2007年，国家安全生产监督管理总局与国家发展改革委员会、国土资源部、国家环境保护总局（现为国家环境保护部）联合开展了“尾矿库专项整治活动”，即《关于印发开展尾矿库专项整治活动工作方案的通知》（安监总管一［2007］112号）。其目的是全方位排查尾矿库事故隐患，有效预防和阻止特大事故的发生，促进全国安全生产状况稳步好转。然而，在专项整治活动完成之后的2010年和2015年，陇南市成县与西和县相继发生了“8·12”和“11·23”尾矿外泄事故，说明陇南市尾矿库安全形势依旧不容乐观。
因此，对陇南市尾矿库安全现状进行统计分析，并对陇南市部分尾矿库进行实地调查，就陇南市尾矿库合理闭库存在的典型问题进行讨论与分析，并基于以上研究提出关键解决措施，以期为陇南市尾矿库环境安全管理提供借鉴。
1 陇南市尾矿库现状分析
1.1 陇南市尾矿库基本现状
图1
图1
陇南市尾矿库地区分布（a）和规模等级分布（b）情况统计（2016）
Fig.1
Regional (a) and scale (b) distribution statistics in Longnan City（2016）
图2
图2
陇南市尾矿库规模等级（a）、类型（b）、矿种（c）和运行状态（d）分布图
Fig.2
Distribution of scale grade (a), type (b), mineral (c) and operating state (d) of tailings reservoir in Longnan City
此次尾矿库安全度状况调查将危库、险库、病库统一划分为病库，调查结果表明陇南市正常运行的尾矿库（73座）约占51.4%，病库（69座）比例高达48.6%。此外，需要立即进行合理闭库设计的（闭库、停用库、废弃库）有97座，占陇南市尾矿库总数的68.31%；已取得安全生产许可证的尾矿库有71座，占总数的50%；编制了突发环境事件应急预案的尾矿库有102座，占总数的71.8%；编制了环境影响评价报告的尾矿库有39座，仅占尾矿库总数的27%。整体来看，陇南市尾矿库安全度处于较低水平，存在巨大隐患，是不容忽视的危险源[3]。
1.2 陇南市尾矿库的特点及环境安全隐患
在分析陇南市成县“8·12”尾矿外泄事故和西和县“11·23”尾矿外泄事故及其他重大尾矿库事故的基础上，结合陇南市尾矿库分布特点，总结探讨陇南市尾矿库存在的环境安全隐患，归纳起来有以下4点：
（3）部分尾矿库无证运行，相关资料不完善。据国家安全监督管理总局统计，陇南市142座尾矿库中尚有71座未取得安全生产许可证，且不少未取得许可证的尾矿库仍在非法生产。这些无证运行的尾矿库基本上不具备安全生产条件，存在不同程度的安全隐患， 很有可能发生安全事故[5]。此外，142座尾矿库中突发环境事件应急预案编制率为71.8%，而环境影响评价报告编制率仅为27%。
2 陇南市尾矿库合理闭库的典型问题与措施
尾矿库合理闭库是指对即将关闭或已经关闭且停止使用的尾矿库，以及尚可运行但由于各种原因提前关闭停止使用的尾矿库，依其现状进行一系列永久性、系统性的合理规划和采取相应的工程措施，使其能够保持长期安全稳定。尾矿库合理闭库是尾矿库服务期的最终环节，也是重要环节之一。一旦尾矿库合理闭库环节出现问题，将会导致严重的尾矿库事故，如尾矿坝溃坝导致泥石流，尾矿废水泄漏污染水源，以及尾矿库防洪不当造成水土流失等[14]。
表1 陇南市部分尾矿库信息
Table 1
| 序号 | 区域 | 等级 | 尾矿库类型 | 矿山类型 | 安全度 | 运行状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 礼县 | 二 | 山谷型 | 金 | 正常 | 在用 |
| 2 | 礼县 | 四 | 山谷型 | 金 | 病库 | 闭库 |
| 3 | 西和县 | 四 | 山谷型 | 锑 | 病库 | 停用 |
| 4 | 西和县 | 三 | 山谷型 | 铅锌 | 病库 | 在用 |
| 5 | 成县 | 四 | 山谷型 | 铅锌 | 病库 | 停用 |
