典型歷史遺留無(wú)主尾礦庫(kù)環(huán)境治理工程實(shí)例①

石 竹，袁 江，邵 偉

（1.湖南省生態(tài)環(huán)境事務(wù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

尾礦庫(kù)是礦業(yè)企業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)施，但從環(huán)保和安全角度來(lái)講也是重大的污染源和危險(xiǎn)源［1］。據(jù)全國(guó)大中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)統(tǒng)計(jì)，2018年城市尾礦年產(chǎn)生量達(dá)8.8億噸，占一般固體廢物產(chǎn)生量的27.4%［2］。據(jù)原國(guó)家安監(jiān)總局統(tǒng)計(jì)，2015年底我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量共8 869座［3］。截至2014年底，全國(guó)危庫(kù)、險(xiǎn)庫(kù)、病庫(kù)數(shù)量為772座［4］。人們把尾礦庫(kù)的危害列為95種重大災(zāi)害中的第18位［5］，僅次于地震、霍亂、洪水和氫彈爆炸等災(zāi)害。近年來(lái)，由尾礦庫(kù)引起的水污染、土壤污染、大氣污染等環(huán)境污染問(wèn)題及區(qū)域生態(tài)安全問(wèn)題逐漸受到人們的重視［6］。

無(wú)主尾礦庫(kù)屬于歷史遺留尾礦庫(kù)，一般建設(shè)使用時(shí)間久遠(yuǎn)，現(xiàn)屬于長(zhǎng)期閑置、無(wú)人管理的尾礦庫(kù)，且存在尾礦庫(kù)建設(shè)時(shí)無(wú)正規(guī)設(shè)計(jì)、初期壩設(shè)計(jì)與施工不規(guī)范、堆積壩堆筑不規(guī)范、排洪設(shè)施不健全、灘面不平整、粉塵污染、管理不到位等問(wèn)題［7］。故應(yīng)對(duì)尾礦庫(kù)尤其是無(wú)主尾礦庫(kù)加快治理進(jìn)度，防范風(fēng)險(xiǎn)隱患。本文以某典型歷史遺留無(wú)主尾礦庫(kù)環(huán)境治理為例，探討無(wú)主尾礦庫(kù)污染綜合整治及生態(tài)恢復(fù)方法，為全國(guó)眾多類(lèi)似尾礦庫(kù)治理提供借鑒。

1 某礦山遺留尾礦庫(kù)概況

1.1 遺留尾礦庫(kù)概況

湖南省某縣鉛鋅礦始建于20世紀(jì)60年代初，系國(guó)有礦山。1992年因資源枯竭無(wú)開(kāi)采價(jià)值而停產(chǎn)，留有尾礦庫(kù)一座，庫(kù)存含鉛、鋅尾砂75萬(wàn)噸。該庫(kù)在離原鉛鋅礦選廠500 m處的山谷中，三面環(huán)山，山坡呈直線型或者凹型，山坡與周?chē)钠降刂饾u過(guò)渡，形成山麓地帶，周?chē)脖桓采w比較充分。

尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)面積約16 000 m2，尾礦庫(kù)壩高70 m、壩頂長(zhǎng)90 m、壩頂寬20 m，由主壩和副壩兩部分組成，壩體構(gòu)成主要是黏土，采用人工堆筑子壩，堆積方式為上游沖積法。第一期設(shè)計(jì)尾砂壩高度約25 m，第二期壩高約45 m，尾砂壩標(biāo)高175 m，尾砂堆放平面標(biāo)高168 m，壩頂寬20 m，總庫(kù)容為112×104m3，為四等庫(kù)。遺留尾礦已廢棄近20年，庫(kù)周邊現(xiàn)有7個(gè)村，1 582戶(hù)居民。該庫(kù)長(zhǎng)期未整治，對(duì)下游居民產(chǎn)生了居住安全、飲用水安全等隱患，已成為當(dāng)?shù)匾淮蟓h(huán)境安全隱患問(wèn)題。

