蘇文湫，周連碧

(礦冶科技集團有限公司，北京 100160)

黃河流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、陜西、山西、河南、山東9個省，連接了青藏高原、黃土高原、華北平原，黃河流域擁有三江源、祁連山等多個國家重點生態(tài)區(qū)，同時擁有豐富的煤炭、有色金屬、石油、天然氣等自然資源，是我國重要的生態(tài)屏障，也是重要的經(jīng)濟帶[1-2]。十八大以來，習(xí)總書記多次考察黃河流域生態(tài)保護和發(fā)展情況，提出要堅持綠水青山就是金山銀山的理念，堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，以水而定、量水而行，因地制宜、分類施策，上下游、干支流、左右岸統(tǒng)籌謀劃[3]。黃河流域中上游礦產(chǎn)資源豐富，礦山開采帶動了黃河流域的經(jīng)濟發(fā)展，同時也造成了礦區(qū)環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題，歷史遺留礦山采坑、廢石場、尾礦庫等對礦區(qū)環(huán)境存在重大污染隱患[4]。

據(jù)統(tǒng)計，全國有上萬座尾礦庫，早期建設(shè)的尾礦庫環(huán)保措施不齊全，存在較大的環(huán)境污染隱患，隨著環(huán)保需求的不斷提升，歷史遺留的尾礦庫，特別是重要生態(tài)敏感區(qū)上游尾礦庫的環(huán)境污染問題逐漸凸顯。

我國是黃金生產(chǎn)大國，氰化法選礦占比達80%以上，每年氰化尾渣產(chǎn)生量約1億t[5]。2016年實施的新版《國家危險廢物名錄》，將“采用氰化物進行黃金選礦過程中產(chǎn)生的氰化尾渣和含氰廢水處理污泥”列為危險廢物，歷史遺留金礦尾礦庫堆存的尾礦多為氰化尾渣，這類尾礦庫通常庫底均無防滲，存在較大的環(huán)境風(fēng)險，急需采取必要的工程措施，降低尾礦庫的污染風(fēng)險。目前，針對此類歷史遺留氰渣庫治理工程實施案例較少，本文以某歷史遺留金礦氰渣庫為例，通過污染成因分析，篩選出主要的環(huán)境隱患，并提出可實施應(yīng)用的生態(tài)修復(fù)及風(fēng)險管控技術(shù)，以消除氰渣庫環(huán)境隱患，保障區(qū)域環(huán)境安全[6]。

1 氰渣庫概況

1.1 基本概況

金礦氰渣庫位于甘肅省東南部，始建于20世紀90年代，目前已閉庫。通過資料查閱，該氰渣庫為某企業(yè)黃金采選項目的配套尾礦庫，采選規(guī)模為450 t/d，選礦采取全泥氰化選礦工藝。資料調(diào)查結(jié)合現(xiàn)場踏勘，金礦氰渣庫為溝谷型尾礦庫，堆礦采用干堆形式，最大壩高46 m，庫內(nèi)現(xiàn)存尾砂75萬 m3，尾礦庫等別為四等庫。

1.2 地形地貌

庫區(qū)主要溝谷走向近東西向，尾礦庫壩址處溝谷呈“倒梯形”，匯水面積1.0 km2。通過工程地形地質(zhì)勘查，庫區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)斷層通過，地層相對穩(wěn)定。

1.3 水文地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)河谷呈北西-南東向展布，次級溝谷則多呈近東西向展布，河道位于尾礦庫初期壩下游200 m，為季節(jié)性河流，冬春兩季地表基本無流水，年平均流量為0.11 m3/s。

在勘探深度范圍內(nèi)，場地地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積物、坡積物及板巖。根據(jù)現(xiàn)場鉆孔取樣編錄、原位測試以及室內(nèi)試驗結(jié)果，將場地地層綜合劃分為以下6個工程地質(zhì)層，自上而下分述如下：①填土(Q4ml)：黃褐色、②尾礦粉土(Q4ml)、③含礫粉質(zhì)黏土(Q4al+pl)、④圓礫(Q4al+pl)、⑤-1強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(N)、⑤-2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(N)、⑥-1強風(fēng)化板巖(K)、⑥-2中風(fēng)化板巖(K)、⑥-3微風(fēng)化板巖(K)。

1.4 土壤植被

周邊土壤以山地棕壤、山地草原草甸和山地麻溶褐色土為主，發(fā)育在古代基巖風(fēng)化的坡殘積母質(zhì)和部分黃土母質(zhì)土。當?shù)氐蜏囟嘤?，草木茂盛，植被群落分布呈明顯的垂直地帶性特點。植物種類繁多，覆蓋率達50%以上。木本植物主要有楊柳、松類、云杉等，草本植物有白羊草、酸鎂屬等20余種。

1.5 存在的主要問題

根據(jù)現(xiàn)有資料，金礦氰渣庫對周邊地下水、地表水水質(zhì)造成較大影響，污染原因分析如下：

1)氰渣庫由于建成時間較早，未按現(xiàn)有標準建設(shè)，無庫底防滲，尾礦在降雨的淋溶下，會產(chǎn)生滲濾液，持續(xù)影響周邊地表水、地下水，造成污染。

2)氰渣庫截排洪設(shè)施不完善，庫區(qū)雨水對尾礦庫造成沖刷影響，產(chǎn)生的廢水可能外泄對周邊地表水、地下水環(huán)境造成影響。

2 生態(tài)修復(fù)及風(fēng)險管控技術(shù)方案

氰渣庫生態(tài)修復(fù)及風(fēng)險管控技術(shù)方案采取“完善環(huán)庫截洪溝+垂直防滲墻+地下水抽提治理+庫面阻隔防滲及生態(tài)恢復(fù)”的措施進行治理修復(fù)。生態(tài)修復(fù)及風(fēng)險管控技術(shù)方案平面布置見圖1。

