上游式尾礦庫閉庫治理措施

何明亮

對于尾礦庫來講，可以依照入庫尾礦含水率的多少對其進(jìn)行劃分，主要分為濕式尾礦庫、干式尾礦庫，以及介于兩者之間的膏體尾礦庫。前者結(jié)合尾礦堆積壩實際形成的特點(diǎn)將尾礦壩筑壩方式分成了上游式尾礦筑壩法、中線式尾礦筑壩法以及下游式尾礦筑壩法，在采取上游式尾礦筑壩法而形成的尾礦庫被叫做上游式尾礦庫，本身有著一定的特征，比如堆積壩壩頂軸線部分逐漸朝著初期壩上游方向前移，壩體的組成結(jié)構(gòu)是流動礦漿沉積形成，粗顆粒沉積于壩前、細(xì)顆粒沉積于庫尾。上游式尾礦庫因操作便利、管理方便、運(yùn)行成本較低等一系列優(yōu)點(diǎn)而被普遍應(yīng)用到了各項領(lǐng)域內(nèi)，不過對于該壩體來講，是依照尾礦沉積特征自尾礦排放階段形成的，采取的尾礦排礦方法、粒度、流速以及濃度等多方面直接影響著堆積尾砂的結(jié)構(gòu)情況，尾砂內(nèi)包含了諸多的細(xì)粒夾層，滲透性不佳，在設(shè)計環(huán)節(jié)中無法對具體的壩體尾砂分布形態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，具體的壩體尾礦分布規(guī)律與實際設(shè)計可能差別較大。基于此，本文簡單闡述了上游式尾礦庫運(yùn)行期間的有關(guān)問題，結(jié)合某項目上游式尾礦庫閉庫治理案例提出了治理策略，以此為類似上游式尾礦庫閉庫治理工作的開展提供參考。

1 某項目上游式尾礦庫閉庫治理案例

文章中以某項目上游式尾礦庫為例，該尾礦庫實際堆積標(biāo)高為815.0m，初期壩底標(biāo)高772.0m，尾礦壩整體高度為43.0m，堆存尾砂量約為115.39×104m3。結(jié)合尾礦庫實測現(xiàn)狀圖以及現(xiàn)場勘察情況，庫面縱深較淺，灘面不平整，庫尾長期存儲了較多的積水，干灘長度不足、調(diào)洪庫容不夠；該尾礦庫也已達(dá)到設(shè)計壩高和服務(wù)年限，根據(jù)國家行業(yè)政策應(yīng)完成尾礦庫閉庫整治和銷號工作，以保證尾礦庫長期運(yùn)行穩(wěn)定。

2 上游式尾礦庫運(yùn)行現(xiàn)狀

通過相關(guān)資料研究表明，我國庫容低于1000萬m3的尾礦庫在總量中占據(jù)著極大比例，壩高低于60m的尾礦庫占據(jù)總量比例為80%，這些類型的尾礦庫大多數(shù)屬于上游式尾礦庫，本身有著服務(wù)期限較短的特征，甚至有些已經(jīng)和服務(wù)年限相接近。要想確保尾礦庫安全實施閉庫，就需要重點(diǎn)研究上游式尾礦庫的運(yùn)行現(xiàn)狀，提出對應(yīng)的閉庫治理措施，這是極為關(guān)鍵且重要的。為此，文章內(nèi)全面探究了某項目上游式尾礦庫實際運(yùn)行現(xiàn)狀，具體如下所示。

2.1 尾礦壩

在上游式尾礦筑壩法期間通常是應(yīng)用尾砂堆筑子壩，但是在子壩堆積期間普遍受到各項因素的影響，具體表現(xiàn)為人為、天氣和尾砂特性多種類型的因素，形成了子壩軸線過度彎曲和邊坡陡峭等問題；尾礦堆積上升速度特別快，壩體尾砂固結(jié)時間短，有液化滑坡風(fēng)險；沒有同步完成壩面和壩肩排水溝的建設(shè)作業(yè)，坡面綠化效率低，當(dāng)受暴雨天氣影響以后必定形成坡面沖坡。此外，因尾礦堆筑過快，壩面、壩肩排水溝未同步建設(shè)完成，坡面未及時進(jìn)行綠化，遇雨水天氣形成壩面沖溝。結(jié)合以上探究的尾礦壩問題，在閉庫期間需要綜合性的治理坡面，布設(shè)壩面以及壩肩排水溝等，落實完善的坡面綠化策略。

2.2 排洪系統(tǒng)

