湖南有色冶金劳动保护研究院 湖南长沙 410014
摘要:通过对曾发生过的尾矿库安全事故进行回顾和总结,把尾矿库的安全隐患做大致汇总,得出尾矿库有六种潜在安全风险。根据实践经验,对尾矿库的隐患做进一步分析,最后提出了关于安全风险的降低对策。此种解决方式对于减少尾矿库安全事故发生的可能,控制后期的次生影响,将尾矿库的安全风险降到最低有着不容忽视的作用。
关键词:尾矿库; 事故;安全风险; 对策措施;
引言
尾矿库是矿山单位用来对尾矿进行堆放和存储的系统,通常位于山谷口部或洼地的周围。尾矿库是矿山重要的安全基础、生产基础以及环保基础,对矿山进行正常的安全生产作业有着重要的意义。我国矿的规模比较大,矿山属于工业生产的高危领域,其带来的伤亡人数以及安全事故的量在全国因安全生产导致的伤亡人数以及安全事故中都不小。尾矿库是高势能的人造泥石流源,如果发生紧急情况,就会给当地环境带来不可估量的污染,也会对周边地区的人民带来人身伤害或者财产损失,更会影响当地的经济社会发展。尾矿库的安全隐患是具有客观性的,对其进行分析并提出相应的解决方案,实现发生尾矿库安全事故的可能被降到最低。
1.尾矿库安全隐患的内涵
20 世纪末,国外出现多起尾矿库安全事故,引发多个国家深入研究尾矿库安全隐患,并在实践中逐步强化管理。尾矿库是矿山单位正常运转必不可少的基础之一,面临着多种多样的安全隐患,如果不采取措施,可能会引发更为严重的安全事故。尾矿库的主要功能是对尾矿水进行澄清和贮存尾矿。一般会设置回水系统、排洪系统、尾矿坝、尾矿分散排放系统以及值班室等结构物。我国在上世纪末本世纪初的时候,由于矿产资源被大规模开发,建设了很多尾矿库,当时尾矿库的数量达1. 2万座。这些年以来,无论是国内还是国外都出现过许多大型的尾矿库安全事故,如巴西在于2015 年、2019 年发生了共计四起的坝体溃决事故,共导致300余人的伤亡;我国的山西省襄汾县也于2008 年 9 月发生过安全事故,遇难人数达 271 人。这些事件给环境带来的负面影响和造成人员伤亡的情况,都是显而易见的。水库与尾矿库看上去有些相似,却有实质性的区别,其实质区别主要表现在尾矿库库内都会安装排水系统,排水设施设备出现故障不但能够引起尾矿库坝体溃决,还能够引起尾砂泄露事故。本文对尾矿库隐患的定义为: 尾矿库隐患是指对人的生命健康安全、国家以及人民的财产安全以及大自然的环境安全造成消极影响的概率和程度的综合,是坝体溃决和尾矿库的排水设备不正常运行的可能性和引发的结果的乘积。
2 尾矿库安全风险识别及分类
安全风险及相关对策工作的首要任务就是进行安全风险识别,这是分析安全风险解决措施的基础条件。尾矿库安全风险识别的重要内容就是找出威胁尾矿库的安全的相关因子。
经过对多起尾矿库事故进行了分析与汇总,事故类别如上表所示。表的内容反映出,尾矿库发生事故的类别大致是这些因素: 基础破坏、地震破坏、渗流破坏、洪水漫顶结构破坏、边坡失稳。同时也可以看到,我国尾矿库发生溃坝的主要原因有: 渗流破坏、洪水漫顶、结构破坏边坡失稳。
3.对尾矿库安全风险再次分析
对项目安全风险的进一步分析能够让人们更快地找到项目的安全风险点。按照安全隐患的各因素之间的关联性把尾矿库安全风险分解成多个分支系统,从而实现风险识别的系统性、完整性和准确性。对尾矿库项目做安全风险分析是判断安全风险点的基础。不过通过初步分析得到结果是不深刻、不全面的。因此还应当进一步分析是哪些条件,以何种方式、在何种条件下造成了安全风险。为明确尾矿库的安全风险点,对首次进行分析的六个尾矿库安全风险进行再次分析是必要的,可以让尾矿库工程的潜在安全隐患点更清晰地呈现出来。
3.1结构破坏安全风险再次分析
通过对结构破坏进行二次分解,可以得到主要因素有以下四方面:一是设计方案中的排水系统的可行性较差;二是地基抗压强度不够或者不均匀沉降会造成排水系统变形、破坏、断裂;三是在对排水系统施工的时候,质量不过关;四是在尾矿库的日常运行中,对排水设施的日常检查、维护工作的不重视,导致不能及时发现事故隐患并清除,使排水系统的安全、正常、稳定运行不能得到保障。
3.2渗流破坏安全隐患再次分析
