浅谈尾矿库防渗结构设计

摘要：尾矿库堆存的尾砂一般可分为“危险废物”、“第Ⅰ类一般工业固体废物”和“第Ⅱ类一般工业固体废物”。按照环境保护管理规定和标准要求，贮存“危险废物”和“第Ⅱ类一般工业固体废物”的尾矿库必须进行尾矿库全断面防渗。为增强防渗功能的可靠性，目前多采用以高密度聚乙烯土工膜（HDPE土工膜）为主要防渗屏障层，并全面考虑防渗、反滤、地下水导排及基础沉降等多方面因素的复合防渗结构。

关键词：尾矿库HDPE土工膜尾矿库防渗结构层

Abstract：The tailings backfilling materials generally can be divided ：“hazardous waste”、“class-Ⅰ general indcstrial waste”and“class-Ⅱgeneral indcstrial waste”，According to environm ental protection laws and standards，The whole section antiseepage treatment must be provided for tailing pongs with“hazardous waste”and“class-Ⅱgeneral indcstrial waste”. At present，to enhance the reliability of the seepage control function，we adopt high density polyethylene geomembrane (HDPE geomembrane) as the main seepage barrier layer；And comprehensively considering seepage-proofing、inverted filter、Groundwater in the guide line and foundation settlement and so on various factors of composite anti-seepage structure.

Key words：tailing pond；HDPE geomembrane；The Seepage Control Structure for Tailing Pond

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

引 言

2010年7月3日，紫金矿业位于福建的紫金山铜矿湿法厂污水池出现突发渗漏。导致大量含铜酸性污水进入上杭县汀江，当地棉花滩库区死亡和中毒的鱼类约达378万斤，构成重大污染事故。经调查，渗漏事故原因主要是前阶段持续强降雨，致使溶液池区域内地下水位迅速抬升，超过污水池底部标高，造成上下压力不平衡，形成剪切作用，导致污水池底垫多处开裂，从而造成污水池渗漏。

2011年8月，巴州和静新盛矿业有限责任公司八一铜矿尾矿库渗漏，废水污染周边草场，导致牧草枯死，1000多平方米的草场被污染。经现场调查，发生渗漏的原因是尾矿库未采取有效的防渗措施，尾矿库南面坝底渗漏出的尾矿废水对草场造成污染。

由于近几年尾矿渗漏事故的不断发生，尾矿库的渗漏污染问题日益被人们重视，并被列入环境保护和治理的重点对象。据统计，至2009年底，全国各类尾矿库共 12655座，其一个显著特点为尾矿库下游居民多：尾矿库下游居民人数100人以上的占53%。大量尾矿库的存在对周围生态环境和水资源构成了极大的污染隐患，严重威胁着下游居民的正常生活。因此，对含有有害物质的尾矿库，选取可靠的防排渗系统是确保尾矿库安全运行的基础。

1 防渗结构

根据我国环境保护管理规定和标准要求，为增强防渗功能的可靠性，目前多采用以HDPE土工膜做为主要防渗屏障层的基本做法。

HDPE土工膜是以(中)高密度聚乙烯树脂为原料生产的一种防水阻隔型材料，全称“高密度聚乙烯膜”；其主要性能为①极好的抗化学性、②突出的耐应力开裂能力（耐环境应力开裂）、③极好的隔离性、④极好的抗紫外线性能及⑤稳定的耐低温脆化性能。广泛使用在生活垃圾填埋场防渗，固废填埋防渗，污水处理厂防渗，人工湖防渗，尾矿处理等防渗工程。

以固体废弃物填埋标准屏障系统进行防渗结构分析。

（1）防渗结构

固体废弃物填埋屏障系统一般标准防渗构造为：底部防渗自上至下分别为：保护层、主防渗层、渗滤液收集检测层、次防渗层、辅助防渗层、防渗保护层、反滤层、地下水收集导排层、抵抗层、基础层。边坡防渗自上至下分别：保护层、主防渗层、渗滤液收集检测层、次防渗层、辅助防渗层、边坡地下水导排层、抵抗层、基础层。如图1。

图1 固体废弃物填埋系统防渗结构图

（2）各层功能描述

1）600g/m2抗老化长丝无纺土工布作为保护层，抗老化、耐冲击，可以长期有效保护上层的HDPE土工膜，防止尖锐物品或骤然不均匀承重产生的摩擦力将膜破坏；

2）2.0mmHDPE土工膜作为双层防渗的主防渗层，耐腐蚀，抗老化，可以起到良好的防渗效果；

3）设置渗滤液收集检测层，可以实时地监测防渗效果，及早地发现问题，并采取相应处理措施，即使发生渗漏也可以通过7.0mm土工复合排水网，将渗滤液收集处理，避免污染事件；

4）1.5mmHDPE土工膜作为双层防渗的次防渗层，进一步加强防渗效果；

5）4800g/m2钠基膨润土防水毯作为辅助防渗层，利用天然材料膨润土的吸水膨胀性，一方面不污染地下水，可以防止地下水反渗，另一方面，可以阻断突破多重阻隔后渗漏下来的微量渗滤液，防止其污染地下水；

6）选用卵石作为地下水导排层，卵石光滑、坚硬，阻力小，耐压，可以很好的承重和实现地下水导排；

7）选用高强度聚丙烯有纺土工布(FW702)或土工格网SS30作为抵抗层，具有高效的缓压效果，充分解决不均匀受力产生的不良效应，确保整个防渗系统均匀受力沉降，防止不均匀沉降引起防渗屏障损坏；

