徐佳佳 高文謙 李 昊 孫 偉 吳亮亮

(1.江西銅業(yè)股份有限公司 德興銅礦，江西 德興 334200；2.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160)

有色金屬礦產(chǎn)資源在支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也不可避免地產(chǎn)生了一系列的環(huán)境污染隱患[1-4]。例如以硫化礦為主的銅礦山，在礦石開采、運(yùn)輸、廢石堆存等過(guò)程經(jīng)雨水淋溶、空氣和細(xì)菌的氧化作用可能會(huì)形成含有硫酸鹽和重金屬離子的酸性廢水，pH值一般低于4.0[5，6]。若直接排放，將對(duì)下游地表水體造成嚴(yán)重污染，破壞水生生態(tài)環(huán)境或影響農(nóng)作物生長(zhǎng)及食物鏈安全。礦山企業(yè)一般通過(guò)建設(shè)酸性水庫(kù)、開展礦區(qū)清污分流等措施有效收集生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的酸性廢水。酸性水庫(kù)作為礦山重要的環(huán)保設(shè)施，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求酸性水庫(kù)底部及四周應(yīng)進(jìn)行防滲、防腐處理，基礎(chǔ)必須防滲，防滲層為至少1 m厚黏土層(滲透系數(shù)≤10-7cm/s)，或2 mm厚高密度聚乙烯或至少2 mm厚的其他人工材料，滲透系數(shù)≤10-10cm/s[7]。然而，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前已建成投入使用的酸性水庫(kù)，尚未有明確規(guī)定[8]。近年來(lái)，在日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，已有不少礦山企業(yè)著手對(duì)酸性水庫(kù)的防滲效果進(jìn)行調(diào)查評(píng)估并開展必要的治理。酸性水庫(kù)防滲治理涉及HDPE土工膜鋪設(shè)、帷幕注漿等隱蔽工程[9-11]，如果這些關(guān)鍵措施落實(shí)不到位，將無(wú)法達(dá)到防滲的預(yù)期效果，同時(shí)也造成工程投資的浪費(fèi)。此外，施工過(guò)程還涉及廢氣、廢水、噪聲、固體廢物的產(chǎn)生與排放以及對(duì)生態(tài)環(huán)境、水土流失的不利影響。因此，建設(shè)單位必須加強(qiáng)施工期的環(huán)境保護(hù)工作。

本研究以某酸性水庫(kù)防滲治理工程為例，開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施落實(shí)、重點(diǎn)部位隱蔽工程(水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、HDPE土工膜防滲等)實(shí)施、污染物達(dá)標(biāo)排放等環(huán)境管理研究，最后通過(guò)壩腳滲流量的變化情況分析酸性水庫(kù)防滲治理工程的實(shí)施效果。

1 概況

酸性水庫(kù)所在礦區(qū)為露天礦，剝采的含硫廢石貯存于廢石場(chǎng)，屬于第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。降雨淋溶產(chǎn)生的酸性廢水匯流進(jìn)入酸性水庫(kù)存貯，由于該酸性水庫(kù)已建成投入使用多年，運(yùn)行過(guò)程發(fā)現(xiàn)壩體下游存在兩處出水點(diǎn)，分別為排水洞外部滲漏點(diǎn)、下游壩腳及壩坡滲漏點(diǎn)。壩下游建設(shè)有滲水收集池，收集的滲漏水通過(guò)滲水回收泵站返回庫(kù)內(nèi)，以避免酸性廢水外排對(duì)周邊環(huán)境造成不利影響。

經(jīng)分析研究，酸性水庫(kù)原有防滲措施存在以下問(wèn)題：

1)壩體防滲缺陷。原土工膜與帷幕壓漿板銜接不緊密，上游斜墻屬于中強(qiáng)透水層，防滲性能較差，壩體內(nèi)水位和水質(zhì)與庫(kù)內(nèi)基本一致。

2)壩基防滲缺陷。原設(shè)計(jì)基巖帷幕合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率不大于3 Lu(約為3×10-5cm/s)，不滿足目前防滲系數(shù)不大于1×10-7cm/s的要求。壓漿板座落在強(qiáng)風(fēng)化基巖上，原帷幕的可靠性較差，在酸性水的長(zhǎng)期侵蝕作用下，存在帷幕失效的可能性。

3)兩岸防滲缺陷。原大壩水泥黏土帷幕灌漿沿壩軸線向左岸、右岸山體分別延伸25、15 m，但未延伸至設(shè)計(jì)水位與相對(duì)不透水層相交處。

4)穿壩建筑物防滲缺陷。排水洞洞內(nèi)局部滲水，底板存在破損和腐蝕。

根據(jù)調(diào)查，庫(kù)區(qū)底泥平均沉積厚度2.28 m，表現(xiàn)為弱透水-微透水特征，庫(kù)區(qū)整體防滲性能較好。酸性水庫(kù)在高水位運(yùn)行時(shí)，壩體滲漏較為嚴(yán)重，低水位運(yùn)行時(shí)近壩體處的垂向滲漏較為明顯，說(shuō)明酸性水庫(kù)滲漏主要集中在壩址區(qū)。地下水監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，酸性水庫(kù)滲漏未對(duì)下游地下水水質(zhì)造成不利影響。