1.2 存在的主要問(wèn)題

1.2.1 尾礦庫(kù)建設(shè)不規(guī)范

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范要求，尾礦庫(kù)的建設(shè)應(yīng)遵循設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收、投產(chǎn)運(yùn)行的程序進(jìn)行。但該尾礦庫(kù)始建于20世紀(jì)60年代初，當(dāng)時(shí)人們對(duì)尾礦庫(kù)的建設(shè)、安全等方面認(rèn)識(shí)較片面，僅重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益，因此尾礦庫(kù)建設(shè)期間主要由企業(yè)憑經(jīng)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)施工，只要能滿(mǎn)足企業(yè)日常使用即可，忽略了相關(guān)的配套設(shè)施建設(shè)，如未留監(jiān)測(cè)井、邊坡堆放不規(guī)范等，導(dǎo)致尾礦庫(kù)投入使用后存在環(huán)境及安全隱患。

1.2.2 尾砂堆筑不規(guī)范

遺留尾礦庫(kù)采用上游法堆筑，歷史堆筑過(guò)程中存在壩坡堆積過(guò)陡現(xiàn)象，且堆放后未采取土石覆蓋等邊坡防護(hù)工作，導(dǎo)致堆放的尾砂裸露，長(zhǎng)期堆放可能導(dǎo)致出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

1.2.3 庫(kù)周截排洪設(shè)施失去排洪功能

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和安監(jiān)部門(mén)出具的安全評(píng)價(jià)報(bào)告，初期壩為漿砌石重力壩，斷面為梯形壩體，導(dǎo)滲設(shè)施降低了浸潤(rùn)線，提高了壩的穩(wěn)定性。后期攔砂壩采用黏土壩，壩體外坡已長(zhǎng)滿(mǎn)灌木和雜草，未發(fā)現(xiàn)沉陷、裂縫、管涌、流土等現(xiàn)象，壩體較穩(wěn)定。但庫(kù)區(qū)周邊截洪設(shè)施因常年失修，已失去截洪溝功能，致使庫(kù)區(qū)雨期匯水全部進(jìn)入庫(kù)內(nèi)（見(jiàn)圖1），增大了庫(kù)內(nèi)積水并加劇對(duì)庫(kù)內(nèi)尾砂的沖刷，威脅庫(kù)體的穩(wěn)定性。庫(kù)底排水涵洞有滲水排出，仍發(fā)揮正常排水功能（見(jiàn)圖2）。通過(guò)對(duì)排水進(jìn)行取樣檢測(cè)，尾礦庫(kù)滲出水中Pb、Cd、Zn、As、Cr6＋監(jiān)測(cè)濃度均未超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996中表1和表4一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。

圖1 尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)積水

圖2 排水涵洞

1.2.4 尾礦庫(kù)未封場(chǎng)閉庫(kù)，存在環(huán)境安全隱患

尾礦庫(kù)現(xiàn)狀見(jiàn)圖3。尾礦庫(kù)遺留選礦尾砂的水浸、酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，尾砂屬于一般一類(lèi)固廢。由于尾礦庫(kù)廢棄時(shí)間較長(zhǎng)，天氣干燥時(shí)，干灘面會(huì)產(chǎn)生含重金屬的揚(yáng)塵，破壞周?chē)髿猸h(huán)境。尾礦壩下方土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，砷、鉛含量分別超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）旱地二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（6.5＜pH＜7.5）標(biāo)準(zhǔn)限值0.93倍、2.12倍，說(shuō)明盡管滲濾液達(dá)標(biāo)排放，遺留尾砂屬性鑒別為一般一類(lèi)固廢，但由于尾礦庫(kù)未閉庫(kù)，且重金屬不可降解性，含重金屬尾砂、滲濾液長(zhǎng)期隨揚(yáng)塵、地表徑流進(jìn)入周邊環(huán)境中，可以在水體底泥及土壤中不斷富集，長(zhǎng)此以往會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成較大安全隱患。

圖3 尾礦庫(kù)現(xiàn)狀

2 尾礦庫(kù)治理工程

2.1 庫(kù)體周邊陡坡防護(hù)工程

為保證庫(kù)體周邊邊坡穩(wěn)定，須對(duì)陡坡面進(jìn)行修整，清除坡面的松散浮石、碎石和雜物，排除落石隱患；在坡面整理出大小不一的平臺(tái)，均勻分布在整個(gè)坡面。自上而下分級(jí)對(duì)庫(kù)體周邊邊坡進(jìn)行清方削坡，邊清邊用全站儀跟蹤測(cè)量，并校正坡比1∶1。庫(kù)體周邊陡坡經(jīng)修整后采用M7.5漿砌片石護(hù)坡，護(hù)坡墻高3～4 m、墻頂寬0.5～0.7 m，坡腳設(shè)C15混凝土腳墻。漿砌片石護(hù)坡墻使用的單個(gè)片石石料厚度大于15 cm，鑲面材料應(yīng)尺寸稍大并具有較平整表面，角隅處使用較大石料，砂漿搗實(shí)飽滿(mǎn)，所有石料分層砌筑。