圖1 技術(shù)方案平面布置圖Fig.1 Layout plan of technical scheme

2.1 完善環(huán)庫截洪溝

完善庫區(qū)雨洪水導(dǎo)排系統(tǒng)，形成場外雨、洪水截留和場內(nèi)雨、洪水導(dǎo)排的復(fù)合型雨水導(dǎo)排及防洪系統(tǒng)，攔截庫區(qū)外降水進入庫區(qū)，實現(xiàn)庫區(qū)的清污分流。

1)排水現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，氰渣庫南側(cè)已有一條排洪明渠，壩體設(shè)有排水溝，排水溝連接南側(cè)排水明渠，北側(cè)和東側(cè)靠近山體部分因地形條件限制，暫無排水溝，山體匯水直接流入氰渣庫內(nèi)。庫尾(東側(cè))有3條山谷支溝，支溝溝谷狹長且兩側(cè)山體陡峭，難以修建排水溝。

2)環(huán)庫截洪方案

3條支溝溝谷狹長，且兩側(cè)山體陡峭，修建排水溝難度大，擬在溝口建3座攔擋壩，壩內(nèi)填土墊高，壩兩端與截洪溝相接，上游來水通過截洪溝排出氰渣庫。

沿氰渣庫邊界修建截洪溝，與攔擋壩和現(xiàn)有排水溝相連接形成環(huán)庫排水系統(tǒng)，截洪溝布置見圖2。

圖2 現(xiàn)有和新建截洪溝示意圖Fig.2 Schematic diagram of existing and new drainage ditch

2.2 庫面阻隔防滲及生態(tài)修復(fù)

氰渣庫目前已閉庫，為了避免降水匯入庫區(qū)繼續(xù)淋濾尾礦，同時達到修復(fù)生態(tài)環(huán)境、保持水土的目的，庫面采取多層阻隔防滲措施，自下而上分別為：庫面從下往上依次為墊層、防滲層、排水層、生物保護層、覆蓋土層，植被恢復(fù)層。其中，墊層采用30 cm天然土墊層，防滲層采用1.5 mm厚的高密度聚乙烯膜(HDPE土工膜)；排水層采用7 mm厚復(fù)合排水網(wǎng)；生物保護層采用20 cm厚卵石層，防止生物破壞防滲層；覆土層為60 cm厚植被土；植被恢復(fù)層及時鋪種草皮或者種植短根系植物，改善景觀和生態(tài)環(huán)境，同時起到保持封場覆土層流失的作用，生態(tài)修復(fù)對比效果見圖3。

圖3 生態(tài)修復(fù)前后效果對比圖Fig.3 Effect comparison before and after ecological restoration

2.3 垂直防滲墻及抽提設(shè)施

針對場地本身及區(qū)域污染源形態(tài)特征，結(jié)合水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)和污染途徑特點，為了確保氰渣庫滲濾液不對下游地下水環(huán)境產(chǎn)生影響，在氰渣庫初期壩下游100 m修建地下垂直防滲墻，切斷氰渣庫滲濾液擴散到下游地下水的通道。

垂直防滲墻采用混凝土防滲墻+帷幕灌漿進行防滲處理，防滲處理采用“上墻下幕”的綜合防滲方案，防滲系統(tǒng)需深入基巖層，保障整體防滲系數(shù)達到1.0×10-7cm/s。防滲墻頂面長度100.43 m，防滲墻頂高程為1 792.31 m，防滲墻深度確定為強風(fēng)化下限向下伸長1 m，防滲墻厚度為0.8 m。防滲墻底部設(shè)置兩排帷幕灌漿孔，帷幕灌漿孔排距0.6 m，孔距為1.5 m，帷幕灌漿深入微風(fēng)化板巖1.5 m。

在截滲墻與初期壩間設(shè)抽提井，并配套抽提裝置，高出原有水位后，啟動抽提，利用氰渣庫下游現(xiàn)有的處理池處理達標后返回選廠使用。

3 結(jié)論

尾礦庫作為礦山企業(yè)的工業(yè)固體廢物重要貯存設(shè)施，是礦區(qū)的主要污染源之一。通過對典型礦種尾礦庫的生態(tài)修復(fù)及環(huán)境整治研究，將有助于結(jié)合地域特點，全方位落實污染源頭預(yù)防、風(fēng)險管控、治理與修復(fù)等重點修復(fù)目標，相關(guān)的工作成果和經(jīng)驗，可以為類似尾礦庫環(huán)境整治提供參考。

新版《國家危險廢物名錄》將采用氰化物進行黃金選礦過程中產(chǎn)生的氰化尾渣列為危險廢物，歷史遺留金礦氰渣庫庫底未防滲，存在較大的環(huán)境風(fēng)險。本文創(chuàng)新性提出通過采取隔離、阻斷等環(huán)境風(fēng)險管控措施，減少庫外雨水匯入氰渣庫，阻隔庫內(nèi)降水下滲對氰渣產(chǎn)生淋溶效應(yīng)，阻斷氰渣庫滲濾液擴散途徑，可以消除氰渣庫對區(qū)域環(huán)境的負面影響，提升區(qū)域環(huán)境質(zhì)量水平，是一種可推廣實施的金礦氰渣庫生態(tài)修復(fù)及風(fēng)險管控措施。