上游式濕排尾礦庫運(yùn)行期間，為了滿足尾礦回水的澄清，使進(jìn)水水位逐漸提升，一般情況下是應(yīng)用排水斜槽或排水井等能夠連續(xù)階梯式封堵的進(jìn)水構(gòu)筑物來實現(xiàn)。可是在具體的封堵期間受人員操作水平較低以及施工不規(guī)范等因素的影響，排水構(gòu)筑物封堵質(zhì)量可能較差，存在尾砂泄漏風(fēng)險；另外有的尾礦庫建設(shè)時間久遠(yuǎn)，遵循的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)過低，甚至應(yīng)用的排洪設(shè)施為尚未做好防腐處理的鋼管材料或漿砌石結(jié)構(gòu)。要想解決以上現(xiàn)象，將排洪設(shè)施問題有效治理，就需要做好閉庫設(shè)計和整治工作，封堵老排洪系統(tǒng)或者是規(guī)范性的建設(shè)新排洪系統(tǒng)，平整庫面灘面坡向排水設(shè)施，使尾礦庫閉庫以后庫內(nèi)洪水能夠順利及時排出，庫區(qū)不長期積水。

針對上述排洪系統(tǒng)問題，閉庫時應(yīng)封堵排洪系統(tǒng)，或新建排洪系統(tǒng)。尾礦庫閉庫后，在正常條件下庫內(nèi)不應(yīng)存水，因此還需要對尾礦庫灘面進(jìn)行治理。

2.3 監(jiān)測設(shè)施

小型尾礦庫因管理力量不足，易出現(xiàn)監(jiān)測設(shè)施失效等問題，閉庫時應(yīng)對尾礦庫監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行評估和完善。未加強(qiáng)尾礦庫的監(jiān)督管理力度，存在著監(jiān)測設(shè)施缺失或者失效、監(jiān)測數(shù)據(jù)不全等問題，在閉庫期間就需要動態(tài)性評估現(xiàn)有尾礦庫監(jiān)測設(shè)施，補(bǔ)充必要的監(jiān)測點(diǎn)、提出監(jiān)測要求，將其優(yōu)勢發(fā)揮到最大化。

3 尾礦庫閉庫存在的問題

某項目在實施閉庫整治作業(yè)的前期階段中，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)結(jié)合實際情況編制了庫區(qū)工程地質(zhì)勘察、壩體穩(wěn)定性分析和安全現(xiàn)狀評價報告，但是依照上述現(xiàn)狀來看，尾礦庫還存在著一些問題。其一，子壩軸線過度彎曲，壩面護(hù)坡、綠化和、排水溝未施工完成。其二，尾礦庫排洪構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求不相符。其三，監(jiān)測設(shè)施不完善。

4 上游式尾礦庫閉庫治理措施和落實策略

在礦山正常運(yùn)行期間，尾礦庫是非常重要的一項采選工程設(shè)施，其運(yùn)營狀況決定了礦山開采經(jīng)濟(jì)效益和采選工業(yè)安全性，同時也直接威脅到了相關(guān)人員自身的生命安全。在我國尾礦庫中，有一大部分都處于即將閉庫的運(yùn)行狀態(tài)，這是因為有的尾礦庫已經(jīng)達(dá)到了服務(wù)年限，有的尾礦庫因為礦產(chǎn)資源開發(fā)日益枯竭，礦山面臨停產(chǎn)而停用，還有的尾礦庫因為發(fā)生了壩體滲漏以及排洪系統(tǒng)功能下降，無法正常使用而停運(yùn)。針對這些達(dá)到服務(wù)年限或停用的尾礦庫，加強(qiáng)閉庫工作是非常重要，是尾礦庫長期穩(wěn)定運(yùn)行的保證措施。對于大多數(shù)尾礦庫來講，是以比較成熟的上游法尾礦筑壩技術(shù)為主。該項技術(shù)操作方式極為便利，方便管理，營運(yùn)期間成本輸出最少，不過該排尾筑壩方式也有著一些本質(zhì)性缺陷，經(jīng)常會受到排礦方式、放礦點(diǎn)的位置、放礦流速和濃度等的影響，細(xì)粒夾層比較多，滲透能力差，浸潤線埋深較淺，最終難以確保壩體自身的穩(wěn)定性；在尾礦庫運(yùn)行期間，建設(shè)方疏于管理，導(dǎo)致尾礦庫排洪構(gòu)建物功能缺失，雨洪無法正常排泄，為尾礦庫的正常運(yùn)行埋下了嚴(yán)重的安全隱患。與此同時，伴隨著我國礦產(chǎn)資源利用率的提升，礦產(chǎn)開采量逐漸增多，每年的尾礦量增加，壩體上升速度隨之加快，選礦工藝水平提升礦石的磨度越來越高，尾礦性質(zhì)變差固結(jié)情況不樂觀。還有就是粉塵污染，在大風(fēng)天氣，尾礦表面的細(xì)粉被逐漸吹到周邊區(qū)域，導(dǎo)致土壤受到污染，逐漸退化，植被也會受到不同程度的破壞，生態(tài)環(huán)境無法平衡，嚴(yán)重影響了人們的日常生活，所以在尾礦庫閉庫作業(yè)時，必須采取及時恢復(fù)植被或者是庫區(qū)覆土的方式，從而確保尾礦庫區(qū)周圍環(huán)境。尾礦庫相關(guān)治理保障措施如下。

