尾礦庫防滲技術(shù)及防滲土工材料應(yīng)用現(xiàn)狀分析

盧海峰

江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦 江西德興 334224

1 尾礦庫的概念

在科學(xué)定義中，對(duì)于尾礦庫的定義是通過對(duì)峽谷或者高地進(jìn)行圍堵后儲(chǔ)存金屬或非金屬礦石提煉后的廢渣以及尾礦的場地。而尾礦壩則是圍堵峽谷或高地所使用的墻圍，尾礦壩擁有兩種形態(tài)，伴隨著尾礦庫建造的時(shí)間來分別定義。在尾礦庫建造前期，建造的尾礦壩被稱為初期尾礦壩，當(dāng)尾礦庫儲(chǔ)存進(jìn)廢棄礦石或殘?jiān)?，二次建造的尾礦壩被稱為堆積尾礦壩。而對(duì)于尾礦庫來說，無論是尾礦壩或者整體尾礦庫，都應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守建造時(shí)所進(jìn)行規(guī)劃的建造設(shè)計(jì)[1]。

2 尾礦庫防滲設(shè)計(jì)

滲漏是尾礦庫存在的主要威脅，根據(jù)滲漏原因的不同，在尾礦庫的防滲處理上也需要具有針對(duì)性，需在充分分析和掌握尾礦庫滲漏防水的基礎(chǔ)上進(jìn)行防滲技術(shù)的選擇。一般情況下，尾礦庫的防滲漏處理上，最為常用的方式就是水平防滲技術(shù)與垂直防滲技術(shù)，當(dāng)然，在一些尾礦庫中也會(huì)采用這兩種防滲技術(shù)相結(jié)合的方式。尾礦庫處于不同的地址條件下時(shí)，會(huì)結(jié)合區(qū)域特征來進(jìn)行防滲技術(shù)的選擇，在一些尾礦庫中，可以采用截滲壩、混凝土防滲墻、地下帷幕灌漿和敷設(shè)HDPE膜的方式來提高防滲效果，降低尾礦庫滲漏的發(fā)生概率，提高環(huán)保性[2]。

2.1 垂直防滲

在尾礦庫的設(shè)計(jì)中，一些設(shè)計(jì)方案中明確提出了垂直防滲的要求，如果要滿足這個(gè)條件，就需要在尾礦庫的垂直方向上進(jìn)行防滲技術(shù)的應(yīng)用，利用垂直防滲來阻止地下污染物隨著水流向其他方向擴(kuò)散的情況。在具體的應(yīng)用過程中，在尾礦庫的水文地質(zhì)條件等符合要求且尾礦庫底部存在不透水層、厚實(shí)弱透水層的情況下，可以將垂直防滲系統(tǒng)嵌入不透水地層中，將防滲系統(tǒng)與地下不透水層加以連接來達(dá)到防滲處理的要求，其嵌入深度一般要在2m以上[3]。從垂直防滲技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用來看，在尾礦庫庫區(qū)不存在臨谷滲漏，僅存在壩基與繞壩滲漏的情況下能夠取得更為理想的防滲漏處理效果。

2.2 水平防滲

同垂直防滲技術(shù)一樣，水平防滲技術(shù)也有其適用條件，對(duì)于二類一般固體廢物的尾礦庫防滲，一般采用的是水平防滲技術(shù)，針對(duì)這種情況，需在全庫區(qū)采用這種方式進(jìn)行防滲處理與設(shè)計(jì)，使得在尾礦庫底部與周邊都存在水平方向上的防滲系統(tǒng)。尾礦庫庫區(qū)如果出現(xiàn)了臨谷滲漏問題時(shí)，也可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來利用局部或者全庫的水平防滲技術(shù)。水平防滲技術(shù)的應(yīng)用過程中，會(huì)存在防滲材料的差異，比如，黏土、土工膜、PE膜、鈉基膨潤土等。

3 尾礦庫防滲土工材料的應(yīng)用

3.1 初期透水堆石壩的內(nèi)坡防滲

在尾礦壩剛開始運(yùn)行的時(shí)候，因?yàn)樗畮焐疃容^短，淺灘長度也比較短，導(dǎo)致尾礦水不夠清澈。在此階段，如果將礦石直接沿著初始大壩可滲透的堆石壩的坡度排出，那么儲(chǔ)層中細(xì)粒的尾礦將直接與滲流一起滲出，這將導(dǎo)致初始大壩的斜尾礦“跑混”。所以，在尾礦庫的規(guī)劃與施工的時(shí)候，一般在初始?jí)蜗虏繅味蔚膬?nèi)坡過濾層的基礎(chǔ)上在設(shè)定一層防滲系統(tǒng)，從而在壩剛開始運(yùn)行的初期為不透水壩；到壩剛開始運(yùn)行的后期，在庫區(qū)有足夠的澄清距離的情況下，將初始水壩設(shè)置為滲透水壩。

3.2 柔性趾板連接剛性防滲體

“柔性趾板”的概念起源于水利工程混凝土面板堆石壩的剛性趾板；把地基垂直防滲體和面板堆石壩防滲面板間連接在一起的混凝土板是趾板。剛開始階段的堆石壩和尾礦堆積體組成了尾礦壩。尾礦堆積體取決于自身重量以及排水后的自然沉降和固結(jié)，水利工程中壩體和壩基的變形沉降值大于土石壩的變形沉降值。選用防滲土工材料作為柔性趾板用來替代混凝土面板的上述功能也是為了能夠適應(yīng)地基和壩體大變形的條件[4]。

3.3 水平鋪蓋防范壩基滲透破壞

尾礦壩項(xiàng)目中水平覆蓋物的設(shè)置類似于水利工程中防滲土工鋪蓋的使用，它主要的功能就是：防止基礎(chǔ)的滲流破壞、提升壩基滲流的長度以及降低及滲流的坡度。另外，在尾礦庫庫中鋪筑水平鋪蓋段也可以用來幫助水平防滲措施。通過水平的防滲段，通過水平的防滲段，厚的細(xì)粒尾礦沉積在水庫的尾側(cè)，細(xì)粒的尾礦構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)封閉和相對(duì)不透水的主體，減少了尾礦水在垂直方向上的滲透到庫區(qū)地層。

3.4 斷裂破碎帶等不良地質(zhì)的局部防滲

如果在尾礦池中有諸如斷層和斷裂帶之類的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，就會(huì)造成深層地下水滲漏或谷底滲漏的通道。對(duì)于在庫區(qū)裂縫和裂縫帶面積較小的防滲工程中，通常需要用防滲土工材料的寬度來覆蓋裂縫和裂縫帶的寬度，并且可以保留一定的完整山區(qū)在周邊的地區(qū)，防滲錨固區(qū)應(yīng)該位于較為完整且比較可靠的庫岸山體中。

4 結(jié)語

近年來，隨著各行各業(yè)發(fā)展中對(duì)環(huán)保問題的重視，尾礦庫的環(huán)保問題逐步引起了相關(guān)部門的重視，為實(shí)現(xiàn)尾礦資源的合理應(yīng)用，一些企業(yè)逐步利用尾礦構(gòu)建了尾礦庫，提高了資源的利用率，為礦山企業(yè)創(chuàng)造了更大的發(fā)展空間。尾礦庫防滲技術(shù)的發(fā)展尚不成熟，在未來的發(fā)展過程中需加大技術(shù)投入，用技術(shù)創(chuàng)新來提高尾礦庫防滲技術(shù)的總體水平。