8）对基础充分压实，充分维护防渗屏障的稳定性；

9）边坡选用糙面HDPE土工膜，提高土工膜与其他防渗层间的摩擦力，克服温度变化引起的材料伸缩，确保HDPE与其他材料一起伸缩，保持防渗屏障的舒展、平缓；

10）7.0mm土工复合排水网作为边坡地下水导排层，既保证了导排效果，又降低了边坡基础的承重，也减小了卵石对防渗屏障的压力。

根据以上固体废弃物填埋屏障系统防渗结构分析，防渗结构选择应充分考虑主、辅防渗层的有效性，排渗层底地下水的导排及基础沉降等因素，必要时还应考虑排渗体可能发生渗漏时的渗滤液收集及导排设施。前文中提到的导排系统仅为举例参考，可根据工程实际条件选取适宜的导排渗系统。

2 尾矿库工程实例

尾矿库内堆存的尾砂一般可划分为“危险废物”、“第Ⅰ类一般工业固体废物”和“第Ⅱ类一般工业固体废物”，按照环境保护管理规定和标准要求，贮存“危险废物”和“第Ⅱ类一般工业固体废物”的尾矿库必须进行尾矿库全断面防渗。

山东某黄金矿山为提高精矿回收率，选矿工艺采用全泥氰化提金工艺，尾矿采用了压滤干堆方式，滤饼平均含水率为22%。矿山尾矿库与压滤厂房相邻，尾矿滤饼为皮带输送，尾矿库为平地型尾矿库，四面筑坝，库底开阔平坦，最大坝高30m，可形成总库容270万m3，为矿山早期利用采矿废石逐年堆筑而成的已有工程。

经判定，排入尾矿库的尾矿滤饼属于第Ⅱ类一般工业固体废物，根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18599）6.2.1规定：“当天然基础层的渗透系数大于1.0×10-7cm/s时，应采用天然或人工材料构筑防渗层，防渗层的厚度应相当于渗透系数1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的粘土层的防渗性能”，设计要求尾矿库须设置全断面防渗层。

由于该尾矿库为平地型尾矿库，汇水面积较小0.12km2，外来水源少，且地下水水位埋藏较深，设计不考虑库底地下水导排层；且现有坝体为采矿废石堆筑，透水性较好，因此，也不考虑岸坡防渗层底部水导排。

尾矿库最终采取的防渗结构为：

（1）库底及边坡防渗结构

尾矿库库底在清基基础层上依次铺设防渗结构层，坝体边坡需进行边坡修整后依次铺设，防渗层结构如图2。边坡修整后坡度为1：2，以细粒料压实，压实系数大于0.9，坝坡每10m设一级锚固平台，锚固平台宽2m。土工膜铺设至平台高度做一道变形沟，变形沟上口1.0m宽，底宽0.5m，深0.5m，内填粘土夯实。

图2 某尾矿库防渗结构图

同时，由于尾矿库的防渗工程随着尾砂的堆积转变为隐蔽工程，而防渗结构层有可能存在着异常渗漏的隐患；因此，设计在尾矿库周边渗流方向分别设三口环保监测井，以做到对尾矿库防渗可靠性的实时监测。

（2）各层功能描述

1）400g/m2长丝无纺土工布作为保护层，抗老化、耐冲击，可以长期有效保护上层的HDPE土工膜，防止尖锐物品或骤然不均匀承重产生的摩擦力将膜破坏；

2）2.0mmHDPE土工膜、1.5mmHDPE土工膜为防渗的主防渗层，耐腐蚀，抗老化，可以起到良好的防渗效果；

3）4800g/m2钠基膨润土防水毯作为辅助防渗层，利用天然材料膨润土的吸水膨胀性，一方面不污染地下水，可以防止地下水反渗，另一方面，可以阻断突破多重阻隔后渗漏下来的微量渗滤液，防止其污染地下水；

4）对基础充分压实，充分维护防渗屏障的稳定性；

5）边坡选用糙面HDPE土工膜，提高土工膜与其他防渗层间的摩擦力，克服温度变化引起的材料伸缩，确保HDPE与其他材料一起伸缩，保持防渗屏障的舒展、平缓。

目前，该项目已建成投产并正常运行近三年，尾矿堆存系统运行良好，未发生渗漏等环境污染事故。

结 语

（1）HDPE土工膜防渗已成为目前尾矿库防渗的一种主要防渗形式，其防渗结构的可靠性有效提高了尾矿库的环保能力。

（2）在尾矿库防渗结构设计时，应结合尾矿库堆存物料特性、库区地形地质条件及地下水分布情况，全面考虑防渗、反滤、地下水导排及基础沉降等多方面因素，因地制宜，在确保结构安全可靠的基础上做到施工方便和节省投资。

参考文献：

【1】沈楼燕，李海港。尾矿库防渗土工膜渗漏问题的探讨。有色金属：矿山部分，2009（5）

【2】赵英姿。浅谈尾矿库防渗措施与生态重建。矿业工程：安全与环保，2007（6）

【3】李斌。尾矿库环保防渗措施设计探讨。有色冶金设计与研究，2009（2）

【4】李冬凤，冯际斌。尾矿库防渗工程的技术探讨。中国建筑防水，2011（22）

【5】王汉强，沈楼燕，吴国高。《固体废物处置堆存场环境岩土技术》。科学出版社，2007（10）

作者简介：

姓名：杨鑫

性别：女

职称：助理工程师

工作：现从事尾矿库工程设计及咨询工作。