淺析某金屬礦尾礦庫地質(zhì)環(huán)境治理措施及經(jīng)濟(jì)效益

劉萬順，李鄭銀

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

凹山總尾礦庫位于馬鞍山市向山鎮(zhèn)凹山選廠以南約4km，向山鎮(zhèn)南莊村與丹陽鎮(zhèn)百峰村交接處。庫區(qū)內(nèi)有環(huán)庫公路，庫外北部、東部有公路可自向山鎮(zhèn)抵達(dá)庫區(qū)，交通較方便。凹山總尾礦庫是由凹山老庫和南山坳庫合并、加高擴(kuò)容后形成的。凹山總尾礦庫運(yùn)行至后期，部分壩段名稱較兩庫合并前發(fā)生了變化，現(xiàn)狀共有凹山主壩、凹山3#-4#副壩、凹山1#副壩、南山坳主壩、南山坳1#副壩和南山坳2#副壩等壩段組成，凹山總尾礦庫仍采用上游式筑壩法堆筑，后期子壩由尾砂堆積而成，整個壩頂軸線總長4.3km，初期壩內(nèi)坡比1:1.5，外坡比1:2.0，堆積壩平均坡比為1:5.0。

2 治理區(qū)現(xiàn)狀與主要環(huán)境地質(zhì)問題

2.1 治理區(qū)礦山環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

由于南山礦業(yè)公司五十余年的疏排尾礦、改擴(kuò)建等工作，目前已形成了一座面積約203.96公頃的尾礦庫，由凹山主壩、凹山3#-4#副壩、凹山1#副壩、南山坳2#副壩、南山坳1#副壩和南山坳主壩等6個壩段所圍成，呈近似長方形，走向NW-SE。各壩段的壩頂標(biāo)高均已接近+100m，與坡下自然地形最大高差達(dá)85m左右，屬于典型的“頭頂庫”。

2.2 治理區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題

2.2.1 地貌景觀、生態(tài)環(huán)境破壞

而由于礦山在區(qū)內(nèi)設(shè)置尾礦庫，數(shù)十年來持續(xù)地排放尾砂，形成了一處典型的“頭頂庫”，使原山谷地帶的標(biāo)高由+20m左右提升至將近+100m，破壞了原地形地貌，破壞面積約203.96公頃，另外，庫區(qū)內(nèi)大量的尾砂和土質(zhì)壩體裸露地表，植被難以生長，造成視覺污染[1]?？傊?，尾礦庫對地形、地貌及生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。

2.2.2 土地資源破壞

治理區(qū)內(nèi)原為一片丘陵崗地，地形自然起伏，山體上植被覆蓋茂密，生長有喬木、灌木和草本植物，生態(tài)系統(tǒng)十分健康、豐富。尾礦庫的運(yùn)行使得區(qū)內(nèi)大面積的土地資源被壓占損毀，大量植被被清除，大量土壤被壓占在尾礦庫之下，失去生長能力。尾礦庫累計壓占土地資源面積約203.96公頃，破壞程度嚴(yán)重。

2.2.3 地質(zhì)災(zāi)害

區(qū)內(nèi)主要人類活動是修筑尾礦壩和排放尾砂，形成一座最大高差達(dá)83.20m的尾礦庫，如前文所述，礦山以往曾多次委托相關(guān)技術(shù)單位針對尾礦壩開展穩(wěn)定性研究工作，礦山自身也在堅持開展監(jiān)測工作。各方面工作成果均證明，現(xiàn)狀尾礦庫壩體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，且有一定安全儲備，不構(gòu)成地質(zhì)災(zāi)害隱患。因此，區(qū)內(nèi)不存在地質(zhì)災(zāi)害。

