黃金尾礦庫加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)實(shí)踐及安全管理措施

韋 紅

黃金產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。近年來，我國黃金發(fā)展速度較快，我國黃金產(chǎn)量居世界之首，且增長速度驚人。目前，我國黃金產(chǎn)業(yè)逐漸形成了勘探、開采、加工的工業(yè)體系，隨著黃金礦山開采的持續(xù)，黃金產(chǎn)量的增加，大部分黃金選礦尾礦庫已逐漸達(dá)到了服務(wù)年限。許多黃金企業(yè)、有關(guān)部門及研究學(xué)者都在探索尾礦后期儲(chǔ)存的最佳方案，解決尾礦庫服務(wù)年限到期而影響礦山連續(xù)生產(chǎn)和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題。新建尾礦庫投資大、占地多、增加安全環(huán)境全風(fēng)險(xiǎn)，充分利用原尾礦庫，采取加高擴(kuò)容的方法來增加尾礦庫容是不錯(cuò)的選擇。在尾礦庫管理過程中，安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)巨大。我國尾礦庫曾經(jīng)多次發(fā)生尾礦庫潰壩、泄漏、輸送管路滴漏等問題，在中央環(huán)境保護(hù)督察過程中也曾把尾礦庫作為環(huán)境污染突出通報(bào)的典型案例。因此，尾礦庫擴(kuò)容對黃金企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。本文以黃金尾礦庫設(shè)計(jì)實(shí)踐，探討了黃金尾礦庫的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及尾礦庫的安全管理措施，供黃金企業(yè)尾礦庫擴(kuò)容提供參考。

1 某金礦尾礦庫加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)實(shí)踐

1.1 某金礦原尾礦庫概況

某金礦位于貴州省貞豐縣境內(nèi)，交通較方便。原庫選址為一廢棄的水庫，尾礦庫西南側(cè)為兩尾礦庫，目前已完成閉庫。尾礦庫西側(cè)為該金礦選礦廠。尾礦庫位于礦區(qū)北側(cè)一山溝內(nèi)，溝內(nèi)地形為西高東低，溝長2886m，匯水面積為2.69km2。基礎(chǔ)壩位于溝口，下游500m范圍內(nèi)無村民居住，沿山溝往下距基礎(chǔ)壩約1.2km為一座水庫。原尾礦庫占地面積30.85公頃，總庫容959.03萬m3，有效庫容815.17萬m3，屬于四等尾礦庫，服務(wù)年限20年。主要工程包括基礎(chǔ)壩、排洪隧洞、截水溝、庫內(nèi)導(dǎo)水系統(tǒng)、庫區(qū)防滲、調(diào)節(jié)池，輔助工程包括尾礦輸送、滲濾液回水設(shè)施。

1.2 加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)方案比選

根據(jù)現(xiàn)有地形條件和周邊環(huán)境，尾礦庫可加高11m～1394m高程，從技術(shù)方面考慮采用上游法和下游法加高均具有可行性，但兩者的經(jīng)濟(jì)性及資金的投入時(shí)間具有較大的差別。

1.2.1 上游法加高方案

上游法加高方案主要的建設(shè)項(xiàng)目為堆積壩、壩基處理、副壩、防滲系統(tǒng)、排洪系統(tǒng)、截洪溝、回水池、監(jiān)測系統(tǒng)等，上游法加高方案加高11m，新增庫容為453萬m3，需新征地面積為10畝。上游法加高堆積壩擬采用模袋法筑壩。堆積壩分兩級(jí)建設(shè)，每級(jí)堆積壩高6m，壩頂寬8m，上下游坡比分別為1：2.0、1：3.0。第一級(jí)堆積壩建設(shè)前，需在基礎(chǔ)壩1371m和1375m高程設(shè)置水平排滲管，每級(jí)模袋堆積壩實(shí)施前，需采用旋流器對尾礦進(jìn)行分級(jí)，粗粒尾礦在壩基礎(chǔ)范圍內(nèi)排放，排放厚度為2.0m，作為模袋筑壩的施工平臺(tái)和模袋壩的基礎(chǔ)層。在該區(qū)域修建1#和2#兩座副壩。1#和2#副壩采用土石筑壩，壩頂高程為1394.0m。在庫內(nèi)新建一套排洪系統(tǒng)，排洪系統(tǒng)采用排水井+排水管方式。排水井采用框架式排水井，井高15m，內(nèi)徑2.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。排水管采用圓形排水管、內(nèi)徑1.5m，總長度約為810m，沿庫區(qū)北側(cè)山體岸坡建設(shè)，其中庫內(nèi)長度為635m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，庫外至回水池段長度為175m采用DN1500鋼管。防滲層采用4500g/m2鈉基膨潤土毯+1.5mm HDPE土工膜。庫區(qū)1394m高層之上新建截洪溝。在基礎(chǔ)壩下游新建容積約1.2萬m3回水池?？偼顿Y4325.4萬元。

