传统资源型国有工业企业受计划经济时期国家产业的影响以及技术发展的，一直沿用“高开采、低利用、高排放”的线性经济模式，资源利用率不高，矿产开采造成的生态破坏、环境污染和安全隐患严重。遗留下的尾矿库堆积着大量的尾砂，造成严重的环境污染和生态破坏，不仅需要环保治理和生态恢复，而且存在着严重的安全隐患，同时增加企业成本，降低产品的市场竞争力。本项目对凤凰山铜矿林冲尾矿库的尾砂进行回采，用于充填凤凰山铜矿露采形成的露天采坑，治理2大安全隐患（尾矿库、露天采坑），恢复矿山及周边生态环境。

    一、林冲尾矿库概况

    林冲尾矿库由原北京有色冶金设计研究总院设计，1970年底竣工投产，1979年12月停止使用，设计总坝高36.1m，总库容120万m3，汇水面积约0.95km2。现存尾砂量120万m3，（主要是－37μm粒径的尾砂），约1.71×106t。尾矿库三面环山，一面筑坝，库区流域内有耕地数千公顷，尾矿坝下游常住居民人口约300人，有民办企业数家，公路、矿山专用铁路横穿坝下游沟口，地理位置十分重要。尾矿库设计、现状技术参数见表1。

表1  尾矿库设计、现状技术参数

    2009年8月，马鞍山矿山研究院提交了《凤凰山铜矿林冲尾矿库闭库安全评价报告》，结论为：在现行工况下，尾矿库在最高洪水位时不能满足规范规定的安全超高和最小干滩长度要求，排洪系统存在部分堵塞现象，坝肩及坝面排水沟破损、缺失，尾矿坝整体抗滑稳定性安全系数不满足规范要求。按《尾矿库安全技术规程》（AQ2006－2005）的规定划分，在现状条件下，林冲尾矿库为险库。

    二、闭库治理方案

    根据2009年8月马鞍山矿山研究院《凤凰山铜矿林冲尾矿库闭库安全评价报告》，林冲尾矿库为险库，采用先进行尾矿库临时隐患整治，再进行尾矿库取砂闭库的方案，是适合该尾矿库现状条件的最佳闭库方法。治理方案中将库区尾砂全部取出，充填露天采坑，最终推平基础坝，以彻底消除危险源，实现安全闭库，从而恢复库区及周边生态环境、恢复土地使用功能。闭库治理流程为：采砂前临时安全措施→库区采砂→尾砂输送与充填→闭库复垦。

    （一）尾矿库采砂前临时安全措施

    根据林冲尾矿库闭库治理方案，采砂消库前，对尾矿库存在的安全隐患进行临时治理，治理结束后使尾矿库达到正常库的标准，为采砂期间尾矿库的安全做准备。考虑到尾矿库在整个工程结束后不复存在的实际，治理方案遵循安全第一，技术可行，经济合理的原则，即在保证尾矿库安全的前提下，尽量采用施工简单，造价低廉且安全可靠的工程措施进行尾矿库的治理施工，部分属尾矿库次要、临时的构筑物采用规范要求的较低的标准进行设计、校核。

    1、排洪安全隐患治理

    根据对现状尾矿库防洪的安全分析，目前尾矿库排洪系统虽运行正常，但是泄洪能力不能满足要求，《凤凰山铜矿林冲尾矿库闭库安全评价报告》中也得出同样结论，并建议重新布置排洪系统。考虑尾矿库库区地形及尾矿库已经堆满的现实条件，再设计布置排水井、斜槽等显然不符合实际。鉴于库岸地形较缓的特点，考虑采用在环周设置截洪设施的方案减少入库洪水，并修整现有排洪系统，保证库内洪水的顺利排放。

   （1）设置截洪沟：根据尾矿库地形特点，拟环尾矿库岸布置截洪沟。

   （2）新建溢洪道：尾矿库截洪后，库内泄洪量仅为库面雨水量。溢洪道延伸至尾矿库坝内50m以远，设计宽度为3.5m，总长75m，沟壁采用浆砌块石砌筑，沟底铺筑砂砾石，以便取砂降坝时，溢洪道沟底降低施工。进水段沟底坡度设计为不小于3％。

   （3）修复现有排洪系统：现有排洪构筑物出现淤堵、裂缝、磨损现象，设计对排洪构筑物进行清理修复，以便库内蓄洪的排放。修整工程主要是清淤、加固排水井和排水管、修整下游排水明沟。

    2、坝体安全隐患治理

   （1）堆积坝贴坡反滤：排洪系统的治理完成后在一定程度上会提高尾矿坝的稳定性，但考虑现状粘土坝内土体处于含水量较大的状态，故设计在后期坝外坡面实施块石压坡反滤，堆石标高100～105m，并配合排渗体在100m平台内侧堆石脚下设0.4m×0.4m浆砌石横向排水沟，以接坝体渗水，引至两侧坝肩排水沟。

   （2）新建坝面、坝肩排水沟：林冲尾矿库初期坝及后期粘土坝坝肩及坝面排水沟破损、缺失，已经无法发挥截（排）水作用，为防止雨水对坝面的冲刷，设计在87m，100m，105m标高分别设0.3m×0.4m浆砌石横向排水沟。在南坝肩接溢洪道设纵向排水沟兼做坝肩截水沟，设计断面为2.0m×l.5m，北侧坝肩设1.5m×l.0m坝肩排水沟。坝肩排水沟均采用浆砌块石结构，水泥砂浆抹光面。