通过对渗流破坏安全隐患进行再次分析,可以得到主要因素有如下三方面:一是前期库尾放矿,浸润线高,前淤泥太厚,在转向坝前放矿的时候又没有做好相应的加固工作,造成失稳溃坝;二是对水文地质的勘察工作没做到位,关于尾矿库勘察的范围也还有欠缺;三是坝顶或库侧独头放矿,在尾矿坝中会出现淤泥夹层,抬高浸润线的情况。
3.3地震破坏安全风险的再次分析
地震引起的破坏主要是两方面的原因,一是设计采用的坝型不利抗震;二是没有找到不利于抗震的因素,开展地质勘察工作的时候关于地震的影响因素没分析到位,就导致没办法提出动力计算所需的设计指标。
3.4洪水漫顶安全隐患再次分析
该风险主要有这几方面的因素:一是遭遇了超过设计限度的大洪水;二是没有设置相应的水位标尺,导致不能实时掌握库内水位信息;三是没有根据设计要求放矿,沉积滩的坡度不满足设计标准等造成调洪库容不够;四是防洪等级不高、计算汇水面积取的值偏小等造成关于洪峰流量的预估不够,排水设施的泄水能力欠缺,调洪库容不够大以及坝的安全高度不够;五是在大库容的尾矿库方面,未按设计要求对库尾及周围进行放矿,影响调洪库容;六是施工作业中随意调整排水系统的尺寸、型式及布局;七是关于尾矿库的管理不科学和观测不到位,在发生暴雨的时候没有适宜的应急措施,造成洪水漫顶。
3.5边坡失稳安全风险再次分析
边坡失稳主要是这些因素造成的:一是参考的设计标准偏低;二是工程勘察不全面,对坝体区域勘察范围不够,其物理力学参数不能与工程实际相符;三是在应用上游法尾矿堆坝时,尾矿坝的提高速度太快,库内沉积尾矿固结时间偏短;四是在初期坝和后期坝的选型方面不妥;五是尾矿概化分区不合理;六是因施工材料的品质和施工单位的资质引发的坝体施工质量不符合要求;七是后期坝在寒冷的地方进行尾矿堆坝时,容易形成夹冰层;八是在库长不长的尾矿库,因单纯追求库容或澄清距离,堆积坝坡过陡。
3.6基础破坏的再次分析
对基础破坏进行再次分析,可以得到如下原因:一是坝址的地质欠佳;二是易管涌地基遭到渗透破坏造成溃坝;三是岩溶地基坍塌导致溃坝;四是对软土、湿陷性性黄土、易液化土以及冻土的地基处理不当,引起滑坡和溃坝。
4.降低安全风险的对策措施
通过对尾矿库安全风险分析研究,可以采取这些对策措施:一是提高尾矿库选址工作的重视程度,加强尾矿库选址过程中的地质勘察工作;二是在高震区的高坝尾矿库要适当控制采用对抗震不利的坝型,加强高坝尾矿库抗震设计的相关工作;三是应当以坝高作为尾矿库定等的依据,不能根据库容降低尾矿库的等别;四是强化尾矿库地质勘察阶段的工作,按照地质勘察资料对设计文件进行复查;五是要对高坝尾矿库适当限制上游法尾矿堆坝,条件适宜的时候要采用中线法、下游法尾矿堆坝及当地材料坝;六是强化对尾矿坝筑坝材料的核查工作,确保工程的施工质量符合设计方案的标准;七是对库区、周边居民的行为以及上游设施开展监管工作,适当地管控库区及上游地区的人类社会活动;八是重视关于尾矿库管理企业专技人员的业务培训工作,完善尾矿库管理企业和设计咨询企业之间的长期合作制度;九是加强对排水设施的管理工作。
结束语:
本文通过尾矿库安全风险的再次分析,能够直观地看到尾矿库工程全过程中所面临的安全风险,能够帮助矿山企业在尾矿库日常运行中对尾矿库所面临的安全风险有针对性地采取切实可行的解决方案。在对尾矿库进行安全管理的时候,要依据工程的实际特点尽快采取可行的措施进行安全风险的降低。在尾矿库项目的全过程中,采取适宜的对策,有助于将尾矿库的安全风险降到最低。
参考文献:
[1] 田文旗,薛剑光.尾矿库安全技术与管理[M].北 京: 煤炭工业出版社,2006.
[2] 马敏,王海亮,丁慧哲.小型尾矿坝风险分析[J].安全与环境学报,2006( 6) : 140—143.
[3] 杨丽红,李全明,程五一,等.国内外尾矿坝事故主要危险因素的分析研究[J].中国安全生产科学技术,2008,4( 5) : 28-31.
[4] 巩春领,程进,沈祥福.大跨度斜拉桥施工风险分析理论 研 究 与 应 用[J]. 城市道桥与防洪,2006( 2) : 117-120.
[5] 李明全,王云海,廖国礼.尾矿库安全评价中的科学问题及评价方法探讨[J].中国安全生产科学技术,2006,2( 6) : 53-57.