尾礦庫防洪安全關(guān)鍵措施探討

梁士奎，李香園

（華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450045）

尾礦庫在礦山環(huán)境保護和治理中具有重要的作用．我國尾礦庫的數(shù)量眾多、分布很廣，截至2009年底，已建和在建的尾礦庫達到1．26×104座，堆存的尾礦超過 7．0 ×109t［1］．受諸多因素的影響，大多數(shù)尾礦庫在防洪、抗震及壩體穩(wěn)定等方面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對偏低，導(dǎo)致尾礦庫的各類災(zāi)害時有發(fā)生，造成人員傷亡、環(huán)境污染及經(jīng)濟損失等．隨著一系列尾礦庫安全防護及治理措施的出臺，尾礦庫的整體安全狀況在不斷提升．但仍有部分尾礦庫處于病、險及超期服務(wù)的狀態(tài)，存在較大的安全風(fēng)險，威脅著區(qū)域的經(jīng)濟、社會及生態(tài)環(huán)境安全．

尾礦庫的安全同許多因素緊密相關(guān)，包括自然因素、技術(shù)因素及管理因素等．結(jié)合近年來國內(nèi)外尾礦庫安全事故的情況來看，多以潰壩的形式出現(xiàn)，潰壩的類型則主要為洪水漫頂、穩(wěn)定破壞、滲流破壞和結(jié)構(gòu)破壞等．其中，因洪水漫頂直接導(dǎo)致的事故占23%左右，其他類型的潰壩也多半是與水有關(guān)［2］．因此，從防洪安全的角度，對影響尾礦庫安全的關(guān)鍵問題進行探討，構(gòu)建尾礦庫的工程建設(shè)及管理安全體系，具有重要的工程實踐意義．

1 尾礦庫防洪安全影響因素

1．1 尾礦庫工程特征

尾礦庫主要用于堆存尾礦．在運行期間，尾礦庫壩頂高程隨庫內(nèi)堆渣的不斷增加而持續(xù)加高，庫區(qū)形狀也不斷變化．同時，尾礦壩要有良好的滲水性以排除庫內(nèi)積水．鑒于尾礦庫的工程特性，需要因地制宜地進行防洪能力建設(shè)規(guī)劃，并針對尾礦庫不同的運行時期采取相應(yīng)的防洪工程措施及技術(shù)措施．

1．2 防洪安全評價主要指標(biāo)

尾礦庫在防洪方面存在的風(fēng)險，與其水文條件、地形地質(zhì)、工程參數(shù)、運行管理等緊密相關(guān)．尾礦庫多位于山區(qū)，壩址上游坡度較陡，河道較短，往往形成陡漲陡落的洪水，庫內(nèi)水的滲透壓力以及壩體浸潤線的變化，對壩體穩(wěn)定有著至關(guān)重要的影響［3］．因此，尾礦庫的防洪安全受庫容（決定洪水調(diào)節(jié)能力）和排洪能力（決定洪水排出時間長短）的影響．根據(jù)尾礦庫的防洪特征，結(jié)合防洪實踐經(jīng)驗，尾礦庫防洪安全可采用干灘長度、安全超高、洪水排出時間、壩頂高程等項指標(biāo)來評價［4］．

1．3 防洪安全影響因素

漫頂導(dǎo)致潰壩是尾礦庫的主要危害之一．造成尾礦庫漫頂潰壩的原因集中在幾個方面：一是設(shè)計及施工不符合現(xiàn)行規(guī)范，導(dǎo)致建成的壩體自身失穩(wěn);二是洪水超過尾礦庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致漫頂;三是管理不足，對防洪排澇的事故隱患未能及時有效處理，缺乏應(yīng)急措施．同時，地形、地質(zhì)條件、洪水總量、調(diào)洪能力、回水方式、操作條件與使用年限等因素都影響和決定著尾礦庫的防洪安全［5］．

2 尾礦庫防洪安全關(guān)鍵措施

2．1 合理確定防洪標(biāo)準(zhǔn)

