1.陈伟强2.张贵永
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摘要：尾矿库设计过程中，防渗系统设计是一项重要内容，它能有效的将尾矿库内的尾矿及矿浆水与周边土壤隔离,防止环境的污染。环保防渗指为了减少渗漏量及污染物迁移而造成环境破坏所进行的防渗设计。本文就对尾矿库的环保防渗设计进行研究。
关键词：尾矿库；环境保护；防渗设计
1尾矿库对周边环境的影响
尾矿库对周边环境的影响主要可以分为水环境、土壤、地质灾害三个方面来论述：在水环境方面，矿山企业在生产过程中势必会产生选矿废水，如果这些废水直接排入环境，将导致地下水污染及地表水污染，而且尾矿砂在风化、侵蚀的作用下也会产生渗滤液，这些渗滤液中包含有机物、金属盐类、硫化物、酸根离子等有害物质，不加以处理也会对周边水资源造成污染；在土壤方面，尾矿库在建设、使用的过程中必然会阻断所在地生物与土壤间的物质交换，使周边土壤不再适宜栽植植被，而且建设过程中会因整理土地、砍伐开垦、剥离地表等造成水土流失，并且堆放的尾矿也会溶出重金属等有毒有害物质渗入土壤，使土壤环境恶化；在地质灾害方面，尾矿库通常建设在海拔较高的地段，是矿山企业具有高势能的危险源，一旦尾矿库出现事故，将带来极大的灾害。尾矿库设计阶段要综合考虑尾矿砂的性质、尾矿库库址的工程地质条件，选择适宜的防渗方案，做好环保防渗设计，才能保证尾矿库的安全、长期使用，降低尾矿库对水环境、土壤等带来的污染和危害。
2尾矿库管理的基本环保思路
一般情况下，在我国多数尾矿库建设期间进行选址的过程中，会以沟谷的地址为主，这些地址都必须和人群密度较大的区域相符合，而且要经过详细的勘察以后才可以制定出完善的选址方案。在尾矿库选址期间，应当严格遵循4个方面的原则。1）确保尾矿库的年产量和具体要求相符合，并且相关的开采年限必须高于5年之上。2）在对尾矿库进行选址的过程中，尽可能不要位于选矿厂上游进行选择，以免对资源运输产生不良的影响。3）尾矿库选址的最佳地点表现为水源区域、居民区域和名胜古迹下游等。4）尾矿选址必须和人口密集的村庄保持较远的距离，禁止占用农田。
3尾矿库环保防渗系统设计
3.1尾矿库环保防渗设计方案
尾矿库环保防渗设计，可采用水平防渗体系或垂直防渗体系的形式。水平防渗体系指在尾砂堆积部位以及设计最高洪水位标高以下，采用天然衬层或铺设人工防渗衬层的形式形成水平防渗铺盖。垂直防渗体系指在库周边施工防渗墙或帷幕灌浆，形成尾矿库垂直防渗体系。水平防渗体系与垂直防渗体系相比，具有施工简单、快捷，易分期施工，减缓投资的优点，但是，目前尾矿库水平防渗体系普遍采用土工膜，而土工膜之间的连接，一般采用焊接或粘接，受施工条件影响，接缝部位施工质量很难保证，另外，由于土工膜本身的性质，容易被刺破，防渗结构选择不合理或施工稍有不慎，都会造成土工膜的穿刺破坏。
垂直防渗体系，一般采用地下防渗墙或帷幕灌浆，施工难度较大、速度较慢，但是施工完成后，效果显著持久，当不透水层埋藏较浅，天然地基具备较好的可灌性时，建议首先考虑垂直防渗方案，另外，在尾矿库产生渗漏，需要进行防渗治理时，采用垂直防渗体系更为方便。水平防渗体系选用标准较简单，根据地基土层渗透性及厚度按照规范要求选择即可。
3.2人工防渗衬层防渗材料的选择
目前，广泛应用的土工膜按照材质不同，可分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、氯磺化聚乙烯（CSPE）、氯化聚乙烯（CPE）、三元乙丙（EPDM）土工膜等。通过强度、连接性能、防渗性能、耐久性、边坡部位铺设允许角度等多方面衡量，尾矿库中最常用的防渗材料类型为高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）土工膜。两者对比，PVC膜由于添加了增塑剂，材质较软，在边坡部位铺设时，与下支持层及上保护层的摩擦系数更大，膜与膜之间的连接可采用焊接或粘接，与混凝土结构连接可采用粘接、锚固或预埋件连接，但是受生产工艺所限，幅宽一般为2～3ｍ，同时随着时间增长增塑剂会逐渐流失，而造成其耐久性不如HDPE膜。HDPE膜厚度大于1.0ｍｍ时，材质较硬，具有一定的自立性，边坡部位铺设时，可用于直立边坡，通过采用糙面膜，其与下垫层及上保护层的摩擦系数一般也能达到20度左右，但是，膜与膜之间的连接只能采用焊接，与混凝土结构连接可采用锚固或预埋件连接，幅宽一般为6～9ｍ，耐久性较好。尾矿库设计过程中，需要大面积铺设时，建议尽量采用HDPE膜，减少连接数量。而对于渠道防渗、水池防渗等铺设面积较小时，建议采用施工更为方便的PVC膜。
3.3防渗结构形式
人工防渗衬层的设计，分为：单层防渗结构和双层防渗结构。典型的防渗结构一般由：上保护层、防渗层（单层或双层）、下支持层组成。土工膜上保护层的作用主要是防止或减少不利环境因素影响，如：光照老化、流水、冰冻、动物损伤、施工坠物、风吹覆等影响。上保护层宜由上垫层和防护层组成，上垫层作用是防止施工期或防护层施工时损伤土工膜，宜采用土工织物，防护层可采用砂土、卵石、土工砂袋、干砌块石等。下支持层的作用是均化受力和排除膜下渗水，需要注意的是，下支持层必须包括透水材料（否则应施工排气排水装置），并且避免采用大颗粒及尖锐材料。地下水位埋深较浅时，尚应包括地下水导排层，导排层一般采用铺设碎石、粗砂或排水席垫等作为排水层，流量较大时，还可通过铺设排水管，增加排水层过流面积。特别需要注意的是边坡部位以及上游坝坡部位防渗层的铺设。当边坡较陡时，无法铺设上保护层，而削坡措施极不经济时，此时可采用大克数的土工合成材料作为上保护层。上游坝坡部位铺设防渗层时，同样存在无法铺设上保护层的情况，此时可采用台阶式或曲折型铺设，如图1，图2。另一个需要特别注意的情况是，当膜下为透水性差的材料时，必须施工膜下排水层，以防止水位降落期反向渗流对防渗结构造成破坏。
4结语
尾矿库的环保防渗治理是一项十分复杂的系统工程，需要严格依据相关的标准规范设计、严格施工。只有做好土工膜衬层环保防渗设计，并妥善处理尾矿库设计、施工、管理、维护等各方面工作，进一步重视污染治理，加大对无尾工艺的研发和推广，才能从根本上提高尾矿库的环保水平，切实保障尾矿库的安全、稳定使用，实现节约资源、保护环境的目的，为矿山企业创造更大的经济效益、环保效益和社会效益。
参考文献
[1]复杂地质环境条件下尾矿库防渗方案比选研究[J].甘海阔,周汉民,崔旋.有色金属(矿山部分).2018(03)
[2]尾矿库防渗技术及防渗土工材料应用现状分析[J].甘海阔,周汉民,崔旋,李彦礼,郄永波.中国矿业.2019(12)