| 6 | 成县 | 三 | 山谷型 | 铅锌 | 病库 | 在用 |
| 7 | 成县 | 二 | 山谷型 | 铅锌 | 正常 | 在用 |
| 8 | 成县 | 四 | 山谷型 | 铅锌 | 正常 | 在用 |
| 9 | 成县 | 四 | 山谷型 | 铅锌 | 正常 | 停用 |
| 10 | 成县 | 四 | 山谷型 | 铅锌 | 正常 | 闭库 |
| 11 | 徽县 | 三 | 山谷型 | 铅锌 | 病库 | 停用 |
| 12 | 徽县 | 三 | 山谷型 | 铅锌 | 病库 | 在用 |
2.1 尾矿坝坝体裂缝
陇南市部分尾矿库存在威胁坝体稳定性的裂缝隐患。12座尾矿库中即有6座尾矿库存在坝体裂缝，且裂缝形式多样，依缝隙走向可划分为横向裂缝和纵向裂缝。裂缝程度轻则渗水、泄泥，重则造成坝体失稳，甚至出现滑坡、溃坝现象，危及库区周边居民人身和环境安全。
一旦坝体出现裂缝，应根据裂缝形成原因及时修复处理，处理措施一般为扩挖回填法、灌浆法和土工布覆盖法等。
（1）扩挖回填法[17]。方法步骤：（a）对裂缝进行扩挖之前，沿缝隙注入白灰水；（b）扩挖长度超过缝隙两端大约1 m；（c）扩挖深度为缝隙底部以下0.5 m；（d）扩挖时确保缝隙底部宽度大于0.5 m；（e）用原坝土料对裂缝进行回填并逐层夯实。
（3）土工布覆盖法。沿裂缝将宽度大于4 m的土工布覆盖于裂缝上方，使裂缝居中，将覆盖裂缝的土工布边缘掩埋在缝隙两侧宽300 mm、深400 mm的沟内或插入两侧泥浆内并压实[19]。
2.2 排水排洪故障
陇南市部分尾矿库排水排洪设施即存在设计不合理、施工质量不合格等问题，导致入库雨水量增加或尾砂发生泄漏的情况。
图3
图3
尾矿库横向排水沟安全问题和改进措施
Fig.3
Security issues and improvements of lateral drainage in tailings reservoir
（a）横向排水沟“零”坡度；（b）横向排水沟裂缝；（c）横向排水沟积水；（d）横向排水沟改为“V”字形
（2）环库截洪沟高于库区表面或无截洪沟。环库截洪沟是尾矿库闭库后，用于截流洪水，防止洪水进入库区而建立的。但目前陇南市部分尾矿库建设的环库截洪沟地势高于库区覆土表面（图4）或者没有环库截洪沟，根本起不到截流洪水的目的。一旦雨量增大，截洪沟不但不能截流雨水，反而会使沟内雨水溢出并依地势流入库区，增加库区污水，引发尾矿库环境安全隐患。
图4
图4
尾矿库环库截洪沟高于库区表面
Fig.4
Interception ditch of tailings reservoir is above the surface of reservoir area
针对环库截洪沟高于库区表面的情况，应将库区覆土加高或重新修筑截洪沟；对于无环库截洪沟的情况，应在尾矿库闭库设计初期将环库截洪沟设计为低于库区表面。例如，将库区覆土和环库截洪沟整体设计为“锅盖形”，排水竖井位置最高，竖井四周低，且沿顺坡指向环库截洪沟。由此，库区洪水可沿地势流入环库截洪沟，排入下游水体。
2.3 库区覆土设计
尾矿库中储存的尾砂含有多种浮选药剂和金属元素，其对生态环境的破坏较为严重，尤其是含重金属的尾矿。因此，尾矿库闭库后必须采取防治措施减小其对环境的影响，确保尾矿库长期安全稳定运行。
目前，陇南市部分尾矿库存在滩面覆土设计不合理，干滩面尾砂覆土较薄或直接暴露在外等问题，具体如下：
在此次调查中，有3座尾矿库闭库采用滩面反坡设计（图5）。此类设计将使库顶雨洪水沿坡面汇集到滩面竖井或斜槽内，最终流入尾矿库回水系统中。这不仅会增加企业的水处理负担，同时也使库区周围的截洪沟和排洪系统不能充分发挥作用。突发洪水时，还会产生雨水倒灌现象，增加库区积水，使库区渗流不可避免。
图5
针对尾矿库滩面反坡比问题，采取以下措施：对于已完成覆土掩盖和植被恢复的闭库设计，要对覆土进行重新整治，改反坡比为顺坡比，即重新覆土，使库区纵向（库尾至坝首）和横向（库区中轴线至两边）均存在0.5%～1.0%的坡度，便于库区雨水顺利排入下游。对即将进行封库的尾矿库，谨记尾矿库封库设计采用顺坡比。
