尾矿坝危害因数及安全事故预防|岩石力学与工程 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2007-12-31

Er_fan@163.com
　　摘　要:论述尾矿坝勘察、设计、施工、运行和闭库各个阶段可能产生的有害因数,并对导致产生危险的原因进行了详细分析,指出尾矿库安全管理中的重点管理的对象,提出了相应的事故预防措施。
关键词:尾矿坝;有害因数;安全事故预防;
1、前言
尾矿设施是矿山生产设施的重要组成部分,其投资较大,一般约占矿山建设总投资的5%～10%。尾矿库是尾矿设施的主要部分,包括尾矿坝、库区等。尾矿中还含有各种有毒有害物质,并且是一种人造的具有高势能的泥石流形成区,其安全运行直接关系到下游人民的生命财产安全和库区周边地区的生态环境[1]。随着工业发展,尾矿坝数量越来越多,坝体堆积越来越高。目前,世界上正在使用的尾矿库和工业废料库约有20多万个,因此,尾矿库的安全问题是一个很严峻的问题[2],识别尾矿坝危险信号和控制已成为尾矿坝安全工作的重要任务之一。文中运用现代安全管理理论,结合尾矿坝实际,辨识对尾矿坝的危害因数和实施防治工作,为完善和提高尾矿坝安全管理水平,建立安全重大危险预警机制进行了探讨。
2、识别尾矿坝有害因数
2.1尾矿坝有害因数及识别
尾矿坝有害因数可划分为尾矿坝坝基坝坡失稳、排洪系统故障、浸润线过高及管涌等渗透稳定问题。
2.2.1　导致溃坝的有害因数：
尾矿坝最大的危险是溃坝,一旦溃坝会引起滑坡泥石流等重大灾害,引起重大人员伤亡、财产损失和环境污染。引起溃坝的原因很多,如:①调洪高度不能满足需要、安全超高不够、泄洪排水系统防洪标准偏低、泄洪排水构筑物破坏或堵塞、库区内发生大的泥石流、岸坡发生滑坡和坍塌等;②坝基未处理或处理不当、坝体边坡过陡、有局部坍塌或隆起、坝面有冲刷或塌坑等不良现象;裂缝、坝基下存在软弱地层或岩溶,坝体疏松;③未按设计要求进行放矿冲填尾矿库,沉积滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量沉积于坝的某一端;④独头放矿,矿浆沿子坝内坡趾流动冲刷坝体;沉积干滩长度不足,浸润线过高,下游坝坡沼泽化;⑤排渗设施失效或破坏,渗流破坏不断扩大,产生管涌、流土。主要触发原因有滑坡、浪涌或洪水漫坝、坝坡失稳、堆积坝溃口、渗流破坏。现对可能引起溃坝的各个有害因数分析如下。
(1)滑坡(岸坡坍塌)：由于尾矿库建在陡峭山体上,采矿活动、岩体风化、尾矿库水淹浸泡而导致山体失稳,最终引起滑坡。(2)泥石流。由于库区存在大量细粒尾砂,当遇到暴雨时会引起泥石流。(3)浪涌或洪水漫坝。由于风速过大、泄洪排水构筑物破坏、堵塞、库区内发生大的泥石流或岸坡发生滑坡和坍塌等原因,引起水流高速冲击坝体或库区水位超过坝顶,致使坝坡失稳决口溃坝。(4)坝坡失稳。由于坝体边坡过陡,有局部坍塌或隆起,坝面有冲刷、塌坑等不良现象;裂缝,坝基下存在软基或岩溶,坝体疏松使渗流破坏不断扩大导致坝体裂缝、管涌或流土,引起坝体滑坡坍塌。(5)坝面拉沟。未进行坝面维护,坝面无防冲刷措施,遇暴雨会引起坝面拉沟。(6)渗流破坏。由于浸润线的位置过高,尾矿沉积滩的长度过短,坝面或下游发生沼泽化。导致坝体、坝肩和不同材料结合部位有渗流水流出,渗流量增大,渗流水混浊引起管涌。(7)管涌。当库区水位过高而引起坝基渗透压力过大,排渗设施失效时就会引起管涌。(8)坝体地震液化。当筑坝尾砂粒度不符合要求,坝坡处于饱和状态,地震时或其它震动会引起坝体液化。(9)裂缝。由于坝体、坝基不均匀沉陷或滑坡、坝体施工质量差或坝身结构及断面尺寸设计不当,当坝体滑移、暴雨或低温冰冻时就会使坝体产生裂缝。(10)粉尘。由于堆积坝外坡大面积裸露,未护坡,尾砂粒度细、含水低,会引起沙尘暴污染环境。(11)漏矿和渗水。由于将尾矿库建在断裂带、溶洞等不良工程地质条件下,使库区地层渗水通道和库外连通,使水或矿漏出。(12)滚石。由于山体陡峭、采矿活动、或岩体风化等原因,引起岩石从山体脱落冲击排洪设施,导致排洪设施破坏或由于滚石下落或重物落下击中人体而引起的事故。
