摘要：本文结合某尾矿库的基本情况及工程地质条件对其地质环境问题进行分析，并探讨研究其防治措施，以期能更好地为治理尾矿库地质环境问题提供有益参考。

　　关键词：尾矿库；地质环境问题；防治措施

　　尾矿库是矿山进行选矿业的重要设施，又属于一个高势能的人造泥石流危险源，使事故和地质灾害高发部位。尾矿库不仅会造成大量土地被占用，还会使原有的生态环境遭受严重破坏，继而增加水土流失与滑坡灾害发生几率，尾矿当中的各种污染物质，又会通过渗透径流对周边土地水体造成污染。更甚者出现溃坝事故，其造成的危害性相比较水库更为严重。另外，还会造成财产损失与人员伤亡，引发河道淤塞等。针对这些问题，更应当逐步强化尾矿库地质灾害的预防及治理工作。

　　1自然地理及地质环境概况

　　1.1自然地理

　　项目区气候特点为温带半湿润半干旱气候，多年平均气温10.9℃,相对湿度68%。极端最高气温为38.3℃,严寒期平均气温≤-5℃,冷冻年份有10d左右。本区≥0℃积温为4113.5℃,≥10℃积温为3522.1℃。全年无霜期为186d，区内土壤冻结一般从11月开始，4月初消融，10cm平均冻结期30d～50d，30cm冻结期本区不明显，最大冻土深度为61cm。年内降雨量呈不均匀分布，降雨量最多的月份为6月～9月，因为全年降雨量的60%以上，并且多发暴雨天气。

　　库区位于长江、黄河两大水系分水岭南侧，总体地势北仰南倾，海拔1600m～2100m，相对高差500m。流经库区的河流为花庙河的支沟包家沟，发源于分水岭锦鸡岭，由北向南在石咀村附近流入花庙河，全长约5.2km，流域面积44.07km2，最大高差1024m，平均坡降9.3%，沟内水流量小，最高洪水位1.5m。矿区沟谷，为包家沟，主沟总体上呈南北走向展布。沟谷中下游横剖面呈窄“U”字型，沟床宽8m～30m，上游沟床狭窄，呈“V”字型，沟床宽2m～5m，沟谷两岸谷坡高陡，坡度一般为20°~35°,局部可达35°~60°,多有陡坎断崖分布。

　　1.2地质条件

　　地层岩性：库区区域性属祁连－北秦岭地层区北秦岭分区。出露地层为震旦－奥陶系葫芦河群石嘴组第三岩性段（Z-O2）sh3、第四系冲洪积物（Q4al+pl）及人工堆积物（Q4ml）。

　　地质构造：库区岩层为一倾向北东东的单斜构造。未见明显的断裂及褶皱构造。

　　包家沟一带区域性断裂较为发育，该类断裂走向沿伸长，发育有一定规模的断层破碎带，断裂形成时代早，切穿区内岩层。属于此类断层的为党川断裂，出露于库区西南部，呈北东东向（倾向北，倾角80°)横穿测区。该断裂具右行平移特征，使（Z-O2）sh3、（Z-O2）sh4等岩层发生位移。断带宽10m～40m。带内岩石破碎，并发育挤压透镜体。

　　1.3地震

　　库区地处六盘山南北地震带中段的银川－天水－武都带和秦岭北缘东西地震带与中部天水－兰州带的交汇复合部位。地震背景复杂，区内和邻区常常发生强烈地震。每次强烈地震都伴随有大规模滑坡发生，加重了灾情。并且通过区内地震方面的研究了解到，当前库区已经步入到地震活跃时期，今后有可能出现超过六级以上的地震灾害发生，而且经过研究地震出现的概率，高达50%以上。影响本区的地震带主要是天水－兰州地震带。

　　根据地震烈度区划，《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）（2016年修订版），工作区抗震设防烈度属Ⅷ度区（第二组），设计基本加速度为0.3g。