1.2.2 下游法加高方案

下游法加高方案擬在現(xiàn)有基礎(chǔ)壩基礎(chǔ)之上采用下游法加高11m，新增庫容為462萬m3，如考慮部分筑壩材料在庫內(nèi)取土，則新增庫容約為487萬m3，較上游法方案多約34萬m3庫容。需新征地面積為37.5畝。下游法主要的建設(shè)項(xiàng)目為下游法筑壩、副壩、防滲系統(tǒng)、排洪系統(tǒng)、截洪溝、回水池、監(jiān)測系統(tǒng)等。基礎(chǔ)壩在現(xiàn)有基礎(chǔ)上向下游加高11m至1394m高程，加高后總壩高為66m，采用土石或者廢石筑壩，筑壩量為51萬m3。在庫內(nèi)新建一套排洪系統(tǒng)，排洪系統(tǒng)采用排水井+排水管方式。排水井采用框架式排水井，井高15m，內(nèi)徑2.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。排水管采用圓形排水管、內(nèi)徑1.5m，總長度約為635m，沿庫區(qū)北側(cè)山體岸坡建設(shè)，其中庫內(nèi)長度為460m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，庫外至回水池段長度為175m采用DN1500鋼管。副壩、防滲系統(tǒng)、截洪溝、回水池、監(jiān)測系統(tǒng)等建設(shè)項(xiàng)目與上游法方案基本相同?？偼顿Y5087.8萬元。

1.2.3 方案比選結(jié)論

在總庫容方面，下游法加高如考慮部分土石材料從尾礦庫區(qū)1394m以下取土，則下游法較上游法增加庫容為33.8萬m3，如不考慮從庫內(nèi)取土，則下游法加高方案較上游法方案新增庫容多約9萬m3；在征地面積方面，上游法方案新增征地面積為10畝，下游法新增征地面積為38畝，上游法方案較少；在投資方面，上游法方案直接工程費(fèi)、投資和單位庫容投資均優(yōu)于下游法加高方案，經(jīng)濟(jì)較為合理。綜合上述經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，兩種方案新增的庫容接近，上游法加高方案總工程費(fèi)和單位庫容投資較低，征地面積少，設(shè)計(jì)推薦上游法加高方案。

