計(jì)最終堆積壩頂標(biāo) 1620.0m，最大標(biāo)高位于某老庫子壩壩頂位置，最大?標(biāo)高約為 1623.0m，壩頂平臺(tái)整體傾向下游側(cè)方向順坡坡度不小于 0.5%。壩頂平臺(tái)回填施工前應(yīng)先對某擴(kuò)容庫內(nèi)擴(kuò)容新建 3#溢水塔進(jìn)行封堵處理，溢水塔封堵采用鋼筋混凝土預(yù)制蓋板封堵井座的方式。壩頂平臺(tái)要求在旱?季集中施工，施工周期宜盡可能短，回填作業(yè)沿壩軸線方向從北側(cè)往南側(cè)?方向分多段進(jìn)行施工，建議單段不大于 300m，單段回填作業(yè)要求從壩前往?庫尾方向逐漸推進(jìn)，待回填土沉降基本穩(wěn)定后，再按照 0.5%順坡坡度要求?對平臺(tái)進(jìn)行整體修整，修整作業(yè)建議從壩前往庫尾方向進(jìn)行。為確保施工?安全，某尾礦庫灘面尾礦充分固結(jié)后方可上壩作業(yè)。庫內(nèi)灘面施工不得采?用大型機(jī)械設(shè)備，應(yīng)結(jié)合土石料鋪填情況，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際灘面狀態(tài)采用合?適的小型設(shè)備或人工施工，并采取必要的安全措施保障施工安全。尾礦庫?閉庫后土地復(fù)墾是礦山環(huán)境綜合治理的一項(xiàng)重要技術(shù)，閉庫后生態(tài)恢復(fù)是?保護(hù)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，尾礦庫干灘面尾砂長期暴露在外，遇下雨及大風(fēng)天?氣時(shí)細(xì)粒狀的尾礦便會(huì)被雨水及大風(fēng)帶到周圍及下游土壤、河流內(nèi)，引起?該地區(qū)的土地及水源污染。某擴(kuò)容庫 1620m 壩頂平臺(tái)修整完成后，擬進(jìn)行?土地生態(tài)修復(fù)和重新再利用。本工程尾礦屬選鐵尾礦，不含其它重金屬離?子及其它有毒有害元素，尾礦庫閉庫后在修整后的壩頂平臺(tái)上及時(shí)采用山?皮土或腐殖粉質(zhì)粘土將庫面尾砂覆蓋，覆土厚度 0.5m，覆土后壩頂平臺(tái)最?低標(biāo)高為 1620.5m，覆土平整后的壩頂平臺(tái)整體傾向下游側(cè)方向坡度同樣不?小于 0.5%。為減少庫面覆土的水土流失，在覆土上部種植馬鞭草等草種或?種植矮楊梅、油杉等樹種恢復(fù)植被。植被綠化可因地制宜選擇適合當(dāng)?shù)貧?候和環(huán)境、適應(yīng)本項(xiàng)目尾礦特有的礦物成份或微量營養(yǎng)元素吸收，生命力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的低矮植物或草種等進(jìn)行種植。初期恢復(fù)植被的主要目的是?環(huán)保景觀，也可種植豆類等植物用于改良修復(fù)土壤，后期可結(jié)合最終復(fù)墾?利用目標(biāo)變化改為實(shí)業(yè)復(fù)墾，宜建則建、宜田則田、宜林則林、宜水則水，如種植經(jīng)濟(jì)林、種地旱地作物、打造為景觀公園等，此外還可用作光伏發(fā)?電場地等，總之，生態(tài)修復(fù)應(yīng)與山水林田草生態(tài)保護(hù)修復(fù)等有機(jī)結(jié)合，統(tǒng)?籌部署、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理。為減小雨水對壩頂平臺(tái)的沖刷影響，在平?臺(tái)上部修建完善的排水溝網(wǎng)，包括縱向排水溝及人字溝，其中縱向排水溝?采用底寬 0.4m×深 0.4m 的矩形斷面溝、壁厚 150mm，人字溝采用底寬 0.3m?×深 0.3m 的矩形斷面溝、壁厚 120mm，排水溝均采用 C20 素混凝土結(jié)構(gòu)?？v向排水溝水平間距為 100m，縱向排水溝最終接入尾礦壩壩頂水平排水?溝、壩坡縱向排水溝或壩肩截水溝，最終排至尾礦庫下游坡腳外圍。人字?溝呈魚翅狀分布在縱向排水溝兩側(cè)，單段人字溝高差 1.0m 左右，坡面排水?溝具體可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行布置。為適應(yīng)平臺(tái)自然沉降，坡面排水溝宜先?采用柔性結(jié)構(gòu)，在平臺(tái)上部開挖溝槽后鋪設(shè) PE 膜，后覆蓋一層假草皮，待?平臺(tái)沉降基本穩(wěn)定后再改造為混凝土永久結(jié)構(gòu)。

