莱比塘铜矿废石分区排放研究

刘平旭，孟 浩

(中国水利水电第十工程局有限公司， 四川 成都 610072)

莱比塘铜矿为露天开采矿山，中国电力建设股份有限公司中标承建了该项目的前期基建剥离及生产期前10 a的采剥工作，由其子公司水电十局有限公司作为牵头方与水电三局有限公司组成联营体，具体实施该项目。露天开采境界内的废石量约为9.424亿t，其中2.114亿t可以在生产第23 a年开始实现内排，故需外排的废石量为7.31亿t，折合成体积为3.545亿m3（考虑松散系数和沉降系数后）。根据项目的ESIA报告，有高达71%的废石为潜在产酸废石，仅29%的废石为良性废石，不会对环境造成污染。缅甸政府对莱比塘矿山环境保护非常重视，成立了由缅甸全国民主联盟领导人昂山素季为主席的调查委员会，调查了莱比塘铜矿是否符合国际标准、是否采用恰当环保技术、对社会和自然环境的影响也作出了评估。

1 废石分类

露天矿山的废石大多对环境有不同程度的污染，特别是金属矿山的废石，暴露在空气中和在采矿过程中受潮氧化后，易产生酸性污染物及释放出重金属污染物，重金属将会对土壤、地下水、河道等造成重金属污染，酸性污染物将会对土环境、水环境造成腐蚀性污染。

莱比塘铜矿项目的废石主要分为3大类：

（1）有潜在产生酸性污染物可能性的废石，简称为产酸废石；

（2）有潜在产生重金属污染物可能性的废石，简称为重金属废石；

（3）对周围环境产生污染很小或不产生污染的废石，简称为良性废石。

产酸废石：最明显的产酸废石是白色安山斑岩，该类岩石铜品位较低，黄铁矿含量较高，经过风化淋滤作用会变成浅绿色。其与重金属废石和矿石的颜色区别明显，肉眼就能很明显区分出来。

重金属废石：莱比塘铜矿最主要的重金属来源为 Fe、Cu、Co，颜色最明显的重金属废石是赤铁矿。该类废石颜色鲜艳，为大红色，铁含量很高，主要存在于淋滤帽层。若倒在排土场边界上，能很明显看出来。

良性废石：良性废石没有固定颜色，除去现场圈定的矿石、产酸废石和重金属废石区域外的废石皆为良性废石。

莱比塘项目按照在自然环境中如果废石场发生泄露，对环境污染的严重性排序为：产酸废石＞重金属废石＞良性废石。

2 废石圈定

莱比塘铜矿废石圈定程序按照炮孔岩粉取样⇨制样化验⇨废石圈定⇨现场划界 4个步骤依次进行。

（1）岩粉取样：先用锄头将炮孔岩粉堆从岩粉最厚实处开出宽约30 cm见底的深槽，再用铲子在两侧槽壁上均匀刻取岩粉，然后在相邻炮孔按照同样方法取出等量岩粉组合成一个样品。组合样品重量为5 kg，代表被取样所有炮孔岩粉化验值。一般4个炮孔组合成一个样品，可以少于4个，但是不能多于4个。

（2）制样化验：先在烘箱内用105℃烘样4 h，然后将样品粗碎为5目后混匀缩分保留1 kg，然后再细碎为18目后缩分保留500 g，然后细碎为160目,最终样品过筛率为 95%视为合格；产酸废石测定：称取2.5 g样品，加入250 mL双氧水，放置在电热板上用70℃～80℃加热2 h后样品静置过夜，然后补充加入去离子水，恢复溶液体积至250 mL，然后测定溶液pH值，如果pH值≥4.5，则为不产酸废石；如果pH值＜4.5，则用0.1 mol的NaOH溶液滴定，记录pH滴定至4.5时所消耗的溶液体积，然后计算净产酸值NAG（kg H2SO4/t），公式为：NAG=（49×NaOH消耗体积mL×氢氧化钠NaOH浓度 mol/L）/样品质量 g。若 NAG≥5，则为产酸废石；重金属废石金属浸出测定：称取50 g样品，加入150 mL去离子水（固液比率：1∶3 ），样品搅拌均匀后，静置过夜，中速滤纸过滤，并收集滤液，AAS或者ICP测定滤液中的金属元素Cu、Fe、Co，Cu≥0.3 mg/L或Fe≥2 mg/L或Co≥1 mg/L则为重金属废石。