2.2 截排洪建設(shè)工程

為防止溝內(nèi)與邊坡匯水、庫(kù)內(nèi)雨水徑流對(duì)壩體的沖刷，在庫(kù)區(qū)周邊新建截排洪溝。使庫(kù)外匯水及庫(kù)內(nèi)產(chǎn)生的地表徑流均能通過(guò)截水溝排出庫(kù)外。根據(jù)《城市防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201—94），按20年一遇設(shè)防，即設(shè)計(jì)頻率為5%，安全超高值0.4 m，抗震設(shè)防烈度為7度。排洪渠為寬100 cm、深100 cm的矩形斷面漿砌石截水溝，總長(zhǎng)約2 000 m。采用M7.5漿砌石斷面結(jié)構(gòu)，砌筑石料采用質(zhì)地均勻、耐風(fēng)化和耐浸蝕、等級(jí)不低于30＃、長(zhǎng)與厚分別不小于30 cm和20 cm的毛塊石，砌石要放置平穩(wěn)，分層錯(cuò)縫疊砌，不得水平通縫。采用1∶2水泥砂漿勾平縫，每隔20 m設(shè)置一道沉降縫，縫寬2 cm。

壩頂兩端分別開(kāi)挖溝渠，砌筑漿砌片石排洪溝，一端連接庫(kù)體周邊截洪溝，一端連接壩坡排水管。排洪溝采用寬100 cm、深100 cm矩形斷面，總長(zhǎng)40 m。

壩的兩側(cè)分別開(kāi)挖坡比1∶1溝渠鋪設(shè)排洪管，接往壩下游小溪。排洪管采用D219電焊鋼管，長(zhǎng)520 m。排洪管出口處建設(shè)2 m×2 m×2 m（長(zhǎng)×寬×高）鋼筋混凝土消力池2座。

2.3 庫(kù)體封場(chǎng)覆蓋工程

用挖掘機(jī)、推土機(jī)將庫(kù)內(nèi)受雨水沖刷和非法挖掘形成的凹凸處修整平整，并適當(dāng)密實(shí)。修整平整后，庫(kù)體表面沿庫(kù)縱向從庫(kù)內(nèi)向壩頂成0.5%的下坡，沿庫(kù)橫向由南向北設(shè)0.5%的坡度，使溝內(nèi)產(chǎn)生的地表徑流通過(guò)排水溝排出。庫(kù)體干灘經(jīng)修整后，庫(kù)體表面進(jìn)行防滲處理，防滲層由0.6 m厚壓實(shí)黏土層和1.5 mm HDPE防滲膜構(gòu)成。防滲處理可以減少大氣降雨進(jìn)入庫(kù)區(qū)內(nèi)，從而減少滲漏液的產(chǎn)生量，達(dá)到重金屬減排和提高庫(kù)體穩(wěn)定性的目的。

黏土層上鋪設(shè)300 mm卵石作疏水層，在尾砂庫(kù)四周設(shè)置雨水排水盲溝，溝內(nèi)鋪設(shè)排水管，地表水入滲至防滲層后，在疏水層內(nèi)沿場(chǎng)頂坡度流進(jìn)寬20 cm、深20 cm漿砌石矩形盲溝（1 500 m），經(jīng)排水管引到截洪溝排出庫(kù)體外。

疏水層上覆蓋厚0.5 m的回填土層，為防止雨水沖刷，在表層覆蓋營(yíng)養(yǎng)土壤并種植草或小灌木。種植的植物應(yīng)選擇根系較淺，對(duì)水分要求中等，草質(zhì)較好，耐沙且對(duì)重金屬有較好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草類(lèi)。本工程選用的小喬木種子為銀合歡，草種為狗牙根、高羊茅，小灌木種子為刺槐，各種子配比為1∶2∶2∶1。

