尾矿库安全隐患及治理措施

腑Ｓｅｒｉ舶ａｌＮｏ．２０】５７２６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０１６现ＭＯ。代ＥＲＮ盎ＩＮ业Ｇ里型竺！型！尾矿库安全隐患及治理措施马玄恒１郑卫琳１陈晓博１卢星１２期２０１６年１２，适．ｇ竺！！竺型型—兰翌一５例７２韩琦２（１．陕西冶金设计研究院有限公司；２．西安理工大学水利水电学院）摘要尾矿库是一个具有高势能的、潜在泥石流灾害的固体源，各种自然和人为的不利因素会使尾矿库产生不同程度的安全隐患，如不及时治理，将会危及尾矿库下游居民人身安全威胁和财产损失。以上游法尾矿库为例，在分析产生尾矿库安全隐患成因的基础上，梳理尾矿库常见的安全隐患，并提出了有针对性的、可行的治理措施，其中多项治理措施已经在部分尾矿库的隐患治理中得到了应用，取得了很好的社会效益。关键词尾矿库安全隐患治理措施头顶库间，随着矿业的迅猛发展，各地密集建设了大量尾矿库，工程设计水平及施工质量有待提高，且部分企业对尾矿库的安全危害性认识不足，尾矿排放不规范，日常监测、维护不到位，部分尾矿库逐渐产生了不同程度的安全隐患。（３）企业重视度不足。部分选矿厂为追求短期效益，超设计规模投矿运行，使得尾矿库堆积上升速度高于设计指标；有些企业盲目加高、扩容，使许多尾矿库不堪重负，进而出现安全隐患，甚至导致尾矿库溃坝，造成重大生命财产损失。如２００６年４月３０日，陕西省镇安县某黄金矿山在对其尾矿库实施第六期加坝扩容施工过程中，导致坝体垮塌，造成１７人死亡，直接经济损失４９０余万元。（４）尾矿库选址不合理。“头顶库”是指下游１．０尾矿库是具有高势能的人造泥石流危险源，由筑坝拦截谷口或围地构成，用以堆存金属或非金属矿山选矿后排出尾矿或废渣的场所，一旦失事，将造成重特大事故…。尾矿库在长达数十年的运行期间及闭库后，受到各种自然或人为的不利因素影响，不断累积影响尾矿库安全的不利因素。如果不予以足够重视、不及时采取合理治理措施，轻则尾矿泄漏，造成环境污染；重则溃坝，给当地的工农业生产以及下游人民生命财产造成巨大的损失和灾难。国家高度重视尾矿库安全生产工作，加强尾矿库安全生产和隐患治理工作意义重大【２１。目前国内尾矿库常见形式有山谷型和围堰型两种，其中山谷型尾矿库占绝大多数。依据堆放尾矿的方法不同，山谷型尾矿库又可分为上游法尾矿库、中线法尾矿库及下游法尾矿库，其中上游法尾矿库占尾矿库总量的９０％以上。论文重点以上游法尾矿库为例，梳理尾矿库常见的安全隐患，并结合多年的工作经验有针对性地提出可行的治理措施。ｋｍ（含）范围内存在居民点或其他重要设施的尾矿库Ｈｏ。尾矿库初期选址时隔不久未考虑对下游居民的影响，或后期运行中疏于管理、协调，在尾矿库周边或下游逐渐出现了居民点或其他重要设施，使得很多尾矿库沦为“头顶库”，溃坝事故引发的重特大事故概率高。据初步统计，自新中国成立以来，“头顶库”发生溃坝事故２ｌ起，其中重特大事故１３起、死亡７０７人。特别是２００８年山西襄汾新塔矿业公司“９・８”特别重大尾矿库溃坝事故，造成２８１人死亡，直接经济损失达９６１９．２万元，社会影响极为恶劣。（５）存在无主尾矿库。自２００８年以来，国际经济持续低迷，连续多年增长乏力，部分矿山企业被迫停产或转让，大量尾矿库无人管理，形成无主尾矿库。由于长期得不到有效地管理，无主尾矿库坝体安全性能不足，出现排洪系统拥堵等一系列安全问１２７１尾矿库安全隐患的成因造成尾矿库安全隐患的原因很多，主要有以下几点。（１）历史遗留问题。建于２０世纪八九十年代的大多数中小型尾矿库，由于早期设计不完善、建设标准低、堆放不科学等历史问题，再加上尾矿库的长年持续运行和疏于管理，不少尾矿库存在各种安全隐患。（２）安全管理机制不健全旧Ｊ。本世纪初十余年马玄恒（１９７２一），男，高级工程师，７１００３２陕西省西安市未央区东元路２０９号。