4.1 制定尾礦庫治理措施

其一，整治處理尾礦干灘面。依照現(xiàn)場實際現(xiàn)象，要想解決灘面不平整和尾礦庫干灘長度以及安全性較低等問題，在閉庫治理期間需要做好以下幾項措施。①對堆積壩的最后一級子壩進(jìn)行平整處理，合理控制堆積壩壩頂標(biāo)高.②平整形成的尾砂逐漸填入了灘面低洼位置，采取平整碾壓的方式進(jìn)行密實處理，在灘頂形成50m的寬平臺，遵循1.0%坡度使平臺朝著庫內(nèi)逐漸傾斜。③壩頂平臺和庫內(nèi)灘面相互銜接到一起，庫內(nèi)灘面是自然放礦沖積坡，不進(jìn)行調(diào)整。完成閉庫作業(yè)以后，在運(yùn)行過程中禁止尾礦庫內(nèi)存水，汛期雨洪水應(yīng)利用排洪系統(tǒng)排放出去。④對壩肩排水溝加以改善。為了將壩面雨水順利排放出去，防止沖刷壩體，應(yīng)修筑壩面和壩肩漿砌石排水溝，并加強(qiáng)閉庫以后的維護(hù)力度，保障壩面排水溝的完善性。

其二，做好庫區(qū)綠化作業(yè)。目前階段，尾礦庫庫區(qū)尚未做好相關(guān)的綠化作業(yè)，尾礦庫閉庫期間明確要求對庫面覆土植被加以綠化，種植根系發(fā)達(dá)且抗寒冷的植物，提升成活率，在發(fā)生了缺苗和少苗問題以后也必須快速進(jìn)行補(bǔ)栽處理。

其三，落實排洪系統(tǒng)建設(shè)。分析現(xiàn)有尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，檢測現(xiàn)有排洪構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，校核排洪系統(tǒng)的泄流能力。該項目尾礦庫排水斜槽檢測和計算結(jié)果：①排水斜槽為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，無變形和裂縫情況，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。②斜槽止水帶封閉程度高，伸縮縫未產(chǎn)生變形現(xiàn)象，有的伸縮縫內(nèi)可見沿浸油木板正常開裂的環(huán)形裂縫，結(jié)構(gòu)完善。③庫內(nèi)排水斜槽地基坐落于基巖上部，未產(chǎn)生基礎(chǔ)下沉的情況。④斜槽泄流能力不滿足調(diào)洪后的下泄要求。閉庫治理期間要求應(yīng)有效清理消力池中的尾砂，揭開庫面以上排水斜槽蓋板加大泄流能力，進(jìn)水端設(shè)置攔污柵防止樹枝爛葉堵塞斜槽進(jìn)口。為了增強(qiáng)閉庫后尾礦庫的排洪能力，布設(shè)雙排洪系統(tǒng)，即沿著上壩道路增設(shè)漿砌石溢洪道，底寬1.0m，深度是1.2m，長約500m，間隔20m設(shè)置沉降縫，控制沉降縫寬，使用瀝青麻筋填塞。

其四，采取性能良好的監(jiān)測設(shè)施?，F(xiàn)階段，初期壩壩頂標(biāo)高處設(shè)置了壩體位移觀測樁和壩體浸潤線觀測井，但初期壩以上未施工監(jiān)測點(diǎn)、庫區(qū)也無水位監(jiān)測標(biāo)尺，安全觀測設(shè)施不全面。故尾礦庫閉庫期間，需要補(bǔ)充完善安全觀測設(shè)施，以方便企業(yè)了解閉庫后的尾礦庫運(yùn)行安全情況。①位移監(jiān)測設(shè)施。自第二級堆積壩頂平臺開始，每兩個子壩設(shè)置位移監(jiān)測點(diǎn)，并保持監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，避免產(chǎn)生變形現(xiàn)象，同時監(jiān)測點(diǎn)底座埋設(shè)土層的深度也必須嚴(yán)格控制。②浸潤線監(jiān)測設(shè)施，數(shù)量、位置與位移監(jiān)測點(diǎn)一致。③設(shè)置水位監(jiān)測標(biāo)尺。將水位標(biāo)尺設(shè)置于排水斜槽側(cè)壁，應(yīng)清晰可見。