1.3 設(shè)計(jì)方案

本次尾礦庫加高擴(kuò)容項(xiàng)目主要包括場地平整、堆積壩體、副壩、排洪系統(tǒng)、防滲系統(tǒng)、回水池、監(jiān)測設(shè)施等。設(shè)計(jì)將原設(shè)計(jì)要求的1378m～1384m高程采用庫尾放礦調(diào)整為壩前放礦。排礦量為4500t/d，壩前均勻放礦，放礦點(diǎn)數(shù)量為8個(gè)，間距為30m～45m，設(shè)計(jì)干灘坡度為6‰。尾礦庫由1383m加高至1394m高程，新增總庫容462萬m3，新增有效庫容為487.4萬m3，可延長服務(wù)年限約3.9年。尾礦庫原設(shè)計(jì)有效庫容959.1萬m3，總壩高54m，加高擴(kuò)容后總壩高為66m，總庫容1421.1萬m3，總有效庫容1302.6萬m3，總占地面積約980畝，屬于三等尾礦庫，壩體級(jí)別為3級(jí)，最小干灘長為70m。尾礦排放最高高程為1194（1394）m，加高11m。繼續(xù)沿用膏體排放工藝，壩前放礦，尾礦庫內(nèi)洪水通過新增豎井+管道收集至基礎(chǔ)壩下游回水池，正常情況下由浮船泵站回水。庫區(qū)1383m～1394m邊坡為新增防滲區(qū)域，庫區(qū)兩側(cè)山體1394m高程以上修建截洪溝。場地清除的土石料等應(yīng)在場外周邊空地暫存，可用于堆積壩外坡的植草護(hù)坡和后期封場覆蓋。采用模袋法加高基礎(chǔ)壩，在東側(cè)埡口和原尾礦庫壩頂新增1#和2#副壩。堆積壩分兩級(jí)，每級(jí)高度為6m，壩頂寬8m，下游坡面坡度為1：3.0，上游坡面坡度為1：2.0。第一級(jí)堆積壩壩頂高程為189m，考慮后期沉降，第二級(jí)堆積壩壩頂高程為1395m，高出最終壩前放礦標(biāo)高1m。1#副壩和2#副壩為碾壓土石壩，壓實(shí)度為0.95，筑壩材料為土石，壩頂高程為1394.0m，壩頂寬度為5m，壩高分別為9.5m、5m。副壩上下游坡比分別為1：2.0、1：2.5，壩頂采用20cm厚C20混凝土結(jié)構(gòu)層，外坡采用干砌石護(hù)坡。原設(shè)計(jì)尾礦庫基礎(chǔ)壩為一次筑壩，基礎(chǔ)壩按擋水壩設(shè)計(jì)，庫內(nèi)雨水經(jīng)排水斜槽和排水管排出庫外。庫內(nèi)洪水通過DN500排水管和新建排洪系統(tǒng)排出庫外。本次加高后，壩高和總庫容均接近三等尾礦庫下限，故尾礦庫新建防洪設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇洪水。庫內(nèi)新建排洪系統(tǒng)采用排水井+排水管方式，沿庫區(qū)北側(cè)山體建設(shè)。庫區(qū)北岸和南岸1394m高程之上修建截洪溝。正常情況，尾礦庫滲濾液全部集于庫內(nèi)，不外排，采用浮船泵將其泵回廠區(qū)作為生產(chǎn)用水。加高設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)壩下游和現(xiàn)有調(diào)節(jié)池之間新建回水池。尾礦庫加高庫容工程，1383m～1394m高程山體邊坡為新增防滲區(qū)域，原設(shè)計(jì)1383m以下防滲施工維持不變。

1.4 工程效果

目前，該尾礦庫加高擴(kuò)容施工完成運(yùn)行至今近二年，運(yùn)行良好，未發(fā)生安全事故。建庫以來的例行地下水監(jiān)測沒有發(fā)現(xiàn)過滲漏。尾礦庫為三（四）等尾礦庫，設(shè)置有手動(dòng)位移觀測點(diǎn)。根據(jù)觀測，每個(gè)平臺(tái)標(biāo)高的浸潤線水位比較穩(wěn)定，浸潤線受雨季、放礦方式及地點(diǎn)影響較小。尾礦屬于Ⅱ類固體廢物，尾礦庫僅在下游設(shè)置有一口監(jiān)測井，其余監(jiān)測點(diǎn)均采用庫區(qū)周邊的泉眼或井作為監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測指標(biāo)均滿足《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14848-2017）Ⅲ類限值要求，地下水質(zhì)量較好。

2 黃金尾礦庫設(shè)計(jì)需要注意的問題

尾礦庫設(shè)計(jì)階段是尾礦庫能實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。因此要把所有問題考慮到，才能很好的實(shí)現(xiàn)尾礦庫工程目標(biāo)。首先，要強(qiáng)化設(shè)計(jì)前基礎(chǔ)材料收集整理。設(shè)計(jì)單位勘察設(shè)備要選用技術(shù)先進(jìn)且具有良好性能的設(shè)備，同時(shí)要聘用優(yōu)秀的工程技術(shù)專業(yè)人員，把前期資料收集工作放在重要位置，確保收集的資料貼合工程設(shè)計(jì)，符合設(shè)計(jì)需要。其次，注重現(xiàn)場考察研究。負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)單位一方面，要建立健全實(shí)地踏勘和考察制度，設(shè)計(jì)人員和資料收集人員按照制度執(zhí)行，防止在踏勘和考察過程中出現(xiàn)漏項(xiàng)或踏勘范圍覆蓋不到位導(dǎo)致的數(shù)據(jù)收集不準(zhǔn)確，從而保證了數(shù)據(jù)和資料來源于實(shí)際且準(zhǔn)確可靠。另一方面，注重現(xiàn)場施工考察。設(shè)計(jì)單位人員要到施工現(xiàn)場進(jìn)行考察和踏勘，研究設(shè)計(jì)與現(xiàn)場的銜接，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷及時(shí)與施工單位進(jìn)行有效的溝通，根據(jù)現(xiàn)場及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。深入現(xiàn)場指導(dǎo)，讓施工方能很好的掌握設(shè)計(jì)意圖，真正把設(shè)計(jì)的理念和方案轉(zhuǎn)化到工程中去，從而保證尾礦庫工程質(zhì)量。再次，進(jìn)一步研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)人員按照完整的設(shè)計(jì)規(guī)范流程完成初步設(shè)計(jì)方案后，設(shè)計(jì)單位的審核部門要進(jìn)一步的研究和審核，強(qiáng)化設(shè)計(jì)方案研究和優(yōu)化，在研究和優(yōu)化過程中，通過多方案必選，選出比較優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，從而保證設(shè)計(jì)工作的順利開展和有序的進(jìn)行。

