赤马山铜矿尾矿库闭库治理.pdf

有有色色矿矿冶冶NON-FERROUS MINING AND METALLURGY第 39 卷第 4 期2023 年 8 月Vol.39No.4August 2023文章编号：1007-967X（2023）04-53-04赤马山铜矿尾矿库闭库治理*刘可鑫（中国有色金属建设股份有限公司，北京 100029）摘要：赤马山铜矿尾矿库建于 1960 年，在生产运行过程中该尾矿库的坝体历经加高、库内尾砂回采、坝体再次加高、库区整改治理，闭库前尾矿库堆积标高约为 105 m，总坝高 29 m，库内堆存尾矿约 85104m3，总库容为 106104m3，属于四等库。该矿尾矿库停用后，存在局部边坡陡峭、库区滩面积水、溢洪道堵塞等问题，为了保护库区生态环境及维持库区下游长久安全，对排洪设施、库区滩面、边坡、在线观测设施等进行了闭库治理，并对尾矿库整体进行了生态修复。关键词：尾矿库；闭库治理；生态修复中图分类号：X753文献标识码:A尾矿库是矿山选矿厂生产不可缺少的设施，是矿山企业最大的环境保护工程项目，同时也是最大的危险源。我国现存尾矿库约 8 000 座1，2，根据 尾矿库安全监督管理规定3要求，对达到设计标高或不再进行排尾作业的尾矿库，需及时进行闭库。赤马山铜矿尾矿库隶属大冶有色金属有限责任公司，该尾矿库停用后进行了有效闭库治理，已通过闭库竣工验收，完成尾矿库销号注销。1赤马山铜矿尾矿库概况1.1初期坝及闭库前概况赤马山铜矿尾矿最初无正规设计，1960 年在自然堆积尾矿的基础上修筑了尾矿坝，彼时为土坝，高约 5 m，顶宽 1 m，边坡为 1 1.5。该尾矿库早期属山谷型尾矿库，后期属三面筑坝的傍山型尾矿库，经过加高、尾矿回采、再次加高以及整改治理后，初期坝下游已采用碾压废石压坡，坝顶标高 95.0 m，坝高19 m，下游坡比为 1 3.75。闭库前尾矿库堆积标高约为 105 m，总坝高 29 m，库内堆存尾矿约 85104m3，总库容为 106104m3，属于四等库。1.2排洪设施闭库前概况库区总汇水面积共约 0.617 km2，其中库内汇水面 积 为 0.09 km2，库 外 拦 洪 坝 上 游 汇 水 面 积 为0.365 km2，北侧库外汇水面积为 0.162 km2。排洪设施分为库内和库外排洪系统，库内使用排水斜槽-排水管排洪，排水斜槽和排水管均为钢筋混凝土结构，斜槽为矩形断面 BH=1.5 m1.5 m，长约 68 m，最低进水口标高 103.2 m，最高进水口标高 112 m，盖板为矩形混凝土盖板，长约 1.8 m，宽 0.2 m，厚 0.2 m；连接井顶部标高为 103.7 m，方形断面 BH=2.4 m2.4 m；排水管为圆形排水管，内径 D=0.8 m，长约93.5 m，进口底板标高 101.3 m，出口底板标高 99.4m，下游接入库外排水明渠。库尾采用拦洪坝-溢洪道的形式截排库尾洪水，溢洪道为梯形断面，BH=3.0 m10.0 m，斜坡面比 m=1.5，进口采用浆砌石护坡，进口底板高程为 117 m；溢洪道下游接排水明渠，明渠为钢筋混凝土结构，矩形断面 BH=2.0 m2.0 m，长约 600 m，进口底板标高为 116.5 m，出口底板标高为 73 m。库外在尾矿库北侧有排水暗涵，沿初期坝西北侧坝肩至尾矿库下游，暗渠出坝后接排水沟，浆砌石结构，水泥砂浆抹面，暗渠断面为 BH=1.0 m1.5m，排水沟断面为 BH=1.7 m1.3 m。1.3边坡闭库前概况闭库前，库内尾砂进行过回采生产，库尾形成了高约 14 m 的尾砂边坡，坡度较陡，约为 1 1.21 1.7，存在安全隐患；且根据工勘报告，该处边坡的局部坡脚常年有水渗出。