【摘要】：目前安監(jiān)部門、環(huán)保部門都在提倡尾礦干式堆存，以提高尾礦庫(kù)的安全性并減小其對(duì)環(huán)境的影響。將庫(kù)區(qū)分為生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)及安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）兩部分，并對(duì)各區(qū)壩體采用不同堆筑方式、不同的防洪標(biāo)準(zhǔn)，罕遇期洪水利用環(huán)庫(kù)道路排洪等措施是一種較為新穎、可靠的設(shè)計(jì)思路，較好地解決了尾礦干堆庫(kù)的環(huán)保及安全問題，不僅節(jié)省工程造價(jià)，還大大提高了尾礦庫(kù)的本質(zhì)安全。在目前國(guó)家無(wú)相應(yīng)的干式排尾、堆壩建庫(kù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況下，可供設(shè)計(jì)單位和行政主管部門作為參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】：尾礦庫(kù)；干式堆存；設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的尾礦庫(kù)基本上都是采用濕式直排、上游筑壩的堆存方式，上游式尾礦筑壩法具有筑壩工藝簡(jiǎn)單，管理方便，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，所以國(guó)其內(nèi)外均普遍采用。但其缺點(diǎn)也很突出，即：后期筑壩是隨著生產(chǎn)的進(jìn)行而完成，由于放礦操作不當(dāng)或礦石性質(zhì)、選礦工藝流程變更，引起尾礦性質(zhì)（粒度組成、粒徑、比重、礦漿濃度等）的改變，而造成后期壩的隱患和筑壩質(zhì)量可靠性不足。而且濕式直排造成庫(kù)內(nèi)存水，庫(kù)區(qū)易產(chǎn)生滲漏等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，壩體一旦失事，將會(huì)形成人工泥石流，對(duì)下游人員的生命及財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。

尾礦庫(kù)的危害性，主要就在于它同時(shí)具備著高勢(shì)能及流動(dòng)性，切斷了二者之一，就可以降低甚至消除其危害性。尾礦庫(kù)作為尾砂的堆存場(chǎng)所，高勢(shì)能避免不了，那么我們可以從降低其流動(dòng)性進(jìn)行防范。因此，采用適當(dāng)?shù)墓に噷?duì)尾礦采用干式堆存可以從本質(zhì)上消除尾礦庫(kù)的危害性。目前安監(jiān)部門、環(huán)保部門都在提倡尾礦干式堆存，以提高尾礦庫(kù)的安全性并減小其對(duì)環(huán)境的影響。國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國(guó)土資源部、 環(huán)境保護(hù)部等五部委也于二○一二年三月十二日聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)尾礦庫(kù)監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》，要求積極引導(dǎo)各地區(qū)和尾礦庫(kù)企業(yè)應(yīng)用干式排尾等先進(jìn)適用技術(shù)。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，庫(kù)下游人員生活及活動(dòng)區(qū)也越來越密集，尾礦庫(kù)失事后所造成的損失及影響各級(jí)政府也逐漸變得不可接受。而且，國(guó)家也進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)社會(huì)建設(shè)的階段，可以預(yù)見，隨著生態(tài)安全礦山的建設(shè)，礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)，對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的控制將會(huì)逐漸趨嚴(yán)，傳統(tǒng)的尾礦排放方式將逐漸淘汰。與濕式排放相比較，干堆庫(kù)可以從本質(zhì)上有效地降低其內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)，具有很大的環(huán)保及安全優(yōu)勢(shì)。但是，困擾各設(shè)計(jì)單位及管理部門的問題是，目前國(guó)家沒有出臺(tái)尾礦干堆庫(kù)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，干堆尾礦庫(kù)如何設(shè)計(jì)、建設(shè)各地都缺乏統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。筆者通過多年的設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)，提出一些尾礦干式堆存的設(shè)計(jì)思路供各位同行借鑒與參考。

