尾礦庫(kù)安全隱患及治理措施

馬玄恒 鄭衛(wèi)琳 陳曉博 盧 星 韓 玙

(1.陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院)

尾礦庫(kù)安全隱患及治理措施

馬玄恒1鄭衛(wèi)琳1陳曉博1盧 星1韓 玙2

(1.陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院)

尾礦庫(kù)是一個(gè)具有高勢(shì)能的、潛在泥石流災(zāi)害的固體源，各種自然和人為的不利因素會(huì)使尾礦庫(kù)產(chǎn)生不同程度的安全隱患，如不及時(shí)治理，將會(huì)危及尾礦庫(kù)下游居民人身安全威脅和財(cái)產(chǎn)損失。以上游法尾礦庫(kù)為例，在分析產(chǎn)生尾礦庫(kù)安全隱患成因的基礎(chǔ)上，梳理尾礦庫(kù)常見的安全隱患，并提出了有針對(duì)性的、可行的治理措施，其中多項(xiàng)治理措施已經(jīng)在部分尾礦庫(kù)的隱患治理中得到了應(yīng)用，取得了很好的社會(huì)效益。

尾礦庫(kù) 安全隱患 治理措施 頭頂庫(kù)

尾礦庫(kù)是具有高勢(shì)能的人造泥石流危險(xiǎn)源，由筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成，用以堆存金屬或非金屬礦山選礦后排出尾礦或廢渣的場(chǎng)所，一旦失事，將造成重特大事故[1]。尾礦庫(kù)在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的運(yùn)行期間及閉庫(kù)后，受到各種自然或人為的不利因素影響，不斷累積影響尾礦庫(kù)安全的不利因素。如果不予以足夠重視、不及時(shí)采取合理治理措施，輕則尾礦泄漏，造成環(huán)境污染；重則潰壩，給當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失和災(zāi)難。國(guó)家高度重視尾礦庫(kù)安全生產(chǎn)工作，加強(qiáng)尾礦庫(kù)安全生產(chǎn)和隱患治理工作意義重大[2]。

目前國(guó)內(nèi)尾礦庫(kù)常見形式有山谷型和圍堰型兩種，其中山谷型尾礦庫(kù)占絕大多數(shù)。依據(jù)堆放尾礦的方法不同，山谷型尾礦庫(kù)又可分為上游法尾礦庫(kù)、中線法尾礦庫(kù)及下游法尾礦庫(kù)，其中上游法尾礦庫(kù)占尾礦庫(kù)總量的90%以上。論文重點(diǎn)以上游法尾礦庫(kù)為例，梳理尾礦庫(kù)常見的安全隱患，并結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)有針對(duì)性地提出可行的治理措施。

1 尾礦庫(kù)安全隱患的成因

造成尾礦庫(kù)安全隱患的原因很多，主要有以下幾點(diǎn)。

(1)歷史遺留問題。建于20世紀(jì)八九十年代的大多數(shù)中小型尾礦庫(kù)，由于早期設(shè)計(jì)不完善、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、堆放不科學(xué)等歷史問題，再加上尾礦庫(kù)的長(zhǎng)年持續(xù)運(yùn)行和疏于管理，不少尾礦庫(kù)存在各種安全隱患。

(2)安全管理機(jī)制不健全[3]。本世紀(jì)初十余年間，隨著礦業(yè)的迅猛發(fā)展，各地密集建設(shè)了大量尾礦庫(kù)，工程設(shè)計(jì)水平及施工質(zhì)量有待提高，且部分企業(yè)對(duì)尾礦庫(kù)的安全危害性認(rèn)識(shí)不足，尾礦排放不規(guī)范，日常監(jiān)測(cè)、維護(hù)不到位，部分尾礦庫(kù)逐漸產(chǎn)生了不同程度的安全隱患。

(3)企業(yè)重視度不足。部分選礦廠為追求短期效益，超設(shè)計(jì)規(guī)模投礦運(yùn)行，使得尾礦庫(kù)堆積上升速度高于設(shè)計(jì)指標(biāo)；有些企業(yè)盲目加高、擴(kuò)容，使許多尾礦庫(kù)不堪重負(fù)，進(jìn)而出現(xiàn)安全隱患，甚至導(dǎo)致尾礦庫(kù)潰壩，造成重大生命財(cái)產(chǎn)損失。如2006年4月30日，陜西省鎮(zhèn)安縣某黃金礦山在對(duì)其尾礦庫(kù)實(shí)施第六期加壩擴(kuò)容施工過程中，導(dǎo)致壩體垮塌，造成17人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失490余萬元。

(4)尾礦庫(kù)選址不合理?！邦^頂庫(kù)”是指下游1.0 km(含)范圍內(nèi)存在居民點(diǎn)或其他重要設(shè)施的尾礦庫(kù)[4]。尾礦庫(kù)初期選址時(shí)隔不久未考慮對(duì)下游居民的影響，或后期運(yùn)行中疏于管理、協(xié)調(diào)，在尾礦庫(kù)周邊或下游逐漸出現(xiàn)了居民點(diǎn)或其他重要設(shè)施，使得很多尾礦庫(kù)淪為“頭頂庫(kù)”，潰壩事故引發(fā)的重特大事故概率高。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，自新中國(guó)成立以來，“頭頂庫(kù)”發(fā)生潰壩事故21起，其中重特大事故13起、死亡707人。特別是2008年山西襄汾新塔礦業(yè)公司“9·8”特別重大尾礦庫(kù)潰壩事故，造成281人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9 619.2萬元，社會(huì)影響極為惡劣。