1.4库内滩面闭库前概况闭库前，库尾拦洪坝下游至库尾边坡区域的滩*收稿日期：2023-02-28作者简介：刘可鑫(1978)，男，汉族，硕士，高级工程师，从事有色金属冶炼及矿山投资及工程建设，锌冶炼企业生产管理。E-mail:liukexinnfc-54有色矿冶第 39 卷面高于库内滩面，不利于整个库区滩面平整成统一坡度；排水斜槽周边沉积的尾矿粒径较细且含水量较大，形成水域。1.5观测设施闭库前概况该库为四等库，按有关规程要求已经设置了人工监测系统，包括坝体位移观测和浸润线观测。1.6尾矿库闭库前存在的问题（1）溢洪道内长有杂草，道内水深约 1.0 m；排水明渠局部有杂物淤堵。（2）尾矿库北侧尾砂堆积标高约为 120 m，高于库区北侧地面标高，因此库区北侧山坡的雨水无法有效进入库内，库外形成局部汇水。（3）库尾拦洪坝紧邻溢洪道进口的下游，拦洪坝为粘土坝，露出地表高约 2 m，上、下游坡比约为 11.0，坝上长有杂草和灌木，局部坝体有损坏。（4）尾矿库库尾拦洪坝下游至库尾边坡区域滩面高于库内滩面；尾矿坝下游坝坡部分排水沟被树枝、茅草、淤砂等杂物堵塞，存在局部破损。（5）库内有一定积水，水位已低于斜槽进水口标高，需进行临时抽排。2尾矿库闭库工程2.1排洪设施闭库治理2.1.1库外排洪治理清理溢洪道和明渠内杂草、灌木、淤砂等杂物，对排水构筑物完成沿线检查，对破损、露筋、开裂等处采用修复材料实施加固修复。清理拦洪坝上的杂草、灌木等，对坝体损坏部分重新采用粘土碾压堆筑，并对坝体上游坝坡铺设 1.0mm 复合土工膜防渗层，膜上设一层 0.5 m 粗砂过渡层，土工膜嵌固至基础以下 1 m，最后对坝顶和两侧坝坡均采用干砌块石进行压覆护坡，防止坝体被上游洪水冲毁进入库内。治理后拦洪坝顶标高为 120m，最高洪水位 118.5 m，坝顶宽 2.0 m，上、下游边坡为 1 1.8，坝轴线长约 101.5 m。2.1.2库内排洪治理在尾矿库南侧坝肩处，新建溢洪道和排水明渠，对原排水斜槽和排水管封堵。新建溢洪道为钢筋混凝土结构，进口段矩形断面 BH=3.0 m1.5 m，底板标高为 101.5 m，进口段长 27.5 m；正常段采用钢筋混凝土排水明渠，矩形断面 BH=1.2 m1.2 m，出口标高为 78.0 m，长 319 m；溢洪道出口新建钢筋混凝土消力池，BHL=2.0 m1.5 m6.0 m。新溢洪道和排水明渠建成后，将原排水系统进行封堵，在排水管进口和出口分别采用钢筋混凝土进行封堵，出口处封堵时先在排水管出坝处设 2 m长土工布袋装粗砂反滤体，然后浇筑 8 m 长 C25 混凝土挡墙，并在反滤体内预埋 DN100 排渗钢管；排水管进口处直接浇筑 8 m 长 C25 混凝土挡墙，并预留注浆管和通气管；两处封堵完成后排水管内采用粗尾砂和高水材料胶结进行充填，封堵完成后打开出口处排渗钢管。2.2尾矿库边坡治理因边坡的局部坡脚常年渗水，在渗水区域施工盲沟，将渗水引出，盲沟最终埋于边坡底部。盲沟平行于坡脚方向，宽 1.0 m，深 0.5 m，开挖后采用碎石回填，碎石和坝体之间铺设 15 kN/m 土工布，碎石内预埋100 盲管，盲管通过三通接 DN110UPVC 管将渗水引至坡脚的新建排水沟和滩面排水沟排至新建溢洪道处。导水盲沟示意图见图 1。图 1导水盲沟示意图（mm）对库内与库尾连接处的边坡上部进行削坡，下部回填碾压，放缓边坡不陡于 1 3.0。对于高度超过10 m 的库尾边坡，边坡中间增设一级马道，马道宽1.5 m，平均边坡不陡于 1 3.0。放缓边坡后进行覆土植草，覆土厚度 300 mm，完成护坡后修建排水沟，确保平台边缘的边坡稳定安全。库尾边坡治理示意图见图 2。2.3库内滩面治理2.3.1滩面整平尽可能利用闭库前滩面的坡度，将滩面修整成坡向新建溢洪道，最终滩面坡度不小于 0.5%，雨水能沿滩面顺利流至溢洪道处，然后通过排水明渠排出库外。滩面治理示意图见图 3。