一总第５７２期————————————————————————————————————————————————————～现代矿业２０１６年１２月第１２期：。题，成为重大危险源。２尾矿库安全隐患的类型上游法尾矿库常见的或可能引发较为严重后果的安全隐患主要集中在尾矿库的初期坝、排洪系统、尾矿堆积坝等几方面。（１）尾矿库初期坝安全隐患不加治理，轻则可导致尾矿泄漏，环境污染；重则初期坝滑塌，进而溃坝。初期坝的安全隐患主要表现为：①尾矿库的建设没有经过设计或者采用无相应资质的设计成果，初期坝的安全度不满足要求；②尾矿库建设时没有严格按照设计图纸施工，建筑材料或初期坝的相关参数不符合规定，致使坝体处于不安全的运行状态；③尾矿库经过多年运行，初期坝已经出现渗透破坏或者遭遇地震、崩塌、采石等，导致尾矿库产生裂缝、局部变形、坡面鼓起等问题。（２）尾矿库排洪系统的安全隐患可导致尾矿库的防洪能力不足或失效，引起尾矿的泄漏、洪水漫坝，最终也会使尾矿库溃坝。排洪系统的安全隐患主要表现为：①工程设计时的水文计算有误，如汇水面积、洪水流量、安全超高、调洪能力等不准确，给后期尾矿库的安全运行埋下隐患；②排洪隧（涵）洞、溢洪井、排洪斜槽、拦洪坝等防洪建构筑物的尺寸偏小，进流能力或过流能力不足，无法及时排泄库内的洪水，不仅缩短了尾矿库的干滩长度，还使得滩面上的水位升高、坝体浸润线位置抬升，增加了洪水漫坝、溃坝的风险；③排洪隧（涵）洞、溢洪井、排洪斜槽、拦洪坝等防洪建构筑物施工质量差，出现了冲刷严重、裂缝和局部变形等结构破坏的症状。（３）尾矿库堆积坝安全隐患可直接引发尾矿库溃坝事故。堆积坝的安全隐患主要表现为：①企业为存放更多的尾矿、增加尾矿库经济效益，堆积坝的实际堆积坡度远远大于设计坡比，使得尾矿库堆积坝坝坡的抗滑安全系数不足，产生滑坡风险增大；②企业为追求短期经济效益，超设计规模投矿运行，使得尾矿堆积坝的上升速度过快，形成较大的渗透水压力，对坝坡的抗滑稳定极为不利；③企业为满足尾矿澄清或回水需要，尾矿库内长期保持高水位，使尾矿库的干滩长度缩短，不仅降低了尾矿库的防洪能力，而且使得堆积坝的浸润线升高，增加了漫坝、滑坡的危险性；④尾矿库排渗设施不到位或效果不佳，库内浸润线过高，使堆积坝坡面局部出现管涌或沼泽化，降低了堆积坝的稳定安全系数；⑤堆积坝局部坝面由于乱采乱挖，破坏了坝面的护坡，使坝面出现冲沟，遇到较强的降雨，极易引发泥石流；⑥有些尾矿库位移观测、浸润线观测等设施缺失或失效，无法适时量化判断尾矿库的运行状态，不能及时发现尾１２８矿存在的安全隐患。（４）随着经济的发展和山区移民搬迁的推进，尾矿库的周边特别是尾矿库的下游，居民、厂区、道路等重要设施逐年增加，使得许多尾矿库成为了“头顶库”。据统计，截至２０１５年底，全国有“头顶库”１４００多座。由于“头顶库”距离下游居民点以及其他设施较近，尾矿库一旦出现险情，应急时间非常短，下游居民撤离和主要设施转移的难度很大。一旦发生溃坝事故，就可能成为特重大事故，安全隐患极大。所以“头顶库”的安全问题日渐突出，亟待进一步综合治理。３尾矿库安全隐患的治理措施（１）加固尾矿库初期坝。依据加固材料的不同可分为浆砌石加固、混凝土加固、堆石体加固等形式；依据初期坝的安全程度可分为局部加固、整体加固、加高加固等方式。根据不同的场地条件、初期坝坝型、初期坝的安全程度等，结合后期堆积坝的安全程度选择不同的加固方式对初期坝的安全隐患进行治理。（２）对原有排洪系统进行加固或新建排洪系统。对部分有安全隐患的建构筑物进行加固或改扩建，使整个系统达到安全运行状态；如果现有的排洪系统整体存在的问题严重或者已经报废，则需要废弃并封堵原有排洪系统，选择合理的位置、形式新建符合现行规范、达到安全运行标准的、确保尾矿库防洪安全的排洪系统。（３）对堆积坝采取工程措施。针对坝坡渗水出逸问题，企业可在合适位置打垂直一水平排渗井等Ｈ１；堆积坝坡面局部出现管涌或沼泽化，可采取局部砂土置换、贴坡排水等措施；对于尾矿库堆积坝实际坡比过陡、安全系数不足、有产生滑坡风险的堆积坝，可进行削坡或者上部削坡、下部反压相结合的措施处理，使外坡坡比保持在安全的范围内。