2.2.2　引起排洪系统故障的有害因数
由于滚石、树枝杂草、低温冰冻、地基产生不均匀沉陷等原因导致排水井管泄洪能力降低失效、断裂,最终引起排洪系统故障。
在尾矿库整个事故中,溃坝事故发生的危害性最大,溃坝事故一旦发生,会引起重大人员伤亡财产损失和环境污染,并且因溃坝而引起的重特大事故比较多,确。如云南锡业公司火谷都尾矿库1962年09月26日发生溃坝事故,涌出尾矿330万m3,水38万m3,冲毁耕地36.05hm2,11座村寨和一个农场,共13970人受灾,其中死亡171人、伤92人,直接经济损失2000万元,也是迄今为止我国发生的最严重的一起尾矿坝事故;最近的一次如2006年4月30日陕西镇安尾矿坝坍塌事故死亡17人。
其次是洪水漫坝、决口、滑坡坍塌、地震液化、滚石、泥石流等事故一旦发生,会引起危险性较大,并较难以控制,容易发生伤亡、或群伤,造成一定的经济损失[3],这些事故的发生也有可能导致溃坝,。如1994年07月12日,湖北新冶铜矿尾矿库洪水漫顶溃坝,死亡26人,失踪2人;1992年05月24日,河南滦川县赤土店乡钼矿抢修尾矿库排洪洞发生大规模塌方,死亡14人,重伤4人。在国外,此类事故亦不鲜见。
第三是渗透破坏如流土、管涌、这些事故的发生也有可能导致溃坝。如圭亚那阿迈金矿尾矿坝垮塌，直接原因是在建坝期间，在堤坝底部安装了波纹排水钢管临时排水，在重型设备碾压管线周围的回填材料时，破坏了管路的完整性，为细粒材料流失创造了条件，由于没有采取其他有效措施阻止或有效控制管道周围回填料中的渗漏，引起坝体内部侵蚀破坏。另外细砂层与废石堆之间缺乏反滤，细砂可以容易的从废石堆孔隙之间穿过。
第四是违规作业诱发以上各种事故的发生。
3　尾矿库各阶段的病害及预防措施
3.1　勘察阶段对库区、坝基、尾矿堆积坝坝体及沉积滩的勘察质量低劣,排洪管线等处的不良地质条件未能查明,导致稳定分析、排洪验算等结论不可靠[4],造成库内滑坡、坝体变形、坝基渗漏、排洪涵管断裂、排水井倒塌等事故隐患。
3.2　设计阶段设计质量低劣,基础资料不确切、设计方案及技术论证方法不当、不遵循设计规范、对库区水位及浸润线深度的控制不明确,和要求不切实际等方面。而由此造成的隐患大多数是坝体在中后期稳定性和防洪能力不够,不能满足设计规范的要求。其次,排水构筑物出现断裂、气蚀、倒塌等现象也往往由于设计人员素质不高或经验不足所造成的。因此,尾矿库必须做到精心设计,必须委托有设计资质的设计单位进行设计。设计前应切实做好基础资料的收集和方案论证工作,并且进行尾矿土工试验,必要时应进行筑坝试验,以校验设计方案的准确性。必须严格按《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90和《尾矿库安全管理规定》的等规范进行。设计完成以后必须请具备评价资格的机构进行尾矿库安全预评价,评价合格后方可施工筑坝。
3.3　施工阶段在初期坝施工过程中,由于清基不彻底、坝体密实不均、坝料不符合要求、反滤层铺设不当等因素,可能会造成坝体沉降不均、坝体或坝基漏矿、后期坝局部塌陷等事故;若排洪构筑物有蜂窝、麻面或强度不达标,且负荷逐渐增大时,便会造成掉块、露筋、断裂、甚至倒塌等危害[5]。因此,在施工时必须按《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90)和《尾矿库安全管理规定》的规范严格执行,在尾矿库施工验收阶段必须严格按《尾矿设施施工及验收规程》(YS5418-95)的要求进行,并且要进行安全现状评价,评价合格后方可运行。