2.4 觀測(cè)井新建工程

為了尾砂庫(kù)安全運(yùn)行，在尾庫(kù)壩前3 m處設(shè)置觀測(cè)井一座，監(jiān)測(cè)庫(kù)內(nèi)排水系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。采用鉆機(jī)鉆孔成井，深約70.5 m、孔徑800 mm。觀測(cè)井進(jìn)入尾砂庫(kù)底第一隔水層0.5 m左右，不揭穿。觀測(cè)井過(guò)濾器采用直徑75 mm的PVC管，管壁沿徑向4等分開(kāi)直徑8 mm孔，縱距80 mm，孔眼分布呈梅花狀，外包2層60目（0.42 mm）尼龍絲網(wǎng)作為過(guò)濾層。過(guò)濾管長(zhǎng)度不小于含水層厚度1／2。井管安置好后，首先填濾水礫，填至含水層的上界面；接著填入海帶黏土混合料約70 cm；再填入黃泥球3 m左右，其余部分填入黏土。觀測(cè)井內(nèi)安裝自動(dòng)排水系統(tǒng)，當(dāng)觀測(cè)井中水位超過(guò)1.5 m時(shí)，潛水泵自動(dòng)開(kāi)啟，排出觀測(cè)井水，并由尾砂庫(kù)排洪設(shè)施排往尾砂庫(kù)下游。

3 尾礦庫(kù)治理成效

3.1 工程完成情況

該治理項(xiàng)目總投資1 100萬(wàn)元，利用國(guó)家支持資金700萬(wàn)元，當(dāng)?shù)卣曰I資金400萬(wàn)元。項(xiàng)目完成1年多，已通過(guò)省市環(huán)保部門(mén)的竣工驗(yàn)收。項(xiàng)目完成后，尾礦庫(kù)整體環(huán)境、安全得到極大改善：遺留尾礦庫(kù)周邊陡坡安全問(wèn)題已解決，消除了滑坡、塌方等安全隱患；截排洪設(shè)施大大減少了流入尾礦庫(kù)匯水水量，減少了庫(kù)內(nèi)積水對(duì)庫(kù)內(nèi)尾砂的沖刷，保證了庫(kù)體的穩(wěn)定性；庫(kù)體鋪設(shè)的防滲層杜絕了地表水進(jìn)入尾礦庫(kù)發(fā)生淋溶現(xiàn)象，保障了區(qū)域地表水水質(zhì)；庫(kù)體封場(chǎng)消除了裸露表面，解決了干灘面揚(yáng)塵污染問(wèn)題，極大改善了區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境。

3.2 地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)情況

項(xiàng)目完成1年多，對(duì)布設(shè)的地下水觀測(cè)井采樣分析，地下水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 14848—93）三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，監(jiān)測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)（mg／kg）

3.3 滲濾液收集池水質(zhì)情況

由于施工過(guò)程中，截洪溝修建、植被恢復(fù)等均為耗水工序，滲濾液收集池中廢水已經(jīng)全部綜合利用。人工防滲施工完成后，截排洪系統(tǒng)將庫(kù)區(qū)雨水排至庫(kù)外，而且由于庫(kù)內(nèi)尾砂含水量較少，封場(chǎng)閉庫(kù)至驗(yàn)收時(shí)未有滲濾液排出，故未做監(jiān)測(cè)。類(lèi)比觀測(cè)井水質(zhì)及尾砂水浸數(shù)據(jù)，滲濾液水質(zhì)超標(biāo)的可能性不大，但仍需進(jìn)行長(zhǎng)期關(guān)注，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)并做好相關(guān)應(yīng)急預(yù)案。

4 典型遺留尾礦庫(kù)治理有關(guān)問(wèn)題探討

4.1 關(guān)于遺留尾礦庫(kù)治理的統(tǒng)籌考慮問(wèn)題

2007年5月，國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)土資源部、原環(huán)?？偩值?部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于印發(fā)開(kāi)展尾礦庫(kù)專(zhuān)項(xiàng)整治行動(dòng)工作方案的通知》（安監(jiān)總管一〔2007〕112號(hào)）以來(lái)，全國(guó)持續(xù)開(kāi)展了尾礦庫(kù)專(zhuān)項(xiàng)整治行動(dòng)。2013年，國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于報(bào)送無(wú)主尾礦庫(kù)隱患綜合治理項(xiàng)目實(shí)施方案》，支持了一批無(wú)主尾礦庫(kù)隱患綜合治理項(xiàng)目。在治理資金有限的情況下，往往只側(cè)重于安全治理而忽視了環(huán)境污染治理。但由于尾礦庫(kù)集中堆存的特性，已成為各地的安全隱患源和重點(diǎn)污染源，需要各部門(mén)聯(lián)合行動(dòng)，統(tǒng)籌治理，而不僅僅偏重于安全方面的治理。