2.2.4 水土環(huán)境

治理區(qū)內(nèi)存在的污染源主要是尾礦砂，可能的污染途徑是尾礦水或大氣降水淋濾水泄漏至區(qū)外污染地表水、地下水和土壤。當(dāng)前凹山總尾礦庫已閉庫，早在2017年就已不再向庫內(nèi)排放尾砂，因此，不存在尾礦水，僅有大氣降水淋濾水。據(jù)調(diào)查，礦山自1998年起就在尾礦庫內(nèi)建造了較完備的排洪系統(tǒng)，目前仍在使用的包括6A、6B排水井和井下排洪隧洞。排水井井頂標(biāo)高高于壩頂標(biāo)高1m，排洪隧洞通達(dá)凹山主壩下游的隧洞出口，并與下游的排水明渠相通。大氣降水淋濾水在庫面積存一定高度后，經(jīng)沉淀澄清，沿排水井、排洪隧洞、排水明渠排放至主壩坡腳附近的污水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。因此現(xiàn)狀條件下，尾礦庫未造成水土環(huán)境污染。

3 礦山環(huán)境治理分區(qū)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境問題、分析結(jié)果、治理目標(biāo)與任務(wù)，并充分考慮到委托人的意見和建議，以及現(xiàn)場施工條件，本次治理設(shè)計將治理區(qū)劃分為3個治理分區(qū)。即：庫面覆土復(fù)綠灌木林地治理區(qū)（I）、壩體播草復(fù)綠草地治理區(qū)（II）、外圍保護(hù)區(qū)（III）。針對各治理分區(qū)的特征，提出適宜的治理工程方案。對（I）區(qū)開展覆土、栽種灌木、撒播草籽、修建排水溝；對（II）區(qū)開展撒播草籽、修繕排水溝；對（III）區(qū)以保護(hù)為主，適當(dāng)開展植被補(bǔ)種、道路和排水設(shè)施修繕工程。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程

4.1 庫面覆土工程

調(diào)洪區(qū)外圍開展覆土工程，要求覆土厚度不小于0.5m，采用二層回填，底部為心土層，回填風(fēng)化形成的碎石土、無有機(jī)質(zhì)的半熟土，起到支撐、保水、保肥作用，回填厚度0.2m。其上為表土層，回填有機(jī)質(zhì)含量較高，疏松，水、氣、熱狀況比較好的土壤，回填厚度0.3m。覆土工程需依照當(dāng)前庫面地形調(diào)整標(biāo)高和坡度，使之形成自四周壩頂向調(diào)洪區(qū)逐漸降低的趨勢。并且在覆土區(qū)和調(diào)洪區(qū)交界處形成0.5m高差，作為調(diào)洪區(qū)岸幫，岸幫坡度不得大于1:3。另外，為進(jìn)一步利于庫面排水，將布設(shè)多條排水溝，故覆土工程應(yīng)充分考慮排水溝的位置和地勢，地形也應(yīng)向其傾斜，坡度不小于3‰。覆土后的標(biāo)高范圍約為+97-+100m，坡度3‰-1%。設(shè)計覆土區(qū)面積約77.64hm2。

圖1 覆土工程剖面示意圖

4.2 排水溝工程

設(shè)計在覆土后的庫面上呈放射狀布設(shè)多條排水溝，以調(diào)洪區(qū)為中心，自四周向其匯聚。排水溝應(yīng)布設(shè)在覆土工程中設(shè)置的橫向地勢相對低洼處，利于地表水收集，縱向地勢呈自庫壩向調(diào)洪區(qū)逐漸降低的趨勢。

參考目前庫區(qū)普遍使用的排水溝結(jié)構(gòu)，本次排水溝工程依然設(shè)計為混凝土預(yù)制塊結(jié)構(gòu)，單個預(yù)制塊長50cm，橫截面呈U型，寬50cm，深30cm，厚5cm，采用C20混凝土澆筑，M10水泥勾縫，單位工程量0.03m3/m。