3.4　运行阶段科学管理,尾矿坝管理应由有资质的人员经培训后进行管理，并建立健全规章制度和检查台账。由于尾矿库具有边施工边使用的特点,坝体形成的过程要借助尾砂堆坝,堆坝周期较长。随着坝体逐年增高,需要依次封堵排水井的进水口和进行其它管理工作,只有长期一贯保持良好的堆坝质量,才能保证坝体安全。在堆坝过程中,基坝、排水井和泄洪沟长期受水压、渗透、冲刷、溶蚀、气蚀、磨损、腐蚀等物理、化学作用,经受洪水、严寒、冰冻等恶劣气候条件的影响,尾矿设施很难保持始终如一的良好运行状态。坝体要在运行期间形成,需要不断维护和控制,还要做好放矿,筑坝、防汛、防渗、防震、维护、修理检查,观测等日常管理工作,一套科学有效的管理制度和与之配套的组织机构必不可少[6]。运行时必须每隔3a对尾矿库作安全现状评价,否则禁止再运行。
3.5　闭库阶段尾矿库即使停止了使用,库内已无积水,但洪水及地震的威胁将长期存在,况且库内沉积滩面在常年风雨吹淋之下,滩面坡度渐趋平缓、调洪库容随之减少、洪水位的安全高度及安全滩长大多不能满足安全要求。排洪构筑物的寿命也是有限的,滩面表面干燥,甚至开裂,但内部仍呈饱和状态,一旦失事,其造成的灾害和正在使用的尾矿库的失事同等严重[7]。因此,从尾矿库使用到最终设计高程前2～3a必须进行闭库设计,且设计和施工方案应符合《尾矿库安全管理规定》的安全法律、法规等技术规范,并须报省级以上安全生产监督管理部门审查,进行闭库安全评价。闭库工程结束后须经省级以上安全生产监督管理部门组织验收。闭库后的安全要求基本上与正在使用的尾矿库类似,库的等级、稳定、安全系数、防洪标准都与终期尾矿库的设计标准一致。闭库后所有安全管理工作仍由原企业负责。
3.6　从制度上建立杜绝尾矿库主要危害的管理措施，以便于对尾矿库在勘察、设计、施工、运行和闭库阶段的潜在危险的防治,可以看出,尾矿库的有些潜在危险发生的可能性比较大。安全监管部门和企业对于尾矿库存在的主要潜在危险的控制必须做到以下工作。(1)在国家现行法律、法规的框架下,建立和完善尾矿库政府规章制度体系,出台配套的、主要专业齐全的实施细则,依法管理,安全生产。(2)贯彻国家《安全生产法》,建立企业负责、国家监察、行业管理、社会监督的安全生产管理体系,落实尾矿库安全责任制,有效开展尾矿安全管理。(3)企业必须严格执行勘察、设计、施工和操作管理的规范、规程,从源头杜绝隐患。(4)完善安全监督检查和安全管理的体系、制度。(5)制定事故应急救援预案,完善抢险救援机制。(6)严格安全巡查制度及台账,及时发现险情。(7)建立尾矿库风险基金，为尾矿库安全打下有力的经济基础。
4　结论
本文对尾矿库建设和运行的各个阶段和各单元的潜在危险进行论述和分析,并对可能导致潜在危险的原因进行了分析,提出相应的事故预防措施,该项工作是加强尾矿库安全生产管理及预防尾矿库事故发生的基础性工作。必须要引起安全监督部门和企业的重视。
参　考　文　献:
[1]　《金属非金属矿山安全》编委会.金属非金属矿山安全[M].湖北科学技术出版社,2003.211～215.
[2]　祝玉学,戚国庆.尾矿库工程分析与管理[M].冶金工业出版社,1999.
[3]　徐宏达.我国尾矿库病害事故统计分析[J].工业建筑,2001,(31):69～71.
[4]　赵　晖.尾矿工程[M].冶金工业部长春黄金设计院.1986.
[5]　李夕兵,蒋卫东等.汛期尾矿坝溃坝事故树分析[J].安全与环境学报,
2001,(5):45～48.
[6]　陈德禹.尾矿库事故分析与防治对策[J].安全管理,2004,(4):20～21.
[7]　王　军.尾矿库闭库治理对策探讨[J].矿业快报,2005,(3):45～46