（４）“头顶库”的治理措施。国家安全监管总局在“关于印发《遏制尾矿库“头顶库”重特大事故工作方案》的通知（安监总管一［２０１６］５４号）”中有较为详细的论述，主要包括隐患治理、升级改造、闭库及销库、尾矿综合利用和下游居民搬迂等五种治理方式。其中隐患治理的方式可参考前述的初期坝隐患治理措施、排洪系统隐患治理措施、堆积坝隐患治理措施的一种或几种并用的方式进行∞１。４结语针对国内尾矿库常见的安全隐患问题，提出了初期坝隐患治理措施、排洪系统隐患治理措施、堆积坝隐患治理措施和“头顶库”的治理措施等尾矿库安全隐患治理措施，企业在尾矿库（下转第１３２页）现代矿业——————————————————————————————————一：垦篁！：！塑２０１６年１２月第１２期：：：！：二！笼形较大，尤其是尾砂堆积坝外坡面２０４４．５１１１标高４点ｘ方向振幅最大，为一０．０６８～＋０，０８５ｍ．ｔ：２０ｓ藏时，ｘ方向相对变形为＋０．０２６ｍ；同时，在地震作用下尾砂堆积坝坡面振幅最大，将首先发生震动破坏，篙引起尾砂堆积坝边坡失稳滑坡。地震永久变形曲线与地震动的波形密切相关，ｘ方向地震永久变形曲线时间／ｓ基本相同，ｙ方向地震永久变形要小于ｘ方向，高程图６地震作用下安全系数变化曲线越高，尾砂堆积坝坡面＇，方向永久变形越大。２０４０６０８０１００ｘ｜ｍ图７地震２０Ｓ时ｘ方向相对变形等值线０１２线，提高坝体稳定性和抗地震液化能力。Ｏ．０８●，ｏ．０４、ｏ／、，／６（３）采用时程法计算地震稳定性，考虑了材料的动力特性，与拟静力法计算相比，结果更准确合Ｖｌ‰№棚ｍ，、，理，更直观反映了整个地震过程中尾矿坝安全系数－ｏ．０４∥６一Ｏ０８ＷＶ倒拶…州随地震加速度变化情况。（４）根据尾矿坝地震永久变形分析，在地震荷图８地震作用下Ａ点ｘ方向相对变形曲线载作用下，尾砂堆积坝坡面振幅最大，将首先发生震５结论动破坏，进而造成堆积坝边坡失稳滑坡。（１）某磷矿浮选尾矿粒度很细，因渗透系数小，参考文献固结慢，不能直接作为上游法尾矿库子坝筑坝材料；［１］河海大学，云南磷化集团．超细粒尾矿（磷矿浮选细粒尾矿）后采用模袋法筑坝，增大了细粒尾矿抗剪强度和动剪期子坝坝料动力试验报告［Ｒ］．南京：河海大学，２００９．切模量，使得磷矿浮选细粒尾矿采用上游法筑坝安［２］张强，房定旺．马屋箐尾矿库副坝抗震稳定性分析（时程法）全可行。［Ｒ］．马鞍山：中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，２０１６．（２）尾矿库内水位升高时，地下水浸润线随之［３］曹纪刚，毛权生，吴鹏程，等．磷石膏高堆积场三维渗流模拟及升高，埋深变浅，尾矿坝的地震液化反应在洪水位时渗流稳定性分析［Ｊ］．现代矿业，２０１５，３ｌ（９）：１２９—１３１．［４］乐陶，吴道敏，曹纪刚，等．磷石膏堆坝时程法的动力稳定性较正常水位时强烈，地震液化区域及深度增加，增加分析［Ｊ］．金属矿山，２０１５（ＳＩ）．．９４－９７．水平排渗设施可以降低尾砂堆积坝内地下水浸润（收稿日期２０１６－０５－２４）（上接第１２８页）安全隐患治理时可进行合理的工１２（２）：５３－５５・程运用，采用一种或几种并用的方式治理尾矿库的［３］贺金刚，郭振世・金堆城栗西尾矿库坝体渗流的原因及其治理安全隐患，在进一步提高尾矿库安全技术水平的同［Ｊ］・矿业研究与开发，２００７，２７（４）：７３。７５‘日寸，保护周边环境和人民生命财产安全。Ｍ１君＃糍搿蕊嚣地尾矿库隐患治理现状参考文献［５］邹国富，段富平，吴莉．花石头尾矿库的稳定性分析［Ｊ］．采『１］孙丽，李启月，朱旭波．ＦＡＨＰ法在尾矿库安全性评价中的应矿技术，２００６，６（１）：５２－５４・用『Ｊ］．矿业研究与开发，２０１２，３２（２）：８０．８４．（收稿日期２０１６—１０－１７）『２１夏洪波四川省某尾矿库隐患治理研究ｆＪ１．矿业工程，２０１４，１３２