第 4 期刘可鑫：赤马山铜矿尾矿库闭库治理图 2库尾边坡治理示意图图 3滩面治理示意图（mm）因拦洪坝下游至库尾边坡区域滩面高于库内滩面，若尾矿库整个滩面平整成统一坡度，会导致工程量巨大造成不必要的浪费，故将库尾滩面单独整平，并按 0.5%的坡度坡向库内溢洪道处，同时对两区域连接处的边坡进行修整，确保连接处边坡的稳定安全。由于排水斜槽附近沉积的尾矿粒径较细且含水量较大，该处尾砂闭库前无法排水固结，形成水域，该区域采用抛石挤淤的方式进行了治理。抛石挤淤机械作业时在斜槽四周留有 15 m 安全距离，斜槽四周 15 m 范围内采用人工抛填，防止损坏排洪设施构造物。2.3.2滩面覆土植草滩面平整后，覆土 300 mm，使用推土机在滩面上进行摊开和平整，平整后滩面保持坡度不小于0.5%，由高至低坡向新建溢洪道处，最后在滩面上种植适宜当地生长的草类，完成生态修复。2.3.3滩面排水沟滩面和边坡治理完成并覆土植草播种后，在滩面和边坡上修建 C25 混凝土结构排水沟，纵向排水沟间距为 80 m，由一道横向排水沟联通，排水沟均为矩形断面 BH=0.4 m0.4 m，壁厚 150 mm，为防止不均匀沉降造成开裂实行单层配筋。库尾滩面排水沟沿滩面坡向边坡，雨水通过边坡排水沟排至库内滩面的排水沟，库内滩面排水沟均坡向新建溢洪道处，雨水最后汇集至溢洪道处，通过排水明渠排出库外。2.4设置在线观测系统赤马山铜矿尾矿库闭库后仍为四等库，根据 尾矿库安全规程4要求，闭库后沿用已有的监测设施进行监测，对已损坏观测设施进行修复，并新增在线监测系统。2.4.1坝体位移监测坝体位移监测采用 GPS 技术，根据 尾矿库在线安全监测系统工程技术规范5布置监测剖面，设置参照值，根据坝的高矮在坝坡表面从上到下施工位移监测点，在坝体周围稳定山体上选取基准点。表 1坝体 GPS 表面变形监测点布置表断面尾矿坝表面监测断面GPS 基站点监测点总计布点位置初期坝 83.4 m堆积坝 95.6 m堆积坝 105 m监控中心附近基岩测点3 个3 个3 个1 个10 个GPS 监测站3 套3 套3 套1 套10 套2.4.2坝体内部位移监测在尾矿坝内部建立 3 个监测剖面，共布置 9 个内部位移监测点，每个测点安装 3 个传感器，钻孔深度 15 m。表 2坝体内部测点布置表断面堆积坝监测断面总计布点位置初期坝 83.4 m堆积坝 95.6 m堆积坝 104.8 m测点3 个3 个3 个9 个传感器各 3 套各 3 套各 3 套27 套2.4.3浸润线监测浸润线在线监测横断面选在有代表性且能控制5556有色矿冶第 39 卷主要渗流情况的横断面，在初期坝 83.4 m、堆积坝95.6 m，104.8 m 标高各平台上各设置 3 个观测孔，共新增 9 个浸润线在线监测孔。表 3在线浸润线测点布置断面堆积坝监测断面总计布点位置初期坝 83.4 m堆积坝 95.6 m堆积坝 104.8 m测点3 个3 个3 个9 个传感器各 1 套9 套2.4.4库区水位监测库内连接井和溢洪道进口分别安装水位传感器，实时监测库内水位。表 4库区水位监测点布置位置库内溢洪道溢洪道总 计测点1 个1 个2 个传感器1 套1 套2 套2.4.5可视化监测在新建溢洪道、堆积坝顶、溢洪道进口和排水管出口各设置 1 台 200 万像素高清红外网络球机，通过现场摄像头实时拍摄并传输至监控中心显示屏。表 5视频监测点布置位置新建溢洪道堆积坝顶溢洪道进口排水管出口总计测点1 个1 个1 个1 个4 个视频装置1 套1 套1 套1 套4 套3结语（1）经过实施排洪设施治理、边坡治理、滩面平整 等，赤 马 山 铜 矿 尾 矿 库 稳 定 性、安 全 性 进 一 步加强。（2）闭库工程新增在线监控系统，与业主公司和市县安监主管部门的监测系统联网，进一步提升了赤马山铜矿尾矿库闭库后的安全可靠性。