一、總體設(shè)計(jì)思路

干堆庫(kù)的庫(kù)區(qū)分為生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)及安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）兩部分。生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)是作為正常生產(chǎn)期間尾礦堆存場(chǎng)所；安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）則作為風(fēng)險(xiǎn)控制區(qū)，目的：1、安全因素：若生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)的坡體發(fā)生塌滑，可控制塌滑范圍在該區(qū)域內(nèi)；2、環(huán)保因素：雨季，由生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)域沖刷下來的部分尾礦砂可沉積在緩沖區(qū)，雨季過后定期清理，避免污染下游。庫(kù)區(qū)分區(qū)見下圖。

生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)堆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)進(jìn)入閉庫(kù)階段，此時(shí)需將尾砂分層堆填至安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）并逐層碾壓，最終形成設(shè)計(jì)坡面、覆土閉庫(kù)。

干堆庫(kù)分區(qū)建設(shè)堆存的優(yōu)點(diǎn)：

1、安全及環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)均可控制在庫(kù)內(nèi)；

2、后期安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）內(nèi)分層堆填并碾壓尾砂，此項(xiàng)工作由相應(yīng)資質(zhì)隊(duì)伍施工，確保工程質(zhì)量可靠，以期在庫(kù)首形成穩(wěn)定的壩首支撐體，提高庫(kù)的整體安全性。

二、各區(qū)堆筑方式

1、生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)

堆筑原則：采用倒排式的排尾方式，從庫(kù)尾開始堆筑，逐步向下游推進(jìn)，形成庫(kù)尾高于庫(kù)首的坡面，坡度為0.5%-l%，保證庫(kù)內(nèi)不存水。因庫(kù)內(nèi)無(wú)水，就不存在尾礦砂飽和液化的情況，即使局部失穩(wěn)后也不會(huì)形成泥石流，大大提高了尾礦庫(kù)的安全度。

堆筑方法：分層臺(tái)階排放，每層不高于5米，邊坡為自然安息角。臺(tái)階寬度不小于5米，作為交通道路及安全平臺(tái)。

該區(qū)域下游需設(shè)置臨時(shí)壩, 目的有兩個(gè)：一是作為庫(kù)區(qū)的功能分界線，二是作為生產(chǎn)區(qū)初期尾砂堆筑的支撐棱體，防止廢渣滾落滑移到安全緩沖區(qū)。

2、安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）

安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）堆筑原則同上，亦采用倒排式分層排放。區(qū)別在于該區(qū)域由專業(yè)施工隊(duì)實(shí)施，尾砂需分層碾壓，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度，最終按設(shè)計(jì)要求的坡度平整外表坡面。

該區(qū)域下游需設(shè)置攔砂壩，目的：若運(yùn)行期尾礦庫(kù)發(fā)生垮塌事故則將垮塌的尾砂攔截在安全緩沖區(qū)內(nèi)，防止事故的擴(kuò)散；另外其作為尾礦庫(kù)閉庫(kù)后的壩體永久使用。

三、排洪方式

庫(kù)內(nèi)設(shè)兩套排水系統(tǒng)。第一套排水系統(tǒng)為庫(kù)外截水（清水）系統(tǒng)，可采用環(huán)庫(kù)道路及路肩排水溝，將庫(kù)周邊雨水順地形直接外排到庫(kù)外，既滿足了環(huán)保的清污分流要求，同時(shí)也減少了入庫(kù)洪水量。

第二套排水系統(tǒng)為庫(kù)內(nèi)排水（污水）系統(tǒng)。將庫(kù)區(qū)截洪溝內(nèi)、直接落在庫(kù)面上受污染的地表降水，首先收集在安全緩沖區(qū)（污染過度區(qū)）內(nèi)，沉淀后排向下游污水處理池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放。