(5)存在無主尾礦庫(kù)。自2008年以來，國(guó)際經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，連續(xù)多年增長(zhǎng)乏力，部分礦山企業(yè)被迫停產(chǎn)或轉(zhuǎn)讓，大量尾礦庫(kù)無人管理，形成無主尾礦庫(kù)。由于長(zhǎng)期得不到有效地管理，無主尾礦庫(kù)壩體安全性能不足，出現(xiàn)排洪系統(tǒng)擁堵等一系列安全問題，成為重大危險(xiǎn)源。

2 尾礦庫(kù)安全隱患的類型

上游法尾礦庫(kù)常見的或可能引發(fā)較為嚴(yán)重后果的安全隱患主要集中在尾礦庫(kù)的初期壩、排洪系統(tǒng)、尾礦堆積壩等幾方面。

(1)尾礦庫(kù)初期壩安全隱患不加治理，輕則可導(dǎo)致尾礦泄漏，環(huán)境污染；重則初期壩滑塌，進(jìn)而潰壩。初期壩的安全隱患主要表現(xiàn)為：①尾礦庫(kù)的建設(shè)沒有經(jīng)過設(shè)計(jì)或者采用無相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)成果，初期壩的安全度不滿足要求；②尾礦庫(kù)建設(shè)時(shí)沒有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，建筑材料或初期壩的相關(guān)參數(shù)不符合規(guī)定，致使壩體處于不安全的運(yùn)行狀態(tài)；③尾礦庫(kù)經(jīng)過多年運(yùn)行，初期壩已經(jīng)出現(xiàn)滲透破壞或者遭遇地震、崩塌、采石等，導(dǎo)致尾礦庫(kù)產(chǎn)生裂縫、局部變形、坡面鼓起等問題。

(2)尾礦庫(kù)排洪系統(tǒng)的安全隱患可導(dǎo)致尾礦庫(kù)的防洪能力不足或失效，引起尾礦的泄漏、洪水漫壩，最終也會(huì)使尾礦庫(kù)潰壩。排洪系統(tǒng)的安全隱患主要表現(xiàn)為：①工程設(shè)計(jì)時(shí)的水文計(jì)算有誤，如匯水面積、洪水流量、安全超高、調(diào)洪能力等不準(zhǔn)確，給后期尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行埋下隱患；②排洪隧(涵)洞、溢洪井、排洪斜槽、攔洪壩等防洪建構(gòu)筑物的尺寸偏小，進(jìn)流能力或過流能力不足，無法及時(shí)排泄庫(kù)內(nèi)的洪水，不僅縮短了尾礦庫(kù)的干灘長(zhǎng)度，還使得灘面上的水位升高、壩體浸潤(rùn)線位置抬升，增加了洪水漫壩、潰壩的風(fēng)險(xiǎn)；③排洪隧(涵)洞、溢洪井、排洪斜槽、攔洪壩等防洪建構(gòu)筑物施工質(zhì)量差，出現(xiàn)了沖刷嚴(yán)重、裂縫和局部變形等結(jié)構(gòu)破壞的癥狀。

(3)尾礦庫(kù)堆積壩安全隱患可直接引發(fā)尾礦庫(kù)潰壩事故。堆積壩的安全隱患主要表現(xiàn)為：①企業(yè)為存放更多的尾礦、增加尾礦庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益，堆積壩的實(shí)際堆積坡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)坡比，使得尾礦庫(kù)堆積壩壩坡的抗滑安全系數(shù)不足，產(chǎn)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)增大；②企業(yè)為追求短期經(jīng)濟(jì)效益，超設(shè)計(jì)規(guī)模投礦運(yùn)行，使得尾礦堆積壩的上升速度過快，形成較大的滲透水壓力，對(duì)壩坡的抗滑穩(wěn)定極為不利；③企業(yè)為滿足尾礦澄清或回水需要，尾礦庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)期保持高水位，使尾礦庫(kù)的干灘長(zhǎng)度縮短，不僅降低了尾礦庫(kù)的防洪能力，而且使得堆積壩的浸潤(rùn)線升高，增加了漫壩、滑坡的危險(xiǎn)性；④尾礦庫(kù)排滲設(shè)施不到位或效果不佳，庫(kù)內(nèi)浸潤(rùn)線過高，使堆積壩坡面局部出現(xiàn)管涌或沼澤化，降低了堆積壩的穩(wěn)定安全系數(shù)；⑤堆積壩局部壩面由于亂采亂挖，破壞了壩面的護(hù)坡，使壩面出現(xiàn)沖溝，遇到較強(qiáng)的降雨，極易引發(fā)泥石流；⑥有些尾礦庫(kù)位移觀測(cè)、浸潤(rùn)線觀測(cè)等設(shè)施缺失或失效，無法適時(shí)量化判斷尾礦庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)尾礦存在的安全隱患。

