尾礦庫閉庫方案主要根據以下因素選擇:形地貌、尾礦類型和礦物特性、當地地下水和水文條件、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工程能滿足環境約束,必須根據具體的場地條件,選擇適宜的閉庫方案,實現閉庫系統最佳化。否則,由于閉庫方案選擇不當,需求長期維護,高額的維護費將續傳給后代。為此,采礦公司必須在作業期間投入適當的恢復工程基建費,開始執行閉庫方案,以在不花費過高代價和長期維護情況下安全閉庫。
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,可以采用導流溝和導流堤,用地質聚合物穩固表面,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,在不進行總體排水的場合,采用導流溝、導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,有些地區可以采用振動技術排水或開導流溝和疏干方法,這樣可在其上植被。
為了減少含硫化物尾礦庫區向環境排放酸性水,可有各種方案,包括壓密粘土覆蓋;合成膜覆蓋;接種細菌;表面填加石灰石;導流溝;充填堿、其它化學品或生物溝;排至湖內;化學處理;下游濕地;濕地覆蓋;土壤和植物覆蓋;形成硬殼;穩固地表(地質聚合物)。
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和水位低的高位尾礦區。前者,如果在整個尾礦區建立起濕地沼澤,下游濕地將為滲漏水酸度降低及從中提取金屬創造條件,也許有些地區,特別是尾礦區可以穩固的地區,適于覆蓋以地質聚合物。
后者要求有良好的導流溝和導流堤,以匯聚酸性的和含污染物的滲漏水,以在下游濕地進行處理。高位區尾礦表面適于用地質聚合物穩固,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聚合物覆蓋、穩固尾礦達到有效閉庫。實際上,為了在閉庫之前建立起足夠厚度的穩固層(形成合成硬殼),可以在作業的后期階段開始進行地質聚合物沉積,實現的方法是直接在選廠尾礦漿內、或排放管內或尾礦庫區內填加地質聚合物。
硫化物尾礦堆置在坑內(露天礦坑或專門挖掘的深坑),可以充填尾礦接近頂部,或保留一定高度的超高,排水后,采用地質聚合物覆蓋。
在大多數情況下,可以考慮采用濕地和地質聚合物覆蓋,或兩者的聯合。
三、中小鐵礦尾礦庫閉庫復墾方案
1. 河灘圍池尾礦復墾模式
該復墾模式已應用于有大面積河灘地的馬蘭莊鐵礦。復墾工程程序:①將河灘地壩區劃分成方形池(每池2.67hm2)便于順序排尾、復墾。②圍埝,埝高3m,埝頂寬1~1.5m,邊坡1:1,壩內底平面形成向溢流管傾斜的3%~5%坡度。③埝內一側設溢流口,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設一排尾礦管,一池排尾礦,排滿后,干燥20天,再平整,在上部復土大于30㎝后可種植農作物,然后尾礦管轉排相鄰另一池,重復上述作業,其復墾工藝示意圖見圖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-準備段。

圖3 尾礦復墾工藝流程圖
2. 尾礦充填低洼地或沖溝復墾模式
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,或在壩內埋高溢流管,排出的清水由回水系統回收供選礦廠重復使用。尾礦充填順序是先充填山谷的地勢高處,再充填低處,便于分區復墾,尾礦充滿干涸后經推土機平整,在上部鋪以大于30㎝復土即可種植農作物,如圖4所示。

圖4 尾礦充填低洼地或沖溝技術示意圖
3. 分期分段種草植林復墾技術
該復墾模式在遷安首鋼礦山公司大石河礦區尾礦庫已分段在尾礦庫干坡段植樹,起到了固沙固氮、綠化環境、減少污染的作用,經過種植也增加尾礦沙的有機質含量。該模式適用于較大的、服務年限較長的尾礦庫,要根據尾礦庫干坡段進展情況分期分段種草植林。
4. 尾礦庫閉庫復墾技術要點
尾礦是經過加工的礦巖,已形成散體結構,有一定濕度,有假相膠結,它對堆積地點要產生一個集中載荷場。由于是散體結構,故要破壞地形地貌,污染環境,也影響環境地質。尾礦庫選址一般都就近選在山溝、山谷,在居民區的下風側盡量遠離廠區。大中型尾礦庫一般容積都在上千萬噸,服務年限10~20年,故尾礦壩穩定性保護都非常重視。
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、污染環境。但是,經驗證明礦山規模小,尾礦量少,故易于組織填溝填谷復墾,并易于采取靈活式樣的形式組織實施。鑒于上述特點,在尾礦復墾決策中本著分區分期,將復墾納入排尾工藝,循序漸進處理,結合中小鐵礦特點,采取分散熱排入、分片復墾工藝。
(1)尾礦庫閉庫復墾技術要點
①因地制宜,總結多種尾礦復墾技術方案。如根據地形變化的有河灘圍池筑壩復墾技術,充填溝谷分段筑壩復墾技術,有尾礦覆土復墾,也有尾礦不覆土復墾,要因地制宜,既考慮簡化工藝過程,又要考慮科學性。
②在尾礦復墾實踐中要注意完成礦區土地復墾方案設計。初步設計包括建立復墾點、測地質地形圖、做工程復墾方案、完成技術經濟分析,進行農林作物篩選,進行農林作物種植試點,追蹤調查農作物長勢、產量、施肥情況統計,追蹤調查土壤熟化情況、土壤及農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、農作物有毒有害元素污染,進行尾礦復墾效益分析(包括經濟、生態、社會效益)。
③制定符合本地具體條件的復墾土地技術標準,以起到指導作用。
(2)生物復墾是工程復墾的延續,是土地復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;監測土壤及農作物有毒有害元素,采取措施減少危害;加速復墾地生土熟化,邊坡植被覆蓋,農、林、副、漁等復墾技術的優化配置等。這些措施對提高土壤肥力和作物產量水平都起著重要的作用。
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