四、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1、壩體：

參照《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ2006-2005），攔砂壩為永久使用的主要構(gòu)筑物，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同庫(kù)等別；臨時(shí)壩主要是在生產(chǎn)期使用，年限較短，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可按庫(kù)庫(kù)等別降一級(jí)[1]。

生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)堆筑形成的后期壩坡比，因其屬臨時(shí)性質(zhì)，且下游有安全緩沖區(qū)，即使垮塌對(duì)下游也不造成影響，故原則上可根據(jù)尾砂物理性質(zhì)設(shè)定，只要大于其自然休止角即可。

2、庫(kù)外截水（清水）系統(tǒng)：

利用環(huán)庫(kù)道路作為排水設(shè)施的一部分。罕遇期洪水是小概率事件，排水溝做得太大會(huì)大幅度影響項(xiàng)目的投資，因此可考慮50年重現(xiàn)期以上的罕遇洪水直接從混凝土路面排走，因路面有一定的過流、抗沖刷、耐磨能力，過流后也易于維護(hù)，因此可將環(huán)庫(kù)道路兼用于排洪。5-10年重現(xiàn)期的頻遇洪水則從路肩排水溝排走，減少對(duì)路面的沖刷

3、庫(kù)內(nèi)排水（污水）系統(tǒng)

庫(kù)內(nèi)排洪設(shè)施也設(shè)為兩套系統(tǒng)，一套可按常規(guī)的斜槽-暗涵或豎井-隧洞方式布置，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按5-10年的頻遇洪水重現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)計(jì)；另一套為壩頂或庫(kù)邊緊急泄洪槽（渠），其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需按50年以上的罕遇洪水重現(xiàn)期。需特別說明的是，緊急泄洪槽（渠）的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)建議按庫(kù)區(qū)上游全流域的匯水面積計(jì)算，即考慮庫(kù)外截水溝損毀情況下庫(kù)內(nèi)洪水亦不漫壩，以確保尾礦庫(kù)的安全。

五、其他

1、環(huán)庫(kù)道路

為方便后期施工和日常庫(kù)區(qū)巡查、事故搶險(xiǎn)，在庫(kù)最終堆積標(biāo)高處設(shè)置環(huán)庫(kù)道路。環(huán)庫(kù)道路按場(chǎng)外四級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，路面寬3.5m，路基寬4.5m，路基采用20cm厚混凝土路面，路內(nèi)側(cè)設(shè)路肩排水溝。

2、庫(kù)下游安全距離

庫(kù)下游安全距離的設(shè)定，可根據(jù)計(jì)算的最不利滑弧范圍估算塌落方量，再根據(jù)勢(shì)能→動(dòng)能→靜止的物理模型估算滑移量來確定安全距離。

3、干堆庫(kù)的管理

干堆庫(kù)首先是廠礦的環(huán)保設(shè)施，用于堆存廢棄的尾砂（渣），避免尾砂的無(wú)序排放污染環(huán)境，因其堆存量的不斷累積、壩體的增高，造成了安全隱患。因此，干堆庫(kù)的管理既要滿足環(huán)保管理要求，也要滿足安全管理要求。環(huán)保管理可直接按《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB18599-2001執(zhí)行，安全管理除按《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》AQ2006-2005執(zhí)行外，還需參照《金屬非金屬礦山排土場(chǎng)安全生產(chǎn)規(guī)則》執(zhí)行。

六、結(jié)語(yǔ)

干式排尾是尾礦排放的一項(xiàng)新技術(shù)，鑒于目前國(guó)家無(wú)相關(guān)的建庫(kù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，筆者通過多年的設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)，提出干堆庫(kù)分區(qū)設(shè)置的設(shè)計(jì)理念，并針對(duì)各區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)施提出了自己的一些見解，供各位同行及主管部門制定相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)起到借鑒與參考作用，以期共同提高本行業(yè)的技術(shù)水平，確保尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，AQ2006-2005，《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》，煤炭工業(yè)出版社，北京，2007