    3、安全监测系统建立

    林冲尾矿库在本次工程实施完成后将不复存在，安全监测系统的建立遵循安全可靠、经济合理的原则，即在确保尾矿库在可控的状态下，尽可能采用简单易行、安全可靠、造价低廉的设备及工艺。

   （1）坝体位移观测设施：对坝体表面变形进行观测，包括竖向位移及水平位移的观测，水平位移包括垂直坝轴线的横向水平位移和平行坝轴线的纵向水平位移，为坝体稳定性监测提供实测数据。监测每月进行1次，汛期等情况加大观测频率。拟采用全站仪等仪器进行观测。

   （2）浸润线观测：浸润线观测采用钻孔观测，钻孔垂直坝体轴线布置4组，每组布置2个孔，各组之间的间距为50～60m。观测孔布置在标高105m及109.1m台阶上。观测孔采用φ110mm钢管制作，深度按8.0m，下端的1.0长为渗水管，渗水管段设400g/m2土工布反滤层。施工时应保证观测孔铅直。

   （3）库区水位观测标尺：库区水位观测标尺设在排水井井身上，并与之固定。库区水位应定期检测，并做好记录。汛期应增加观测次数，按照设计的调洪高度控制库内水位标高。

   （4）视频监视系统：在坝体、取砂池、溢洪道、排水井等重要尾矿设施的适当位置安装可视化视频监测系统，做到实时监测尾矿库的坝面、滩面、水面等情况。

    经过治理后库内汇集洪水量小于安全超过要求的调洪库容，尾矿库排洪安全满足规范要求，使尾矿库达到正常库的标准，为采砂期间尾矿库的安全做准备。

   （二）尾矿库采砂

   尾砂回采设计采用吸扬式采砂船＋推土机（电耙）联合采砂方案，该方案具有劳动生产率高、采砂连续化、能耗省、产量大、成本低等优点。

    利用水力冲碎吸扬式采砂船、推土机、电耙等设备，采用下向水平分层回采法，分层厚度为 0.6m，整个库区分成2个采区。一采区为采池，面积为9.7×104m2，为保证尾矿坝的安全，采池距主坝132m。下游段至基坝为二采区，面积约为3.8×l04m2。2个采区按下列顺序回采。

    第一步骤：利用采砂船将基坑扩帮，至整个一采区（采池）范围，面积约为9.7×l04m2，形成一、二采区范围界线。

    第二步骤：一采区（采池）回采，利用采砂船将采池全面积下向回采一个分层（分层厚度为0.6m），开采尾砂量约8.44×104t。

    第三步骤：二采区回采下降一个分层，二采区下降回采一个分层尾砂量约3.42×104t。由于采池距基坝130多m，由推土机将尾砂推运至距采池岸边5～25m的范围内，然后由安装在采砂船上的30kW电耙将上述尾砂耙人采池中，再由船上的吸砂泵将浓度为20%的砂浆吸扬至设在库边的浓缩机进行浓缩。

    二采区向采池方向的坡度为3%～5％，其目的一是雨天雨水径流入采池，由溢流井泄洪；二是推土机下坡推运较容易。严格按上述2个步骤回采，使2个采区逐层均匀下降。尾砂库拐角处的尾砂利用铲运机处理。

    （三）尾砂输送与充填

    库区采出尾砂在库边经浓密后输送至充填站造浆后，再充填原露天采坑。采砂采出的砂浆浓度为20%，经浓密后底流浓度达到40%。

    露天采坑充填完毕后，为防止干燥天气风沙漫天影响周边环境，及消除对临近的凤凰山省级风景名胜区的影响，考虑对尾砂表面覆土植被绿化，并在坑口周边布置排水沟渠。

    （四）闭库复垦

    库内尾砂全部采出后，库区基本恢复到建库前原始地貌形态，实施相应安全及环保闭库工程措施后，消除其对下游安全及库区环境的影响，最终达到融入自然生态系统，恢复土地功能。根据本尾矿库的特点和实际情况，拟采取工程措施如下。

    1、拆除坝体

    尾矿库初期坝为块石斜墙堆石体，坝高27.0m，内坡比1∶1.5，外坡比1∶2；坝底标高73.0m，采砂结束后推平初期堆石坝体，为充分利用材料，节省费用，可将原坝体的干砌石块用来砌筑排水沟、路堤护坡等，废弃土石方则用以平整库底。

    2、库底坡面

    （1）库底尾矿泥清除：根据尾矿沉积特性，库底区域沉积的尾矿泥与库内表土经过长时间混合已渗透到表土层中，采砂结束后拟对库底表土进行清淤处理，以方便下一步覆土绿化工程。清淤范围为尾矿库沉积区域，库内主坝内侧向上约150m到库尾，面积约80000m2，拟清理土层深度1.0m。

   （2）库底整平：库内尾砂取出后，库底坡面显露出建库前原始山坡地形，为便于绿化景观及汇水排放，拟将库底地坪按两侧库岸向的顺坡整平成2%～3%的坡度，取库底土石就地进行挖填，差量由它处运土填方。

   （3）绿化景观：库底坡面整平后，采用土石（风化土石料）进行覆盖，覆盖层厚度不小于300mm。覆土后撒草籽，进行植被保护。在原坝址约20000m2区域上种植绿化树木，使库区与下游居民生活区形成绿化隔离带。

    三、结语

    对凤凰山铜矿林冲尾矿库的尾砂进行回采，用于充填凤凰山铜矿露采形成的露天采坑，采用安全及环保闭库工程措施治理，恢复矿山及周边生态环境，最终达到融人自然生态系统，恢复土地功能。

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