其五，增設(shè)值班室以及安全標(biāo)識牌。①設(shè)置安全標(biāo)識牌。當(dāng)前階段，需要將安全警示標(biāo)識牌設(shè)置于庫區(qū)周圍明顯的領(lǐng)域以及容易產(chǎn)生安全隱患的區(qū)域，禁止閑雜人員隨意出入庫區(qū)，同時也不能實施庫區(qū)爆破、挖砂以及取石等多項作業(yè)。在溝口住戶位置設(shè)置清楚的避災(zāi)標(biāo)識牌，將避災(zāi)路線標(biāo)注出來。②管理設(shè)施。完成了尾礦庫閉庫作業(yè)以后，需要設(shè)置專門的尾礦庫值班室和倉庫，把危險報警裝置、通訊電話以及移動式手提照明設(shè)施等安裝到值班室內(nèi)，倉庫內(nèi)也需要配置有關(guān)的應(yīng)急搶險物資，其中包含了救生衣和沙袋等。

其六，加強(qiáng)尾礦庫安全管理。在當(dāng)前階段安全管理體系需要設(shè)置必要的尾礦庫專職管理機(jī)構(gòu)，明確專業(yè)性的技術(shù)管理人員，邀請經(jīng)驗豐富的尾礦專家為技術(shù)顧問，將尾礦庫閉庫中和閉庫后中的技術(shù)難題加以解決。礦業(yè)公司需要加強(qiáng)尾礦庫的安全監(jiān)督管理力度，做好日常管理工作，定期巡檢尾礦庫，同時還需要落實完善的閉庫前、后安全檢查和管理要求，結(jié)合尾礦庫監(jiān)測數(shù)據(jù)，定制下年度安全管理計劃，嚴(yán)格按照閉庫設(shè)計要求和安全管理計劃進(jìn)行操作，確保尾礦庫的調(diào)洪庫容和安全超高。對應(yīng)尾礦庫子壩和庫區(qū)，在閉庫前應(yīng)邀請有資質(zhì)的單位完成工程地質(zhì)勘察，了解尾砂沉積特性，各沉積層的巖土物理力學(xué)指標(biāo)，研究正常運(yùn)行、洪水運(yùn)行和特殊運(yùn)行的壩體穩(wěn)定性，評價尾礦庫現(xiàn)狀情況，提出相應(yīng)對策措施和管理要求，建設(shè)必要的位移和浸潤線安全監(jiān)測設(shè)施，定期監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握尾礦庫閉庫前、后運(yùn)行現(xiàn)狀，為尾礦庫安全運(yùn)行提供良好的依據(jù)；強(qiáng)化尾礦庫汛期管理，制定尾礦庫防洪防汛工作方案，做好汛期內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)值班工作，24h領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場協(xié)調(diào)指揮，及時解決運(yùn)行存在的問題，并落到實處。