為控制酸性水庫(kù)滲漏的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步鞏固現(xiàn)有防滲能力，需實(shí)施酸性水庫(kù)防滲治理工程。防滲方案經(jīng)比選后采用帷幕注漿和HDPE土工膜組合垂直防滲體系，主要包括大壩防滲、排水洞防滲及壩腳滲水回收系統(tǒng)完善，涉及土石方開挖、混凝土澆筑、水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、HDPE土工膜鋪設(shè)、環(huán)氧玻璃鋼涂刷等施工內(nèi)容。

2 結(jié)果與討論

2.1 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施環(huán)境管理

施工期生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的環(huán)境管理，主要依據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件和批復(fù)的要求開展。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，落實(shí)情況總結(jié)于表1，生產(chǎn)廢水經(jīng)絮凝沉淀后回用，施工區(qū)域采取了灑水抑塵措施，選用了低噪聲設(shè)備并進(jìn)行隔聲降噪，固體廢物妥善處置，施工后進(jìn)行了植被生態(tài)恢復(fù)?？傮w而言，各項(xiàng)污染防治措施和生態(tài)恢復(fù)措施全部得到落實(shí)。

表1 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施環(huán)境管理

2.2 重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理

重點(diǎn)部位隱蔽工程的施工質(zhì)量決定了酸性水庫(kù)的防滲治理效果。施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求開展了水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、壩體HDPE土工膜鋪設(shè)、排水洞局部裂縫封堵、壩腳滲水回收盲溝等隱蔽工程施工，重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理情況見表2。根據(jù)第三方出具的酸性水庫(kù)防滲治理工程質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，覆蓋層與基巖注漿處理后的滲透系數(shù)均在10-7cm/s量級(jí)，灌漿施工質(zhì)量與防滲效果整體較好，基本滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理情況

Table 2 Environmental management of hidden engineering in key parts

2.3 環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理

環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理，即要求施工期產(chǎn)生的廢水、廢氣、噪聲必須滿足環(huán)境保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，或未對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，同時(shí)也是對(duì)已落實(shí)污染防治措施的有效驗(yàn)證。環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理情況見表3。第三方監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，施工場(chǎng)界下風(fēng)向無(wú)組織廢氣二氧化硫、總懸浮顆粒物達(dá)標(biāo)，建筑施工場(chǎng)界噪聲達(dá)標(biāo)，施工廢水經(jīng)絮凝沉淀后懸浮物達(dá)標(biāo)且循環(huán)使用，不外排，工程施工未對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

表3 環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理情況

3 酸性水庫(kù)防滲治理效果分析

壩體滲漏造成了壩腳滲流出水，因此，壩腳滲流量的變化趨勢(shì)是表征酸性水庫(kù)防滲治理效果的重要指標(biāo)[12]。酸性水庫(kù)枯水期最低水位+103 m，全年庫(kù)水位均高于壩腳標(biāo)高(+90 m)，根據(jù)施工期記錄的5～12月壩腳滲流量觀測(cè)結(jié)果，如圖1所示，5月平均滲流量為580 mL/s，6～7月(豐水期)滲流量峰值為1 688 mL/s，8月明顯下降，最小滲流量為54 mL/s。9月中旬以后，隨著防滲治理分部分項(xiàng)工程的完工，壩腳滲流現(xiàn)象徹底消失。滲流量的實(shí)際變化情況與設(shè)計(jì)文件中的大壩滲流計(jì)算結(jié)論“大壩防滲加固后，壩體滲漏量減少 0.1 m3/d，壩體浸潤(rùn)線降低，大壩滲流性態(tài)安全，滲漏量大大減少”基本一致。壩腳滲流量的變化趨勢(shì)說(shuō)明，水泥黏土灌漿+化學(xué)灌漿+HDPE土工膜防滲所構(gòu)建的垂直組合防滲體系發(fā)揮了重要作用，工程實(shí)施取得了較為明顯的防滲效果。

圖1 壩腳滲流量的變化趨勢(shì)Fig.1 Changing trend of seepage discharge at the dam toe of acid water reservoir

4 結(jié)論

通過(guò)加強(qiáng)環(huán)境管理，施工期廢水、廢氣、噪聲、固體廢物等污染防治措施和生態(tài)恢復(fù)措施全部落實(shí)到位。通過(guò)加強(qiáng)隱蔽工程環(huán)境管理，水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、壩體HDPE土工膜鋪設(shè)、排水洞局部裂縫封堵、壩腳滲水回收盲溝等施工與設(shè)計(jì)文件一致，施工范圍完整、材料與設(shè)計(jì)相符，施工方法規(guī)范，灌漿施工質(zhì)量與防滲效果整體較好。通過(guò)加強(qiáng)環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理，施工無(wú)組織廢氣、建筑施工場(chǎng)界噪聲滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后循環(huán)使用不外排，工程施工未對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，已采取的污染防治措施有效、可行。防滲治理工程投入運(yùn)行后，壩腳滲流得到有效控制。水泥黏土灌漿+化學(xué)灌漿+HDPE土工膜防滲所構(gòu)建的垂直組合防滲體系運(yùn)行效果良好。建議加強(qiáng)酸性水庫(kù)豐水期高水位運(yùn)行時(shí)的壩腳滲流觀測(cè)，跟蹤評(píng)估酸性水庫(kù)防滲治理效果。