（3）闭库后库内覆土绿化，优化矿区生态环境；闭库工程增设排水管出口下游渗水收集池，收集尾矿渗水，进一步提升环保力度。（4）赤马山铜矿尾矿库闭库工程业已通过政府部 门 验 收，根 据 湖 北 省 尾 矿 库 闭 库 销 号 管 理 办法6规定，完成销号注销。参考文献：1 应急管理部，国家发展改革委，工业和信息化部等.关于印发防范化解尾矿库安全风险工作方案的通知（应急 2020 15 号）EB/OL https：/ 应急管理部.应急管理部相关司局负责人就 防范化解尾矿库安 全 风 险 工 作 方 案答 记 者 问EB/OLhttp：/ 应急管理部.尾矿库安全监督管理规定（国家安全生产监督管理总局令第 38 号）EB/OL http：/ GB39496-2020，尾矿库安全规程 s.5 GB51108-2015，尾矿库在线安全监测系统工程技术规范 s.6 湖北省应急管理厅，湖北省自然资源厅，湖北省生态环境厅湖北 省 水 利 厅.湖 北 省 尾 矿 库 闭 库 销 号 管 理 办 法（鄂 应 急 发20212 号）EB/OLhttp：/ Shutdown Treatment of Tailing Reservoir in Chimashan Copper MineLIU Ke-xin（China Nonferrous Metal Industry s Foreign Engineering and Construction Co.，Ltd.，Beijing 100029，China）Abstract:The tailing reservoir of Chimashan Copper Mine was built in 1960,and its dam height was increased during copper minetailing discharging or re-use extracting in the past six decades.Before the closure,the elevation of the tailing reservoir was about105 m,dam height was 29 m,tailings storage inside was 85104m3with a total storage capacity of 106104m3,then it is defined tothe fourth class tailing reservoir.Since it was decided to stop operation it had some safety and ecological environment problemssuch as steep slopes,water pools in the reservoir beach area,spillway blockage,etc.In order to protect the ecological environmentof the reservoir area and maintain long-term safety in the downstream area of it,the flood drainage facilities,reservoir beach surface,dam slope,online observation facilities,etc.were rebuilt or re-treated which promise the good safety and ecological restoration.Key words：tailing reservoir;shutdown treatment;ecological remediation