　　2项目基本情况

　　该尾矿库紧邻工业生产区和生活区，整个尾矿库沿沟而建，为一傍河型尾矿库，呈北宽南窄的“喇叭口”状，南北长约120m，东西宽约110m，面积约0.011km2。库区最低高程1613.3m，整个库区汇水面积7343m2。尾矿库处于狭长沟谷地带，沟谷下游为石咀行政村，沿沟谷分布有少量田地，人口较少。

　　尾矿库总坝高6m，总库容量约为6.6×104m3。考虑坝高与库容量二方面条件，按坝高及库容条件确定该尾矿库为五等别库，综合尾矿库对下游的危害，确定该尾矿库工程等级为四等。

　　3工程地质条件

　　3.1岩体工程地质条件

　　库区出露岩性多为变安山岩。由于受到不同程度的挤压，低序次的小断层或裂隙及层间滑动面普遍存在，其面上均有断层泥和泥质夹层存在。张裂隙和剪裂隙并存，张裂隙部分被石英脉充填。裂隙面平直光滑，且相互切割，导致岩石结构较松散，稳定性较弱。库区岩石在构造作用下，出现黄铁矿化、绢云母化等挤压镜面，并存在较弱夹层，石英脉附近岩石劈理发育，易发生失稳现象。

　　3.2土体工程地质条件

　　（1）卵砾石土：为河流冲洪积形成的砂、卵砾石堆积，广泛分布于沟道地带，卵砾石的母岩以变安山岩、片岩为主，绝大部分属中远距离搬运，呈次圆状，分选性差，其厚度、埋深变化较大，区内卵石土承载力250kPa～467kPa。

　　（2）人工堆积物：主要分布于库区近沟地带及简易道路等地段，以碎石土为主，一般厚2m~5m。人工填土堆积时间短，结构松散，组成成分复杂，土体物理力学性质差别显著，承载力一般70kPa~120kPa，并具湿陷性。人工填土不宜直接作为工业与民用建筑的基础持力层，施工时应予以清除或加固。

　　4水文地质条件

　　4.1基岩裂隙水

　　主要分布于（沟）谷两侧基岩裸露带，赋存于前第四系基岩的风化裂隙和构造裂隙中，以潜水为主，局部有承压水分布，降水充沛，植被发育，地下水径流模数大于3l/s·km2。

　　基岩裂隙水主要接受大气降水的入渗补给，径流条件受微地貌控制，以下降泉形式排泄于沟谷或以地下潜流的形式补给河（沟）谷潜水。

　　4.2松散岩类孔隙水

　　分布于包家沟及各支流河（沟）谷中的阶地及河漫滩范围内。含水层岩性为砂砾卵石层，含水层厚度一般为1m~2m，最厚达10m，水位埋深为2m~5m，渗透系数为16.37m/d~128.72m/d。河（沟）谷潜水的补给来源主要为地表水渗漏、降水及侧向沟谷潜流补给，主要排泄方式是向河谷及其下游的径流排泄，其次是蒸发和人工开采。

　　5尾矿库地质环境问题现状分析及防治措施

　　尾矿的大量堆存给矿业、环境及经济等造成不少的难题，大量的尾矿长期堆放在尾矿库，对地形地貌景观、土地资源造成较大破坏，被腐蚀后，很多迁移元素从尾矿当中进行化学迁移，严重污染大气与水土，并加剧含水层的破坏，引发土壤不断退化，植被难以生长，更甚者对人畜生命安全构成极大威胁。尾矿库表面没有复垦的，遇到大风天气时，砂尘会向尾矿库周围吹散，更甚者产生矿尘暴，进而使周围生态环境不断恶化。同时，尾矿的大量堆积也是引发地质灾害的重要隐患。通过对尾矿库展开全面细致的研究工作了解到，区内存在泥石流灾害的发生隐患，必须要引起足够的重视；另外前期矿石加工过程中尾矿的堆积对地形地貌景观、土地资源的破坏；尾矿对水土污染的影响等问题。