4.3 排洪系統(tǒng)修繕和清淤工程

凹山總尾礦庫現(xiàn)狀在用的排洪系統(tǒng)為6A、6B框架式溢流井+隧洞，該排洪系統(tǒng)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，前期生產(chǎn)階段運(yùn)行正常、現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)完好，計劃閉庫后繼續(xù)作為排洪系統(tǒng)使用。要求閉庫工程應(yīng)對洞內(nèi)及洞口局部存在淤積物進(jìn)行清除，對隧洞下游明渠內(nèi)存在的雜物進(jìn)行清理和疏通，確保排洪明渠暢通。

4.4 復(fù)綠工程

4.4.1 壩體復(fù)綠工程

根據(jù)現(xiàn)狀資料，凹山總尾礦庫各壩段中，凹山主壩的初期壩為混合石料壩，其他壩段的初期壩為堆石壩。各壩段采用上游式筑壩法堆筑，所有堆積壩均由尾砂堆積而成。多年來，各段壩體的穩(wěn)定性和安全性均符合要求，運(yùn)營狀況較好。

對壩體以播撒草籽的方式進(jìn)行復(fù)綠。當(dāng)前大部分壩體均已自然生長了大量草本植物，因此，復(fù)綠工程僅在裸露區(qū)域適當(dāng)補(bǔ)種即可。物種詳見下圖所示。

圖2 壩體復(fù)綠示意圖

4.4.2 植被養(yǎng)護(hù)

設(shè)計在治理工程驗(yàn)收后開展土地復(fù)墾養(yǎng)護(hù)，通過澆水、施肥、補(bǔ)種、間伐、修建及有害生物防控等措施，以保證復(fù)墾植被的成活率達(dá)90%以上。具體步驟為：澆水→施肥→補(bǔ)種→間伐→修剪→有害生物防控。

5 治理工程效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)現(xiàn)狀，凹山尾礦庫運(yùn)營六十余年后于2017年閉庫。期間未發(fā)生安全問題、未引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好，主要是造成原地貌景觀的破壞和土地資源壓占，破壞面積約1407畝。本次通過礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程，可以恢復(fù)為林地，提高土地資源的利用率。根據(jù)當(dāng)?shù)氐奈飪r水平，按農(nóng)林業(yè)土地每畝年收入800元計。

5.2 社會效益分析

①通過對礦山治理和復(fù)綠，可以消除礦山地質(zhì)環(huán)境問題，防止水土流失，從根本上恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境；②通過礦山治理和復(fù)綠，可以進(jìn)一步提高全民的礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)意識，使礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作深入人心；③通過礦山治理和復(fù)綠，使遭受破壞的礦山地質(zhì)環(huán)境得到有效恢復(fù)，可以較好改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和自然景觀，從根本上提高人民的生活、生產(chǎn)環(huán)境。使人與自然環(huán)境和諧發(fā)展，還百姓以“青山綠水”；④礦山地質(zhì)環(huán)境的治理和恢復(fù)，有利于促進(jìn)社會的進(jìn)步，對社會的和諧穩(wěn)定起到積極的作用，因此，本治理工程，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、社會發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

5.3 環(huán)境效益分析

①通過治理地質(zhì)環(huán)境，對當(dāng)?shù)鼐用裆钌a(chǎn)環(huán)境的影響，徹底改善了當(dāng)?shù)匕傩盏纳钯|(zhì)量；②礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理工程的實(shí)施，不僅使庫區(qū)生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，而且可以提高礦山的土地利用價值，使礦山環(huán)境與周圍環(huán)境和諧共存；③礦山地質(zhì)環(huán)境的治理恢復(fù)，可改善礦區(qū)及其附近的地質(zhì)環(huán)境，減少污染源，礦山環(huán)境惡化影響可以從根本上得以消除或改觀，為區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境趨于平衡奠定了良好的基礎(chǔ)；④通過對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的治理，水土流失將得到有效控制，綠化面積明顯增加，美化了自然環(huán)境，調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)匦夂?，因此，治理工程環(huán)境效益顯著。