(4)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和山區(qū)移民搬遷的推進(jìn)，尾礦庫(kù)的周邊特別是尾礦庫(kù)的下游，居民、廠區(qū)、道路等重要設(shè)施逐年增加，使得許多尾礦庫(kù)成為了“頭頂庫(kù)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，全國(guó)有“頭頂庫(kù)”1 400多座。由于“頭頂庫(kù)”距離下游居民點(diǎn)以及其他設(shè)施較近，尾礦庫(kù)一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，應(yīng)急時(shí)間非常短，下游居民撤離和主要設(shè)施轉(zhuǎn)移的難度很大。一旦發(fā)生潰壩事故，就可能成為特重大事故，安全隱患極大。所以“頭頂庫(kù)”的安全問題日漸突出，亟待進(jìn)一步綜合治理。

3 尾礦庫(kù)安全隱患的治理措施

(1)加固尾礦庫(kù)初期壩。依據(jù)加固材料的不同可分為漿砌石加固、混凝土加固、堆石體加固等形式；依據(jù)初期壩的安全程度可分為局部加固、整體加固、加高加固等方式。根據(jù)不同的場(chǎng)地條件、初期壩壩型、初期壩的安全程度等，結(jié)合后期堆積壩的安全程度選擇不同的加固方式對(duì)初期壩的安全隱患進(jìn)行治理。

(2)對(duì)原有排洪系統(tǒng)進(jìn)行加固或新建排洪系統(tǒng)。對(duì)部分有安全隱患的建構(gòu)筑物進(jìn)行加固或改擴(kuò)建，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到安全運(yùn)行狀態(tài)；如果現(xiàn)有的排洪系統(tǒng)整體存在的問題嚴(yán)重或者已經(jīng)報(bào)廢，則需要廢棄并封堵原有排洪系統(tǒng)，選擇合理的位置、形式新建符合現(xiàn)行規(guī)范、達(dá)到安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的、確保尾礦庫(kù)防洪安全的排洪系統(tǒng)。

(3)對(duì)堆積壩采取工程措施。針對(duì)壩坡滲水出逸問題，企業(yè)可在合適位置打垂直-水平排滲井等[4]；堆積壩坡面局部出現(xiàn)管涌或沼澤化，可采取局部砂土置換、貼坡排水等措施；對(duì)于尾礦庫(kù)堆積壩實(shí)際坡比過陡、安全系數(shù)不足、有產(chǎn)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)的堆積壩，可進(jìn)行削坡或者上部削坡、下部反壓相結(jié)合的措施處理，使外坡坡比保持在安全的范圍內(nèi)。

(4)“頭頂庫(kù)”的治理措施。國(guó)家安全監(jiān)管總局在“關(guān)于印發(fā)《遏制尾礦庫(kù)“頭頂庫(kù)”重特大事故工作方案》的通知(安監(jiān)總管一〔2016〕54號(hào))”中有較為詳細(xì)的論述，主要包括隱患治理、升級(jí)改造、閉庫(kù)及銷庫(kù)、尾礦綜合利用和下游居民搬遷等五種治理方式。其中隱患治理的方式可參考前述的初期壩隱患治理措施、排洪系統(tǒng)隱患治理措施、堆積壩隱患治理措施的一種或幾種并用的方式進(jìn)行[5]。

4 結(jié) 語

針對(duì)國(guó)內(nèi)尾礦庫(kù)常見的安全隱患問題，提出了初期壩隱患治理措施、排洪系統(tǒng)隱患治理措施、堆積壩隱患治理措施和“頭頂庫(kù)”的治理措施等尾礦庫(kù)安全隱患治理措施，企業(yè)在尾礦庫(kù)安全隱患治理時(shí)可進(jìn)行合理的工程運(yùn)用，采用一種或幾種并用的方式治理尾礦庫(kù)的安全隱患，在進(jìn)一步提高尾礦庫(kù)安全技術(shù)水平的同時(shí)，保護(hù)周邊環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1] 孫 麗，李啟月，朱旭波.FAHP法在尾礦庫(kù)安全性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2012，32(2)：80-84.

[2] 夏洪波.四川省某尾礦庫(kù)隱患治理研究[J].礦業(yè)工程，2014，12(2)：53-55.

[3] 賀金剛，郭振世.金堆城栗西尾礦庫(kù)壩體滲流的原因及其治理[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2007，27(4)：73-75.

[4] 馮煜彪，劉彥賓，賀富領(lǐng)，等.洛陽(yáng)某地尾礦庫(kù)隱患治理現(xiàn)狀[J].采礦技術(shù)，2010，10(5)：57-59.

[5] 鄒國(guó)富，段富平，吳 莉.花石頭尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性分析[J].采礦技術(shù)，2006，6(1)：52-54.

2016-10-17)

馬玄恒(1972—)，男，高級(jí)工程師，710032 陜西省西安市未央?yún)^(qū)東元路209號(hào)。