3 黃金尾礦庫安全管理措施

3.1 黃金尾礦庫尾礦壩的安全管理措施

尾礦壩是黃金采選礦山尾礦庫的重要設(shè)施，對尾礦庫功能的實(shí)現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用，加強(qiáng)尾礦壩的安全管理是尾礦庫實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。我們在開展安全檢查時(shí)，要有不同的檢查重點(diǎn)，尾礦庫的檢查重點(diǎn)為位移、外坡坡比、裂縫、位移、塌陷、沖溝、沼澤化、滲透水等。隨著礦山的開采，尾礦庫不斷堆積，高度不斷增加，要結(jié)合實(shí)際修建排滲設(shè)施和排水溝開展排查。為了使子壩不受沖刷，在尾礦壩前要均勻放礦，放礦口朝向庫內(nèi)方向，放礦的支管延伸至灘面高度，為確保沉積灘坡度、灘面高程和干灘長度均衡，不形成沙丘狀，采用輪流放礦的形式排放尾礦。為了壩體內(nèi)不形成凍層，冬季采用集中輪流放礦的形式開展尾礦排放。做好對壩體下滲水流量和水質(zhì)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，如在短時(shí)間內(nèi)滲水量變大或變小，或者有渾濁的現(xiàn)象，要及時(shí)開展壩體隱患排查，對排查出的隱患進(jìn)行整治。

3.2 黃金尾礦庫防洪和排洪的安全管理

對于尾礦庫來說，防洪和排洪的管理極其重要，甚至影響了整個(gè)尾礦庫的安全，因此尾礦庫的防洪和排洪管理是一項(xiàng)重要的工作。調(diào)洪排洪性能、防洪標(biāo)準(zhǔn)和排洪設(shè)施的穩(wěn)定性是尾礦庫防洪和排洪安全管理的重點(diǎn)。要定期檢查沉積灘面坡度、尾礦庫水位等，根據(jù)檢查情況，結(jié)合防洪和排洪設(shè)施的實(shí)際開展調(diào)洪演算。經(jīng)過演算，認(rèn)真研究最高洪水位、安全標(biāo)高、灘長是否符合設(shè)計(jì)的要求，如不符合要求要進(jìn)行安全技術(shù)論證和采取安全技術(shù)措施。每年汛期來臨之前要對防、排洪設(shè)施開展全方位的安全檢查，對檢查出的安全隱患必須及時(shí)采取措施消除隱患，確保排洪設(shè)施的排洪順暢可靠。為保證干灘坡度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尾礦庫排放作業(yè)要根據(jù)設(shè)計(jì)的尾礦排放流量和濃度進(jìn)行，如存在坡度不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況要進(jìn)行調(diào)洪演算，并根據(jù)調(diào)洪演算情況采取措施進(jìn)行處理。