（2）尾矿库滩面覆土薄或直接裸露在外。陇南市存在部分尾矿库干滩面尾砂覆土较薄或直接暴露在外（图6）的问题，未能因地制宜进行植被恢复或覆盖砂石等材料。实地调查发现，12座尾矿库中有2座尾矿库干滩面直接裸露，有2座尾矿库未进行植被恢复。这种情况下若遇雨雪或刮风天气，尾砂中的重金属、絮凝剂等污染物易进入周边土壤、大气和水环境而造成污染。
尾矿库作为采矿废弃地，通常采用尾矿库顶部压覆碎石、上部覆土的办法防止尾矿库扬沙、扬尘的发生，同时恢复植被进行生态重建[24]。针对陇南市部分尾矿库滩面覆土薄或直接裸露在外等问题，采取以下措施：①对尾矿库干滩面进行覆土，覆土材料一般选用改良后的废弃地土壤，覆土厚度为30 cm。改良材料一般有化学肥料、绿肥、作物秸秆、固氮植物、有机废弃物和表层土壤等[25]。②在覆土表面进行人工植被恢复，在采矿废弃地进行自然植被恢复需要50~100年，周期较长[26]，因此通常采用人工恢复。植被品种的选择应遵照“因地制宜，因矿而异”的原则。通常优先考虑尾矿库区自然生长的乡土植物，这类植物忍耐性和可塑性较强，能够适应矿区极端环境[27,28]。
图6
2.4 闭库后监测设施
安全监测是闭库后安全管理的重要内容。尾矿库闭库后，会发生坝体变形、浸润线变化和坝体位移变化等坝体失稳现象，而失稳现象产生的原因复杂多样，包括生产管理、所处环境和自然因素等[29]。因此必须对闭库尾矿库进行定期监测，以便及时采取对策，消除隐患。但陇南市部分尾矿库闭库后疏于管理，大部分尾矿库区缺少闭库后安全监测系统，无法及时发现情况并采取对策，容易引发重特大尾矿库事故。
为防止尾矿库闭库后发生突发环境事件，对环境产生污染风险，闭库后应继续对以下重要指标进行监测：
（1）尾矿库坝体位移监测。闭库后坝体位移监测仍可使用原有监测设施，并定期进行维护；监测频率仍按照运行期相关规定进行（原则上一月一次，汛期或发生明显迹象时可缩短监测周期），待变形稳定后，可降低监测频率；监测数据及时整理，发现问题及时报告，并将监测记录归档。
（2）水位及浸润线监测。尾矿库闭库后库内水位、浸润线将处于持续降低的状态，但遇到暴雨、洪水冲入等情况，仍可能出现浸润线过高，威胁尾矿库安全，因此，闭库后仍需对水位及浸润线进行持续监测，特别是暴雨、洪水期间，应24小时监测。
（3）尾矿库渗水监测。为防止闭库后尾矿库渗水造成环境污染，闭库后应对尾矿库渗出水进行监测，主要内容包括渗水量、污染物浓度和沉淀后清水水质等。水质检测可委托环境保护监测站定期监测，并将检测报告提交当地环保局。
（4）视频监视系统。在尾矿库坝体、滩面、溢洪道和坝体两侧山体等重要位置安装可视化视频监测系统[30]，对尾矿库的坝面、滩面、水面和山体稳定性（如山体滑坡、渗流磨蚀等）等进行实时监测。
3 结论
（1）从尾矿库数量与分布、类型、规模等级、运行状况以及相关文件和资料等方面对陇南市尾矿库的环境安全现状进行统计分析。结果表明：陇南市尾矿库主要分布在成县、徽县和西和县，以铅锌尾矿库和山谷型尾矿库为主，多为四、五等小型库，多数尾矿库无证运行，且未进行环境安全评价，尾矿库安全度处于较低水平，容易发生尾矿库安全事故引发环境污染，存在重大的环境安全风险。
（2）根据陇南市部分尾矿库实地调查结果，目前陇南市尾矿库合理闭库存在的主要问题有：尾矿坝坝体存在裂缝、坝坡表面排水沟“零”坡度、环库截洪沟高于库区表面或无截洪沟、尾矿库滩面反坡设计、尾矿库滩面覆土薄或直接裸露在外以及尾矿库闭库后缺乏相应管理监测设施等。
（3）根据陇南市合理闭库存在的问题提出如下解决措施：采用扩挖回填法、灌浆法和土工布覆盖法等措施对尾矿坝坝体裂缝进行修复处理；对“零”坡度排水沟进行V字形、“拱桥形”或“梯形”坡度设计；将环库截洪沟设计为低于库区表面；改滩面反坡为顺坡设计；对稀薄覆土或裸露滩面实施库顶部压覆碎石、上部覆土、恢复植被等措施；闭库后加强管理，完善监测设施。
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