4.2 關(guān)于防滲封場(chǎng)閉庫(kù)問(wèn)題及封場(chǎng)閉庫(kù)后滲濾液處置問(wèn)題

按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599—2001），“對(duì)于I類(lèi)固廢填埋場(chǎng)，封場(chǎng)閉庫(kù)時(shí)表面應(yīng)覆一層天然土壤，其厚度視固體廢物的顆粒度大小和擬種植物種類(lèi)確定。Ⅱ類(lèi)場(chǎng)封場(chǎng)時(shí)表面應(yīng)覆土二層，第一層為阻隔層，覆20～45 cm厚的黏土，并壓實(shí)，第二層為覆蓋層，覆天然土壤，以利植物生長(zhǎng)，其厚度視栽種植物種類(lèi)而定”。盡管該項(xiàng)目尾砂屬于一般一類(lèi)固廢，但由于重金屬不可降解性，為了防止地下水污染，減輕對(duì)周邊環(huán)境的影響，采取了人工防滲方式，并在人工防滲基礎(chǔ)上進(jìn)行了2層覆土，配合截排設(shè)施的建設(shè)，基本杜絕了滲濾液的產(chǎn)生。

按照現(xiàn)行填埋場(chǎng)管理規(guī)程，運(yùn)行填埋場(chǎng)必須配置滲濾液處理設(shè)施，但對(duì)于遺留尾礦庫(kù)尤其是封場(chǎng)閉庫(kù)后的尾礦庫(kù)是否必要配置滲濾液處理設(shè)施未有明確規(guī)定。根據(jù)工程實(shí)踐，經(jīng)過(guò)人工防滲及多層附土配合截洪設(shè)施建設(shè)，少有滲濾液產(chǎn)生，建設(shè)的滲濾液處理設(shè)施基本未使用，且對(duì)于遺留無(wú)主尾礦庫(kù)而言，即便建成，也難以長(zhǎng)期投入穩(wěn)定運(yùn)行。但為防范風(fēng)險(xiǎn)仍須配置滲濾液收集池，并強(qiáng)化監(jiān)管，做好相關(guān)應(yīng)急預(yù)案工作。

4.3 關(guān)于封場(chǎng)閉庫(kù)后尾礦庫(kù)復(fù)墾問(wèn)題

本工程在人工防滲層上覆土1.1 m，基本滿(mǎn)足尾礦庫(kù)復(fù)墾要求，但由于采取了人工防滲，為保證防滲層安全性，防止植物根系破壞，目前僅選擇種植根系較淺，對(duì)水分要求中等，草質(zhì)較好，耐沙且對(duì)重金屬有較好的吸收、固化、吸附、抗性作用的中生草類(lèi)及其他觀賞苗木。下一步，為充分利用土地，增加經(jīng)濟(jì)效益，可探索種植經(jīng)濟(jì)作物，如小麥、玉米、大豆、芝麻、花生等。

5 結(jié) 語(yǔ)

1）歷史遺留尾礦庫(kù)已成為各地安全隱患源和重點(diǎn)污染源，長(zhǎng)期閑置、無(wú)人管理，將污染周邊水體、土壤、大氣等環(huán)境。

2）尾礦庫(kù)整治過(guò)程中需統(tǒng)籌考慮安全問(wèn)題及環(huán)境問(wèn)題。

3）針對(duì)某無(wú)主尾礦庫(kù)，采用清方削坡、建設(shè)截排洪設(shè)施、實(shí)施封場(chǎng)覆蓋工程、新建觀測(cè)井等措施進(jìn)行整治，取得顯著成效。該尾礦庫(kù)治理經(jīng)驗(yàn)可為我國(guó)同類(lèi)工程提供借鑒參考。