徐佳佳 高文謙 李 昊 孫 偉 吳亮亮

(1.江西銅業(yè)股份有限公司 德興銅礦，江西 德興 334200；2.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160)

有色金屬礦產(chǎn)資源在支撐我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也不可避免地產(chǎn)生了一系列的環(huán)境污染隱患[1-4]。例如以硫化礦為主的銅礦山，在礦石開采、運(yùn)輸、廢石堆存等過程經(jīng)雨水淋溶、空氣和細(xì)菌的氧化作用可能會形成含有硫酸鹽和重金屬離子的酸性廢水，pH值一般低于4.0[5，6]。若直接排放，將對下游地表水體造成嚴(yán)重污染，破壞水生生態(tài)環(huán)境或影響農(nóng)作物生長及食物鏈安全。礦山企業(yè)一般通過建設(shè)酸性水庫、開展礦區(qū)清污分流等措施有效收集生產(chǎn)作業(yè)過程產(chǎn)生的酸性廢水。酸性水庫作為礦山重要的環(huán)保設(shè)施，國家標(biāo)準(zhǔn)要求酸性水庫底部及四周應(yīng)進(jìn)行防滲、防腐處理，基礎(chǔ)必須防滲，防滲層為至少1 m厚黏土層(滲透系數(shù)≤10-7cm/s)，或2 mm厚高密度聚乙烯或至少2 mm厚的其他人工材料，滲透系數(shù)≤10-10cm/s[7]。然而，對于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前已建成投入使用的酸性水庫，尚未有明確規(guī)定[8]。近年來，在日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下，已有不少礦山企業(yè)著手對酸性水庫的防滲效果進(jìn)行調(diào)查評估并開展必要的治理。酸性水庫防滲治理涉及HDPE土工膜鋪設(shè)、帷幕注漿等隱蔽工程[9-11]，如果這些關(guān)鍵措施落實不到位，將無法達(dá)到防滲的預(yù)期效果，同時也造成工程投資的浪費(fèi)。此外，施工過程還涉及廢氣、廢水、噪聲、固體廢物的產(chǎn)生與排放以及對生態(tài)環(huán)境、水土流失的不利影響。因此，建設(shè)單位必須加強(qiáng)施工期的環(huán)境保護(hù)工作。

本研究以某酸性水庫防滲治理工程為例，開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施落實、重點(diǎn)部位隱蔽工程(水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、HDPE土工膜防滲等)實施、污染物達(dá)標(biāo)排放等環(huán)境管理研究，最后通過壩腳滲流量的變化情況分析酸性水庫防滲治理工程的實施效果。

1 概況

酸性水庫所在礦區(qū)為露天礦，剝采的含硫廢石貯存于廢石場，屬于第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。降雨淋溶產(chǎn)生的酸性廢水匯流進(jìn)入酸性水庫存貯，由于該酸性水庫已建成投入使用多年，運(yùn)行過程發(fā)現(xiàn)壩體下游存在兩處出水點(diǎn)，分別為排水洞外部滲漏點(diǎn)、下游壩腳及壩坡滲漏點(diǎn)。壩下游建設(shè)有滲水收集池，收集的滲漏水通過滲水回收泵站返回庫內(nèi)，以避免酸性廢水外排對周邊環(huán)境造成不利影響。

經(jīng)分析研究，酸性水庫原有防滲措施存在以下問題：

1)壩體防滲缺陷。原土工膜與帷幕壓漿板銜接不緊密，上游斜墻屬于中強(qiáng)透水層，防滲性能較差，壩體內(nèi)水位和水質(zhì)與庫內(nèi)基本一致。

2)壩基防滲缺陷。原設(shè)計基巖帷幕合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率不大于3 Lu(約為3×10-5cm/s)，不滿足目前防滲系數(shù)不大于1×10-7cm/s的要求。壓漿板座落在強(qiáng)風(fēng)化基巖上，原帷幕的可靠性較差，在酸性水的長期侵蝕作用下，存在帷幕失效的可能性。

3)兩岸防滲缺陷。原大壩水泥黏土帷幕灌漿沿壩軸線向左岸、右岸山體分別延伸25、15 m，但未延伸至設(shè)計水位與相對不透水層相交處。

4)穿壩建筑物防滲缺陷。排水洞洞內(nèi)局部滲水，底板存在破損和腐蝕。

根據(jù)調(diào)查，庫區(qū)底泥平均沉積厚度2.28 m，表現(xiàn)為弱透水-微透水特征，庫區(qū)整體防滲性能較好。酸性水庫在高水位運(yùn)行時，壩體滲漏較為嚴(yán)重，低水位運(yùn)行時近壩體處的垂向滲漏較為明顯，說明酸性水庫滲漏主要集中在壩址區(qū)。地下水監(jiān)測結(jié)果表明，酸性水庫滲漏未對下游地下水水質(zhì)造成不利影響。

