尾礦庫閉庫方案主要根據(jù)以下因素選擇:形地貌、尾礦類型和礦物特性、當(dāng)?shù)氐叵滤退臈l件、尾礦排放方法、排水難易程度、水位高度。
每個尾礦庫場地都有它特定的條件,為了確保閉庫和恢復(fù)工程能滿足環(huán)境約束,必須根據(jù)具體的場地條件,選擇適宜的閉庫方案,實(shí)現(xiàn)閉庫系統(tǒng)最佳化。否則,由于閉庫方案選擇不當(dāng),需求長期維護(hù),高額的維護(hù)費(fèi)將續(xù)傳給后代。為此,采礦公司必須在作業(yè)期間投入適當(dāng)?shù)幕謴?fù)工程基建費(fèi),開始執(zhí)行閉庫方案,以在不花費(fèi)過高代價(jià)和長期維護(hù)情況下安全閉庫。
一、非硫化物尾礦閉庫方案
非硫化物尾礦閉庫方案如圖1所示。

圖1 非硫化物尾礦閉庫方案
如果尾礦材料易排水,如鉀堿、某些鈾尾礦等,可以采用導(dǎo)流溝和導(dǎo)流堤,用地質(zhì)聚合物穩(wěn)固表面,然后再用土壤和植物覆蓋,從而完成閉庫;如果尾礦材料難以排水,如磷酸鹽粘土、含氫氧化物的尾礦泥等,在不進(jìn)行總體排水的場合,采用導(dǎo)流溝、導(dǎo)流堤和下游被動處理的濕地可以改善滲漏問題,濕地可為植物提供生長條件,有些地區(qū)可以采用振動技術(shù)排水或開導(dǎo)流溝和疏干方法,這樣可在其上植被。
為了減少含硫化物尾礦庫區(qū)向環(huán)境排放酸性水,可有各種方案,包括壓密粘土覆蓋;合成膜覆蓋;接種細(xì)菌;表面填加石灰石;導(dǎo)流溝;充填堿、其它化學(xué)品或生物溝;排至湖內(nèi);化學(xué)處理;下游濕地;濕地覆蓋;土壤和植物覆蓋;形成硬殼;穩(wěn)固地表(地質(zhì)聚合物)。
二、硫化物尾礦閉庫方案
硫化物尾礦閉庫方案,可以考慮兩種情況,即水位高的低位尾礦區(qū)和水位低的高位尾礦區(qū)。前者,如果在整個尾礦區(qū)建立起濕地沼澤,下游濕地將為滲漏水酸度降低及從中提取金屬創(chuàng)造條件,也許有些地區(qū),特別是尾礦區(qū)可以穩(wěn)固的地區(qū),適于覆蓋以地質(zhì)聚合物。
后者要求有良好的導(dǎo)流溝和導(dǎo)流堤,以匯聚酸性的和含污染物的滲漏水,以在下游濕地進(jìn)行處理。高位區(qū)尾礦表面適于用地質(zhì)聚合物穩(wěn)固,繼后采用土壤和植物覆蓋。
陸地面和濃密排放是較新的尾礦沉積方法,由于不存在尾礦庫排放方法所遇到的排水問題,閉庫后立即可以采用地質(zhì)聚合物覆蓋、穩(wěn)固尾礦達(dá)到有效閉庫。實(shí)際上,為了在閉庫之前建立起足夠厚度的穩(wěn)固層(形成合成硬殼),可以在作業(yè)的后期階段開始進(jìn)行地質(zhì)聚合物沉積,實(shí)現(xiàn)的方法是直接在選廠尾礦漿內(nèi)、或排放管內(nèi)或尾礦庫區(qū)內(nèi)填加地質(zhì)聚合物。
硫化物尾礦堆置在坑內(nèi)(露天礦坑或?qū)iT挖掘的深坑),可以充填尾礦接近頂部,或保留一定高度的超高,排水后,采用地質(zhì)聚合物覆蓋。
在大多數(shù)情況下,可以考慮采用濕地和地質(zhì)聚合物覆蓋,或兩者的聯(lián)合。
三、中小鐵礦尾礦庫閉庫復(fù)墾方案
1. 河灘圍池尾礦復(fù)墾模式
該復(fù)墾模式已應(yīng)用于有大面積河灘地的馬蘭莊鐵礦。復(fù)墾工程程序:①將河灘地壩區(qū)劃分成方形池(每池2.67hm2)便于順序排尾、復(fù)墾。②圍埝,埝高3m,埝頂寬1~1.5m,邊坡1:1,壩內(nèi)底平面形成向溢流管傾斜的3%~5%坡度。③埝內(nèi)一側(cè)設(shè)溢流口,清水溢流池外排入田間或入河流,溢流管每隔30~50㎝開一排也以減少溢水積存深度。
溢流管每隔20m設(shè)一排尾礦管,一池排尾礦,排滿后,干燥20天,再平整,在上部復(fù)土大于30㎝后可種植農(nóng)作物,然后尾礦管轉(zhuǎn)排相鄰另一池,重復(fù)上述作業(yè),其復(fù)墾工藝示意圖見圖2。工藝流程見圖3。