　　5.1地质灾害及防治措施

　　5.1.1地质灾害发育特征

　　库区内发育的泥石流沟为包家沟泥石流沟（N01）沟泥石流沟及蒋家沟泥石流沟（N02）泥石流沟，库区N01泥石流沟最大冲出量37.4×104m3，该条泥石流沟属大型；N02泥石流沟最大冲出量1.32×104m3，该条泥石流沟属小型。根据库区所在位置、沟谷居住人数情况、耕地情况和根据威胁对象、威胁资产确定泥石流危害程度，最后依泥石流易发性、规模、危害程度确定其危险性，评估结果泥石流危险性中等。

　　该尾矿库为一傍河型尾矿库，处于包家沟流域蒋家沟沟口右岸，尾矿坝起初由尾矿渣推挤而成，坝体外边坡为裸露的矿渣堆积物，起伏不平，未采取护坡措施，极易被洪流及雨水冲刷，威胁坝体安全。现状条件下发育包家沟不稳定边坡X01，斜坡体长约7m，宽约20m，平均坡度约65°,平面形态呈弧形、坡面凹凸不平，现状条件下稳定性较差，危害程度中等，根据不稳定斜坡稳定性和威胁对象、危害程度综合评估，该不稳定斜坡属危险性中等。

　　5.1.2防治措施

　　据现状调查，库区原有护堤大部分已被冲毁，现存少量位于库区西北侧，包家沟沟道内，长约50m，净高约3m。本次防护工程在原有护堤的基础上，继续修建库区外侧护堤，主要目的是稳固尾矿库外边坡，以防止泥石流冲毁尾矿库而溃坝。

　　5.2地形地貌景观破坏及防治措施

　　5.2.1占用大量土地，破坏地貌景观

　　本库区远离市区，区内无重要建筑物、名胜古迹及旅游景点，库区对地形地貌景观的破坏主要是对包家沟河堤地形地貌景观的影响和破坏。企业在起初建设期间依河筑坝和生产期间产生的尾矿渣沿山坡脚向河堤堆积在包家沟左岸，改变了包家沟沟谷处于自然地貌的形态，对局部的微地貌形态造成破坏，因此整个库区对地形地貌景观影响较大。

　　5.2.2防治措施

　　在防治尾矿库地形地貌景观破坏过程当中，在合适的区域进行植树种草，通过生态恢复手段，可以很大程度上改善被破坏的地形地貌，栽植过程当中，应当对区内实际情况予以充分考虑，并对乡土树种草种作出科学选择，这样可以稳定边坡，降低风速，控制风蚀，防止水土流失。适宜的乡土树种和草种适合当地高海拔地区恶劣的环境条件，可大幅保证成活率，树种和草种栽植过程中主要采用灌草相结合的方式进行栽植，这样才能有效达到预期效果，恢复和重建库区生态系统。

　　5.3水土污染防治措施

　　5.3.1污染情况

　　尾矿是指尾矿矿浆排放过程中通过自然脱水而产生的固体矿业废料，是工业固体废料的重要组成部分。这些固体废料一般都是向河沟排放，或者堆砌在尾矿库当中，是引发环境污染的重要源头。尾矿的大量堆积会占用非常大的场地面积，导致大量土地被占用，并破坏地当中原有的生态系统。尾矿当中还有很多重金属元素以及酸性、碱性等有毒成分，经过大气飘尘或者径流，会引发大气污染、土地污染和水污染等，因此，尾矿产生的危害极大，具体体现在下面几个方面。

　　首先，会导致自然景观的破坏，对于矿山区域原生地貌和采矿地貌造成巨大影响；其次，污染与破坏环境，特别是对土壤，水质造成的危害更为严重；最后，引发生物结构破坏，影响原有生物群落，大量堆存的尾矿，不仅造成土地的大量占用，还会使地表植被遭受很大破坏，倘若不采取有效措施进行防治，还会引发水土流失，对下游水质也会造成很大威胁，对地表水和地下水造成不可估量的后果。