為控制酸性水庫滲漏的潛在環(huán)境風(fēng)險，進(jìn)一步鞏固現(xiàn)有防滲能力，需實施酸性水庫防滲治理工程。防滲方案經(jīng)比選后采用帷幕注漿和HDPE土工膜組合垂直防滲體系，主要包括大壩防滲、排水洞防滲及壩腳滲水回收系統(tǒng)完善，涉及土石方開挖、混凝土澆筑、水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、HDPE土工膜鋪設(shè)、環(huán)氧玻璃鋼涂刷等施工內(nèi)容。

2 結(jié)果與討論

2.1 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施環(huán)境管理

施工期生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的環(huán)境管理，主要依據(jù)環(huán)境影響評價文件和批復(fù)的要求開展。通過現(xiàn)場檢查，落實情況總結(jié)于表1，生產(chǎn)廢水經(jīng)絮凝沉淀后回用，施工區(qū)域采取了灑水抑塵措施，選用了低噪聲設(shè)備并進(jìn)行隔聲降噪，固體廢物妥善處置，施工后進(jìn)行了植被生態(tài)恢復(fù)?？傮w而言，各項污染防治措施和生態(tài)恢復(fù)措施全部得到落實。

表1 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施環(huán)境管理

2.2 重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理

重點(diǎn)部位隱蔽工程的施工質(zhì)量決定了酸性水庫的防滲治理效果。施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計文件要求開展了水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、壩體HDPE土工膜鋪設(shè)、排水洞局部裂縫封堵、壩腳滲水回收盲溝等隱蔽工程施工，重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理情況見表2。根據(jù)第三方出具的酸性水庫防滲治理工程質(zhì)量檢測報告，覆蓋層與基巖注漿處理后的滲透系數(shù)均在10-7cm/s量級，灌漿施工質(zhì)量與防滲效果整體較好，基本滿足設(shè)計要求。

表2 重點(diǎn)部位隱蔽工程環(huán)境管理情況

Table 2 Environmental management of hidden engineering in key parts

2.3 環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理

環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理，即要求施工期產(chǎn)生的廢水、廢氣、噪聲必須滿足環(huán)境保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，或未對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，同時也是對已落實污染防治措施的有效驗證。環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理情況見表3。第三方監(jiān)測結(jié)果表明，施工場界下風(fēng)向無組織廢氣二氧化硫、總懸浮顆粒物達(dá)標(biāo)，建筑施工場界噪聲達(dá)標(biāo)，施工廢水經(jīng)絮凝沉淀后懸浮物達(dá)標(biāo)且循環(huán)使用，不外排，工程施工未對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

表3 環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理情況

3 酸性水庫防滲治理效果分析

壩體滲漏造成了壩腳滲流出水，因此，壩腳滲流量的變化趨勢是表征酸性水庫防滲治理效果的重要指標(biāo)[12]。酸性水庫枯水期最低水位+103 m，全年庫水位均高于壩腳標(biāo)高(+90 m)，根據(jù)施工期記錄的5～12月壩腳滲流量觀測結(jié)果，如圖1所示，5月平均滲流量為580 mL/s，6～7月(豐水期)滲流量峰值為1 688 mL/s，8月明顯下降，最小滲流量為54 mL/s。9月中旬以后，隨著防滲治理分部分項工程的完工，壩腳滲流現(xiàn)象徹底消失。滲流量的實際變化情況與設(shè)計文件中的大壩滲流計算結(jié)論“大壩防滲加固后，壩體滲漏量減少 0.1 m3/d，壩體浸潤線降低，大壩滲流性態(tài)安全，滲漏量大大減少”基本一致。壩腳滲流量的變化趨勢說明，水泥黏土灌漿+化學(xué)灌漿+HDPE土工膜防滲所構(gòu)建的垂直組合防滲體系發(fā)揮了重要作用，工程實施取得了較為明顯的防滲效果。

圖1 壩腳滲流量的變化趨勢Fig.1 Changing trend of seepage discharge at the dam toe of acid water reservoir

4 結(jié)論

通過加強(qiáng)環(huán)境管理，施工期廢水、廢氣、噪聲、固體廢物等污染防治措施和生態(tài)恢復(fù)措施全部落實到位。通過加強(qiáng)隱蔽工程環(huán)境管理，水泥黏土灌漿、化學(xué)灌漿、壩體HDPE土工膜鋪設(shè)、排水洞局部裂縫封堵、壩腳滲水回收盲溝等施工與設(shè)計文件一致，施工范圍完整、材料與設(shè)計相符，施工方法規(guī)范，灌漿施工質(zhì)量與防滲效果整體較好。通過加強(qiáng)環(huán)保達(dá)標(biāo)環(huán)境管理，施工無組織廢氣、建筑施工場界噪聲滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后循環(huán)使用不外排，工程施工未對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，已采取的污染防治措施有效、可行。防滲治理工程投入運(yùn)行后，壩腳滲流得到有效控制。水泥黏土灌漿+化學(xué)灌漿+HDPE土工膜防滲所構(gòu)建的垂直組合防滲體系運(yùn)行效果良好。建議加強(qiáng)酸性水庫豐水期高水位運(yùn)行時的壩腳滲流觀測，跟蹤評估酸性水庫防滲治理效果。