其七，選擇閉庫的評價單位和設(shè)計單位，落實閉庫整治方案。建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合尾礦庫設(shè)計資料，在尾礦庫擬閉礦的前一年委托有資質(zhì)的，且經(jīng)驗豐富評價機(jī)構(gòu)合理合規(guī)評價尾礦庫。評價機(jī)構(gòu)向企業(yè)出具尾礦庫安全現(xiàn)狀評價報告，包含的主要內(nèi)容包括壩體穩(wěn)定性、防洪可靠性，監(jiān)測設(shè)施完整性，確定尾礦庫的安全度，給出結(jié)論、提出合理化建議。同時建設(shè)方也應(yīng)該在尾礦庫閉庫前，委托有著相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計單位展開尾礦庫閉庫設(shè)計工作。設(shè)計單位在尾礦庫閉庫設(shè)計過程中結(jié)合評價機(jī)構(gòu)的安全評價結(jié)論和建議、以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察的結(jié)論和建議，提出閉庫治理措施，確保閉庫以后的尾礦庫與我國法律、法規(guī)、文件和規(guī)范要求相符合。設(shè)計單位在對現(xiàn)場進(jìn)一步了解的情況下充分分析尾礦庫的現(xiàn)狀和存在的問題，加以治理，如在防洪能力不足的情況下，采取擴(kuò)大調(diào)洪庫容或者是增加排洪能力方式增設(shè)永久溢洪道、排水井等排洪設(shè)施。閉庫設(shè)計單位應(yīng)整理和研究相關(guān)的資料，結(jié)合資料和數(shù)據(jù)完善設(shè)計方案，設(shè)計方案主要包括以下四個方面：對壩體的穩(wěn)定性進(jìn)行定性和定量分析，并作出穩(wěn)定性評價結(jié)論；依照尾礦庫的類別確定閉庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)，按照庫區(qū)現(xiàn)有設(shè)施的狀況進(jìn)行排洪計算，并選定合適的閉庫排洪方式及構(gòu)筑物；對壩坡及庫區(qū)灘面展開復(fù)墾設(shè)計；健全該尾礦庫的監(jiān)測設(shè)施。需要明確注意的一方面是，洪水入庫可能造成浸潤線偏高、淹沒庫區(qū)植物，同時洪水入庫通常會帶來大量的庫外雜物入庫，容易堵塞排洪設(shè)施，閉庫設(shè)計需要提出對策措施。閉庫后尾礦庫不再使用，為了保證尾礦庫的安全，可根據(jù)尾礦庫特征采取分洪設(shè)施，即上游設(shè)置分洪構(gòu)筑物，將上游雨水導(dǎo)出庫外。一般閉庫項目采用的分洪設(shè)施為庫區(qū)周邊截洪溝。本項目在庫區(qū)左、右岸設(shè)置截洪溝，庫尾溝底地段設(shè)置攔水壩，利用庫尾設(shè)置的攔水壩將上游來的洪水?dāng)r截，然后通過截洪溝將其排出庫外。尾礦庫的閉庫勘察、評價和設(shè)計工作在礦山企業(yè)的管理中起到了非常重要的作用，使得尾礦庫閉庫理論可靠性增強(qiáng)，同時建設(shè)方嚴(yán)格按照閉庫方案進(jìn)行閉庫工程施工，全面增強(qiáng)有關(guān)人員的思想理念，加大尾礦庫閉庫的建設(shè)投入，在根本上對尾礦庫的閉庫進(jìn)行全面科學(xué)的管理，保障整體質(zhì)量和安全性。

4.2 操作管理標(biāo)準(zhǔn)化

首先，加強(qiáng)尾礦庫技術(shù)參數(shù)和調(diào)洪庫容安全超高、浸潤線埋設(shè)深度等多方面的控制力度，遵循規(guī)范性要求加以操作，確保整體安全性，定期檢驗尾礦庫運(yùn)行狀態(tài)。其次，定期勘測尾礦庫，動態(tài)性分析尾礦壩的工程、水文地質(zhì)和抗震性能。在尾礦庫值班室內(nèi)安裝規(guī)范性的監(jiān)測系統(tǒng)，定期對庫水位和沉積灘長度監(jiān)測，獲取準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，確保尾礦庫安全運(yùn)行。

4.3 制定安全生產(chǎn)責(zé)任體系

其一，逐層落實安全生產(chǎn)責(zé)任體系，具體將責(zé)任落實到個人身上，安全生產(chǎn)實行公司和班組負(fù)責(zé)的方式。并且有效檢驗尾礦庫的安全性，公司每季度檢查一次有點(diǎn)少，至少每月例行檢查一次。

其二，強(qiáng)化尾礦庫汛期監(jiān)督管理力度，以文件形式制定尾礦庫防洪防汛工作方案，確定尾礦庫汛期技術(shù)指標(biāo)設(shè)計要求，對各項單位任務(wù)進(jìn)行合理劃分，保障防汛搶險物資以及設(shè)施的充足性，編制尾礦庫事故應(yīng)急預(yù)案，舉辦相關(guān)的知識講座，提升人員自身技能。

5 結(jié)語

從以上論述來看，文章內(nèi)依照上游式尾礦庫的特征探究了存在的問題，提出了有關(guān)策略，說明了某項目尾礦庫閉庫治理案例。經(jīng)過分析來看，上游式尾礦庫閉庫治理涉及到了多項對策，比如尾礦壩治理措施、排洪系統(tǒng)治理措施以及監(jiān)測設(shè)施治理措施，結(jié)合尾礦庫存在的問題綜合性治理以及解決，進(jìn)而確保尾礦庫閉庫以后的穩(wěn)定性和安全性。