我國大多數(shù)尾礦庫采用上游法筑壩，壩體穩(wěn)定性較差，尾礦庫存在浸潤線過高、調(diào)洪庫容不足、壩體安全觀測設(shè)施不健全等各類安全隱患［6］．受多種因素影響，多數(shù)尾礦庫防洪安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相對偏低．為保證防洪安全，需要在規(guī)劃設(shè)計階段，通過對庫區(qū)選取合適設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量、洪水總量、洪水過程線進行計算分析以及調(diào)洪演算，進而制定科學(xué)有效的防洪及排洪措施．同時，在工程建設(shè)及運行期間，對可能出現(xiàn)的不合理現(xiàn)象和施工缺陷，應(yīng)及時采取有效措施，消除防洪安全隱患．

2．2 加強技術(shù)監(jiān)測

尾礦庫的安全監(jiān)測對把握尾礦庫安全現(xiàn)狀、減少尾礦庫事故等具有重要意義．通過相關(guān)統(tǒng)計資料發(fā)現(xiàn)，壩體邊坡穩(wěn)定性、漫頂和滲流等是國內(nèi)外尾礦壩事故發(fā)生的主要原因，需要對其進行重點觀測［7］．其中，壩體的邊坡穩(wěn)定性可以通過對壩體的位移、浸潤線高度、孔隙水壓力及滲流等進行觀測來分析;漫頂?shù)臓顩r可以對尾礦庫水位、干灘的高程和降雨量觀測來進行確定．當(dāng)前，隨著安全技術(shù)的不斷發(fā)展，多傳感器數(shù)據(jù)融合的大壩變形自動監(jiān)測技術(shù)正逐步應(yīng)用，對尾礦庫的防洪安全具有重要作用．

2．3 科學(xué)管理

在運行過程中，有效控制庫水、正常發(fā)揮排洪設(shè)施的功能對尾礦庫的防洪安全至關(guān)重要．防洪安全很大程度上受降水的季節(jié)性影響，同時也存在其他不確定因素的干擾，如大量客水外砂排入、排水設(shè)施失效等，會影響或惡化庫區(qū)的安全．同時，要制定防御特大洪水災(zāi)害的措施和應(yīng)急救援預(yù)案，汛前對防洪系統(tǒng)進行全面檢查，洪水過后對庫壩及相關(guān)設(shè)施進行全面清理，及時消除安全隱患．科學(xué)有效地管理是提高尾礦庫防洪安全能力的重要保障．

3 結(jié)語

尾礦庫的防洪問題關(guān)系到區(qū)域生產(chǎn)、生活和生態(tài)的安全．在工程的規(guī)劃建設(shè)和運行管理中，要綜合考慮影響防洪安全的諸多因素，確定合理的防洪建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)現(xiàn)代化的安全監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建有效的安全管理制度，才能保證尾礦庫滿足防洪要求，實現(xiàn)安全可持續(xù)的生產(chǎn)及發(fā)展．

［1］田文旗，謝旭陽．我國尾礦庫現(xiàn)狀及安全對策的建議［J］．中國礦山工程，2009，38（6）：42 －49．

［2］秦華禮，馬池香．對尾礦壩穩(wěn)定性的作用機理研究［J］．金屬礦山，2008（10）：116 －118，152．

［3］趙建芬，盧雙寶，劉立華，等．尾礦庫防洪影響評價要點［J］．南水北調(diào)與水利科技，2012，9（6）：58 －60．

［4］中國有色工程設(shè)計研究總院，秦皇島冶金設(shè)計研究院．AQ 2006—2005尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程［S］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2007．

［5］楊麗紅，李全明，程五一，等．國內(nèi)外尾礦壩事故主要危險因素的分析研究［J］．中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2008，4（5）：28－31．

［6］汪曉霖．尾礦庫防洪安全檢測分析［J］．工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（6）：59 －60，64．

［7］李忠奎，廖國禮．尾礦庫潰壩監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計研究［J］．有色金屬，2008，60（6）：33 －35．