三、上游某老庫灘面整治改造及復(fù)墾

某擴(kuò)容庫壩頂平臺(tái)修整完成后，某老庫堆筑的子壩壩頂最大標(biāo)高約為 1623.0m、子壩上游坡比修整為 1：3。某老庫壩前寬頂平臺(tái)頂部標(biāo)高為 1620.0m、平臺(tái)整體傾向上游側(cè)坡度不小于 0.2%、平臺(tái)上游側(cè)模袋壩體邊 坡為 1：3，并利用粗尾砂或其他土石料將寬頂平臺(tái)上游側(cè)庫尾沉積灘面整 體修整為由壩前傾向上游庫尾方向坡度不小于 0.5%，同時(shí)確保北高南低的 整體灘面形態(tài)。某老庫沉積灘面修整完成后，在子壩上游邊坡以及寬頂平 臺(tái)上游邊坡上部均設(shè)置 0.35m 厚的漿砌片石護(hù)坡，與此同時(shí)，在某老庫子 壩、寬頂平臺(tái)及沉積灘上部及時(shí)采用山皮土或腐殖粉質(zhì)粘土將庫面尾砂覆 蓋，覆土厚度 0.5m，覆土后子壩頂最大標(biāo)高為 1623.5m、寬頂平臺(tái)最大標(biāo) 高為 1620.5m。在覆土上種植馬鞭草等草種或種植矮楊梅或油杉等樹種恢復(fù) 植被。植被綠化同樣應(yīng)因地制宜選擇適合當(dāng)?shù)貧夂蚝铜h(huán)境、適應(yīng)本項(xiàng)目尾 礦特有的礦物成份或微量營養(yǎng)元素吸收，生命力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的低矮植物 或草種等進(jìn)行種植。為減小雨水對沖刷影響，在寬頂平臺(tái)及沉積灘上部同 樣修建排水溝網(wǎng)。寬頂平臺(tái)及沉積灘上部均設(shè)置縱向排水溝及人字溝，其 中縱向排水溝采用底寬 0.4m×深 0.4m 的矩形斷面溝、壁厚 150mm，從老?庫子壩頂一直延伸至庫尾端，人字溝采用底寬 0.3m×深 0.3m 的矩形斷面 溝、壁厚 120mm?？v向排水溝水平間距為 200m，人字溝呈魚翅狀分布在縱 向排水溝兩側(cè)，其中寬頂平臺(tái)及其上游沉積灘面上部每道縱向排水溝兩側(cè) 均各設(shè)置一道人字溝即可?？v向排水溝最終匯集至庫區(qū)尾端的橫向截水溝，橫向截水溝采用梯形斷面形式，斷面底寬 1.0m，深 1.0m，邊坡 1：0.5、壁 厚 300mm。排水溝均采用 C20 素混凝土結(jié)構(gòu)。橫向截水溝由庫區(qū)北側(cè)一直 延伸至南側(cè)，匯水引入 3’#溢水塔或壩肩溢洪道內(nèi)。排水溝均采用素混凝 土結(jié)構(gòu)排水溝，具體可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行布置。為適應(yīng)自然沉降，坡 面排水溝亦可暫先采用柔性結(jié)構(gòu)，在平臺(tái)上部開挖溝槽后鋪設(shè) PE 膜，后覆 蓋一層假草皮，待沉積灘沉降基本穩(wěn)定后再改造為混凝土永久結(jié)構(gòu)。

總之，通過在強(qiáng)酸環(huán)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種植模式得到了驗(yàn)證，為 下一步大面積推廣奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建設(shè).我國尾礦庫安全現(xiàn)狀及事故防治措施.2019.

[2]田旭陽.淺談金屬礦山尾礦庫生態(tài)恢復(fù)實(shí)驗(yàn).2020.