（3）废石圈定：在制图软件上导入取样的炮孔坐标，利用多边形法划界确定各种类型废石区域。首先划定每个炮孔形成的小多边形，再将相邻组合样品的炮孔形成的小多边形组合成一个大多边形。组合样品的化验值就说明该大多边形的废石鉴定类型。值得注意的是，如果圈定区域化验值既是重金属废石也是产酸废石，那么该区域定为对影响环境更严重的产酸废石区域。

（4）现场划界：根据废石圈定拐点坐标，利用测量仪器在爆堆上放点拉线圈定爆堆物料类型。由于爆破后爆堆有位移，需要地质人员在测量仪器放点时根据位移情况做出调整。在现场废石圈定时，不同类型废石区域分别做出醒目标识，以便采装时分辨。

3 废石排放

根据露天矿山开采境界内的废石原状分布特点，表土层及表层的废石一般是良性废石，对环境不具有污染，而深层靠近矿石的废石一般具有不同程度的重金属污染和（或）酸性污染。为避免废石场的废石对环境造成污染，在废石场采取模拟废石原状分布的特点，在废石场底部、顶部和周边表面排放良性废石，将有重金属污染和酸性污染的废石排放到废石场的内部，污染小岩性稳定性好的在外侧，污染大岩性不稳受潮后易产生酸性污染物的在里侧。

为了保证重金属污染物和酸性污染物不外泄，避免造成对周边环境污染，废石场严格按照分区域排放设计。废石排放过程中根据采装的不同废石类型做醒目标识并分区域排放，废石区域分区排放原则为：

（1）废石场底面第一层全部为良性废石；

（2）第二层及以上层段，在废石场边界内周边区域排放至少25 m宽的良性废石，再向内依次排放重金属废石和酸性废石；

（3）产酸废石排放在废石场的最中间，重金属废石在酸性废石外侧，良性废石在重金属废石外侧。

莱比塘铜矿废石排放的自然堆积坡度一般为1:1.5，永久堆放的稳定坡度一般为1:2.5。露天矿废石场废石分类分区排放施工根据工程实际情况，施工安排会有两种情况，一种为先排放外侧良性废石，见图1，另一种为后排放良性废石，见图2。

图1 废石场分类分区排放施工（先排良性废石）

图2 废石场分类分区排放施工（后排良性废石）

对已按设计完成分区排放的废石场台阶边坡，经取样送实验室试验检测确认合格后，方可进行修坡施工。为避免施工时产生较多扬尘和大风扬沙，提高边坡的最终复植地貌质量，考虑将边坡修坡压实，施作粘土膜壳及进行景观绿化复植地貌，施工安排在雨季期间连续完成。修坡压实完成后选择晴天进行粘土膜壳层施工，粘土膜壳层施工完成后为避免干裂影响膜壳防渗质量，应及时覆盖表土，选择容易成活的植被进行景观绿化复植地貌施工。废石场顶、底部及边坡的粘土膜壳厚度为压实后 30cm，渗透系数 K≤10-8m/s。表面腐殖土厚度为30 cm。

4 结束语

截至2018年7月底，莱比塘铜矿已完成矿岩采剥总量1.01亿m3，其中废石约7730万m3，分别排放在 1#、2#、3#废石场；废石总排放量约占全矿计划排放总量的21%；其中酸性废石约占总排放量的60%（4650万m3），按照废石场分类分区排放施工，未对周边环境及地下水造成污染，已完成排放部分排土场已通过缅甸环保部门和KP公司及业主认可，并部分进行了复植地貌施工，为矿山在运行期间的环境保护及污染治理节约了大量的成本。