圖2 河灘圍池尾礦復(fù)墾工藝示意圖
1-管路基;2-圍埝;3-礦漿管;4-閥門;5-支管;
6-溢流管;7-閘閥;A-干燥段;B-筑壩段;C-準(zhǔn)備段。

圖3 尾礦復(fù)墾工藝流程圖
2. 尾礦充填低洼地或沖溝復(fù)墾模式
遷安市趙店子鐵礦、包官營鐵礦、遷西縣漢兒莊鐵礦、遵化市王爺陵鐵礦、已用此模式建造了百畝沙地梨,間種旱田作物和小麥,水稻也成方成片,長勢良好。這種復(fù)墾模式選用于選廠附近有沖溝、山谷或低洼地。這種尾礦庫壩短,工程最小,基建費(fèi)用低。工程要求:用廢石在適宜的山谷或沖溝處分段筑壩,壩高一般小于4~5米,巖石砌壩有孔隙可將尾礦水滲出,或在壩內(nèi)埋高溢流管,排出的清水由回水系統(tǒng)回收供選礦廠重復(fù)使用。尾礦充填順序是先充填山谷的地勢高處,再充填低處,便于分區(qū)復(fù)墾,尾礦充滿干涸后經(jīng)推土機(jī)平整,在上部鋪以大于30㎝復(fù)土即可種植農(nóng)作物,如圖4所示。

圖4 尾礦充填低洼地或沖溝技術(shù)示意圖
3. 分期分段種草植林復(fù)墾技術(shù)
該復(fù)墾模式在遷安首鋼礦山公司大石河礦區(qū)尾礦庫已分段在尾礦庫干坡段植樹,起到了固沙固氮、綠化環(huán)境、減少污染的作用,經(jīng)過種植也增加尾礦沙的有機(jī)質(zhì)含量。該模式適用于較大的、服務(wù)年限較長的尾礦庫,要根據(jù)尾礦庫干坡段進(jìn)展情況分期分段種草植林。
4. 尾礦庫閉庫復(fù)墾技術(shù)要點(diǎn)
尾礦是經(jīng)過加工的礦巖,已形成散體結(jié)構(gòu),有一定濕度,有假相膠結(jié),它對堆積地點(diǎn)要產(chǎn)生一個集中載荷場。由于是散體結(jié)構(gòu),故要破壞地形地貌,污染環(huán)境,也影響環(huán)境地質(zhì)。尾礦庫選址一般都就近選在山溝、山谷,在居民區(qū)的下風(fēng)側(cè)盡量遠(yuǎn)離廠區(qū)。大中型尾礦庫一般容積都在上千萬噸,服務(wù)年限10~20年,故尾礦壩穩(wěn)定性保護(hù)都非常重視。
地方中小鐵礦由于有的礦山不重視尾礦合理排放,造成占地面積大、淤積河流、污染環(huán)境。但是,經(jīng)驗(yàn)證明礦山規(guī)模小,尾礦量少,故易于組織填溝填谷復(fù)墾,并易于采取靈活式樣的形式組織實(shí)施。鑒于上述特點(diǎn),在尾礦復(fù)墾決策中本著分區(qū)分期,將復(fù)墾納入排尾工藝,循序漸進(jìn)處理,結(jié)合中小鐵礦特點(diǎn),采取分散熱排入、分片復(fù)墾工藝。
?。?)尾礦庫閉庫復(fù)墾技術(shù)要點(diǎn)
?、僖虻刂埔耍偨Y(jié)多種尾礦復(fù)墾技術(shù)方案。如根據(jù)地形變化的有河灘圍池筑壩復(fù)墾技術(shù),充填溝谷分段筑壩復(fù)墾技術(shù),有尾礦覆土復(fù)墾,也有尾礦不覆土復(fù)墾,要因地制宜,既考慮簡化工藝過程,又要考慮科學(xué)性。
②在尾礦復(fù)墾實(shí)踐中要注意完成礦區(qū)土地復(fù)墾方案設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)包括建立復(fù)墾點(diǎn)、測地質(zhì)地形圖、做工程復(fù)墾方案、完成技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,進(jìn)行農(nóng)林作物篩選,進(jìn)行農(nóng)林作物種植試點(diǎn),追蹤調(diào)查農(nóng)作物長勢、產(chǎn)量、施肥情況統(tǒng)計(jì),追蹤調(diào)查土壤熟化情況、土壤及農(nóng)作物有毒有害元素含量變化,以便采取措施加速熟化土壤,治理并減少對土壤、農(nóng)作物有毒有害元素污染,進(jìn)行尾礦復(fù)墾效益分析(包括經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益)。
?、壑贫ǚ媳镜鼐唧w條件的復(fù)墾土地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),以起到指導(dǎo)作用。
?。?)生物復(fù)墾是工程復(fù)墾的延續(xù),是土地復(fù)墾過程中不可分割的一部分。如篩選作物品種、作物輪作、間種;各種培肥措施;監(jiān)測土壤及農(nóng)作物有毒有害元素,采取措施減少危害;加速復(fù)墾地生土熟化,邊坡植被覆蓋,農(nóng)、林、副、漁等復(fù)墾技術(shù)的優(yōu)化配置等。這些措施對提高土壤肥力和作物產(chǎn)量水平都起著重要的作用。
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