3.3 黃金尾礦庫日常基礎(chǔ)管理

在安全管理中，對人的管理也極其重要。尾礦庫管理除了對尾礦壩、尾礦排防洪設(shè)施管理之外，尾礦庫的日?；A(chǔ)管理也是一項(xiàng)重要的工作。日?；A(chǔ)管理包括日常管理制度的建立，對尾礦庫管理人員和操作人員的管理。日?；A(chǔ)管理的好壞直接影響尾礦庫能否安全運(yùn)行。尾礦庫日?；A(chǔ)管理要確保生產(chǎn)運(yùn)行管理機(jī)制的建立，明確管理機(jī)構(gòu)各部門的職責(zé)，在此基礎(chǔ)上，形成尾礦庫完善的管理制度體系，明晰詳細(xì)具體的管理和控制要求、相關(guān)尾礦庫具體的管理辦法，管理辦法要具有針對性和可操作性。從事尾礦庫作業(yè)人員要進(jìn)行崗前培訓(xùn)，持證上崗，促進(jìn)作業(yè)人員安全管理水平和安全操作技能水平的提升。建立班組長培訓(xùn)機(jī)制，對班組長實(shí)施培訓(xùn)，從而使班組長進(jìn)一步更深入了解規(guī)章制度和具有較強(qiáng)的安全生產(chǎn)管理能力。加強(qiáng)管理人員的培訓(xùn)，進(jìn)一步讓管理人員對尾礦工藝的掌握和熟悉，深入了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提升管理人員的安全生產(chǎn)管理水平。

3.4 黃金尾尾礦庫運(yùn)行的安全管理

黃金尾礦庫的安全運(yùn)行是企業(yè)長治久安的關(guān)鍵，如尾礦庫發(fā)生事故，不僅會(huì)帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而且?guī)戆踩L(fēng)險(xiǎn)。安全風(fēng)險(xiǎn)的“防”是關(guān)鍵，簡單來說，“防”就是做好尾礦庫的日常運(yùn)營管理工作。做好尾礦庫安全管理，首先要制定隱患排查計(jì)劃對尾礦庫開展日常安全檢查和巡查，全面排查尾礦庫安全隱患，保證尾礦庫灘面平整，無滑坡跡象和出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，排水構(gòu)筑物設(shè)施完好，無堵塞及損害，尾礦庫下部泄流區(qū)無障礙物妨害排洪等。其次，按照要求開展應(yīng)急工作。應(yīng)急機(jī)制是尾礦庫安全管理的重要環(huán)節(jié)，要結(jié)合尾礦庫實(shí)際制定相應(yīng)的應(yīng)急救援預(yù)案，形成應(yīng)急救援機(jī)制。同時(shí)要制定周密詳細(xì)的應(yīng)急演練方案，按照要求開展應(yīng)急演練，開展演練后要對演練存在的問題和效果進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，確保應(yīng)急物資充足，應(yīng)急設(shè)施到位。再次，建立安全管理檔案。制定尾礦庫生產(chǎn)運(yùn)行檔案和重大危險(xiǎn)源管理檔案。檔案重點(diǎn)包括尾礦庫作業(yè)計(jì)劃，筑壩設(shè)計(jì)及防洪度汛方案，尾礦庫實(shí)測圖，壩體浸潤線的觀測和尾礦庫安全檢查記錄以及筑壩設(shè)計(jì)及防洪度汛方案、重大危險(xiǎn)源評(píng)估報(bào)告、應(yīng)急救援預(yù)案、應(yīng)急演練方案、尾礦庫作業(yè)計(jì)劃等內(nèi)容。

4 結(jié)論

黃金尾礦庫是黃金礦山金礦選出后排出尾礦的貯存場所，尾礦庫工程設(shè)計(jì)和施工缺陷將會(huì)帶來環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)。尾礦庫加高擴(kuò)容是尾礦庫達(dá)到或即將達(dá)到服務(wù)年限維持尾礦庫正常服務(wù)的一種較為經(jīng)濟(jì)的方法。本文以某黃金尾礦庫加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)實(shí)踐為例,探討了尾礦庫加高擴(kuò)容方式、尾礦庫設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)及尾礦庫安全管理措施。尾礦庫加高擴(kuò)容采用上游法加高方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果較好。要使尾礦庫工程設(shè)計(jì)貼合現(xiàn)場設(shè)計(jì)，尾礦庫的設(shè)計(jì)要從基礎(chǔ)材料收集整理、現(xiàn)場勘查研究、研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等方面加強(qiáng)尾礦庫設(shè)計(jì)前期基礎(chǔ)工作。尾礦庫安全運(yùn)行是企業(yè)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的前提，為保持尾礦庫安全穩(wěn)定運(yùn)行，要從尾礦壩、防水排洪、日?；A(chǔ)管理以及運(yùn)行管理等方面加強(qiáng)尾礦庫的安全管理。