　　5.3.2防治措施

　　为了有效减少尾矿造成的污染，应重视扬尘的防治，将库区划分成不同区块，分区进行应用，避免出现尾矿的大面积裸露，加强碾压，提高表面密实度，碾压成厚厚的壳体，这样能够大幅提高抗风蚀作用。另外，结合尾矿库具体实际合理设置洒水设备，定期进行洒水，确保尾矿表面湿润度，也可运用覆盖的方式来控制污染，这样可以是扬尘大幅减少。当库区当中堆积的尾矿达到相应标高，在上面覆盖黄土，及时种植绿植，促进生态恢复，这样不仅有利于扬尘污染的防治，还能改善库区生态环境。并加强防渗工程，由于该尾矿库起初建设时，并未严格设置库区防渗，尾矿渣中含有大量污染物，在地表生物化学作用下释放和迁移到土壤及地下水中，造成水土污染，因此，需对尾矿库实施防渗工程。这样可以减少尾矿水的渗漏损失，增加水的循环利用率；另外，和尾矿一同排进尾矿库的各类废水，通过相应的澄清处理之后，在运用水泵设备将经过处理的水再次输送至选厂进行应用，这样不仅可以大幅减少水资源的浪费，还可以实现零排放的理想目标。

　　6尾矿资源的综合利用

　　6.1利用尾矿生产有机肥

　　我国80%以上的耕地土壤缺乏一种或数种微量元素，而目前补充这些微量元素的主要方式就是经过选矿、冶炼、化工提纯等高能耗、高污染为代价而成的微量元素化学品，且价格昂贵。而利用尾矿生产有机肥不仅能够有效补充土壤微量元素，而且成本投入低，市场容量大。因此，针对该尾矿库矿砂进行采样检测，尾矿库中Fe、Ba、Ti、Ca、S、K含量较高，具有进一步开发利用的价值。特别是尾矿砂中的全磷、全钾含量较高，具一定的肥力。同时尾矿中含有Zn、Mn、Cu、Mo、V、B、Fe、P等各种元素成分，这些元素对于植物的生长非常有利，故可以对尾矿作相应无害化处理，也可把这些资源运用到农业生产，这样不仅能够使破坏的土壤理化性质得到有效改善，还能使土壤当中不足的营养元素得到更好的补充，这对于优化农业种植生态环境有着非常重要的现实意义，还能确保资源的高效利用，将很多废弃的尾矿资源消耗掉，并能有效改善土壤结构，提高土壤养分，对推动农业发展意义重大。

　　6.2利用尾矿生产砂石骨料

　　包家沟附近矿山较多，有包家沟、吊坝子金矿等老矿山。原建的尾矿库已经堆满，由于资源条件好转，原尾矿坝难以改造，而且无法满足改造后矿山排放尾砂的堆存。由于建坝费用较高，尚需新征林、田地。考虑征林难以申办和节省投资，因此提出利用废石生产砂石骨料的方案。通过对废石的压碎值进行取样分析，该矿区碎石类别属于Ⅱ类，适用于C30-C60混凝土，利用废石生产出的砂石骨料在物理力学性质上满足要求。另外，当前社会各项建设发展速度极快，对砂石骨料需求还在不断增加。但由于环保问题，区内原有不合规的很多小型石料矿生产企业也已被关停，目前砂石骨料已不能满足本地区建筑业发展的需求，大量石料矿还需靠外地供应，由此可见砂石骨料的市场容量较大。若能充分加以开发和利用这些尾矿资源生产砂石骨料，可创造出不可估量的财富。

　　7结语

　　通过采取上述一系列针对性的措施，有效预防与控制了尾矿库发生地质灾害的几率，运行过程当中没有出现严重的质灾害问题，同时顺利通过尾矿库整体验收，取得了安全生产许可证。可以为预防和治理相同类型的尾矿库提供相应的借鉴和参考。