事故樹分析法在露天尾礦庫安全管理中的應用

范慶京　王　爽

(1.海南山金礦業(yè)有限公司 2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

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事故樹分析法在露天尾礦庫安全管理中的應用

范慶京1王爽2,3,4

(1.海南山金礦業(yè)有限公司 2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

摘要運用事故樹分析法對露天尾礦庫主要事故進行分析、找出影響露天尾礦庫事故發(fā)生的各種可能途徑并分析出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，在此基礎上提出了可行的預防措施，加強了系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的管理，通過安全管理對減少露天尾礦庫事故的發(fā)生，消除安全隱患，具有十分重要的社會效益。

關鍵詞事故樹分析法露天尾礦庫安全管理

露天尾礦庫一直是一個具有高勢能的重大危險源[1]，諸多事實表明，露天尾礦庫一旦失事，將會造成巨大的災害和損失。根據(jù)有關學者的研究表明，在世界93種事故、公害的隱患中，尾礦庫事故的危害排名第18位，失事直接引起百人以上的死亡事故時常發(fā)生[2]。

為此，本文根據(jù)尾礦庫發(fā)生過的事故進行統(tǒng)計分析，得出尾礦庫失事的主要類型，然后以海南山金礦業(yè)有限公司的尾礦庫為例，采用事故樹分析法對該公司的尾礦庫可能發(fā)生的事故進行分析，建立事故樹圖，并進行后續(xù)的分析—結(jié)構重要度分析，找出尾礦事故發(fā)生的可能途徑，分析尾礦庫管理方面的薄弱環(huán)節(jié)，在此基礎上提出了可行的預防措施，以保證礦山生產(chǎn)的安全順行。

1影響尾礦庫失事的類型及原因分析

通過相關資料[3-5]統(tǒng)計，尾礦庫失事類型的比例見表1。

表1尾礦庫失事類型統(tǒng)計

%

(1)洪水漫壩的主要原因有：排水系統(tǒng)能力不夠，尾礦庫的調(diào)洪能力和安全超高過小，用子壩擋水，管理中的失誤造成排水系統(tǒng)堵塞。

(2)壩身滲漏的主要原因有：尾礦壩無排滲設施，尾礦干灘長度和澄清距離過短，尾礦壩下游壩面坡度過陡，從庫側(cè)或庫后排礦。

(3)基礎滲漏的主要原因有：壩基的工程地質(zhì)條件差且施工時未進行必要的處理，筑壩材料不當，無排滲設施。

(4)排洪或泄水工程發(fā)生事故的主要原因有：排水設施的施工質(zhì)量不符合設計要求，排水工程基礎不穩(wěn)而未進行處理，管理措施不當或誤操作引發(fā)。

通過以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析可知，洪水漫壩和滲漏破壞造成失事的幾率較大。

2事故樹的定性分析

2.1尾礦庫的潰壩事故樹分析2.1.1潰壩事故樹

采用事故樹的方法對潰壩事故進行分析[6-7]，繪制的事故樹見圖1。潰壩事故基本事件見表2。

表2　潰壩事故基本事件

2.1.2最小割集的求解

該事故結(jié)構函數(shù)式為：

(1)

代入各基本事件，分解上式可求得最小割集13組如下所示：

圖1　潰壩事故樹

2.1.3結(jié)構重要度分析

2.1.4結(jié)論分析

通過潰壩事故樹的最小割集分析可得，導致露天尾礦庫發(fā)生潰壩事故的途徑有13個，應在生產(chǎn)過程中努力排除這些事故的發(fā)生途徑。

2.2尾礦庫的滲漏事故樹分析2.2.1滲漏事故樹

尾礦滲漏事故是指尾礦砂經(jīng)地質(zhì)構造、排水設施、排滲設施形成的通道泄漏，造成下游的河流、植被等受到污染，尾礦設施受到破壞，危及尾礦壩穩(wěn)定的嚴重后果。

采用事故樹的方法對尾礦滲漏事故進行分析，所繪制的故障樹見圖2，滲漏事故基本事件見表3。

圖2　滲漏事故樹

基本事件代號基本事件代號基本事件代號尾礦泄露事故T2斷層X1未按設計施工X7庫內(nèi)泄漏A1溶洞X2管理措施不到位X8排滲設施泄漏A2節(jié)理、裂隙X3輸送管道泄漏X9壩體滲漏A3設計缺陷X4監(jiān)督不到位X10排水管涵泄漏A4施工馬虎X5涵管接頭泄漏X11排水管涵開裂B1庫內(nèi)違章取土X6防漏措施不力X12

2.2.2最小割集的求解

該事故結(jié)構函數(shù)式為：

(2)

K1=(X1，X12)K2=(X2，X12)K3=(X3，X12)

K4=(X4，X12)K5=(X5，X12)K6=(X6，X12)

K7=(X7，X12)K8=(X8，X12)K9=(X9，X12)

K10=(X11，X12)K11=(X12)

K12=(X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X11)

2.2.3結(jié)構重要度分析

由最小割集得出，I(12)>I(1)=I(2)，I(3)=

I(4)=I(5)=I(6)=I(7)=I(8)=I(9)=I(11)。

2.2.4結(jié)論分析

通過滲漏事故樹的最小割集分析可得，導致露天尾礦庫發(fā)生滲漏事故的途徑有12個，從各基本事件結(jié)構重要度大小可以看出，最主要的原因是防漏措施不力，應在生產(chǎn)過程中努力排除這些事故的發(fā)生途徑。

3主要預防措施

3.1潰壩事故的預防措施3.1.1預防措施

(1)應建立、健全露天尾礦庫的安全管理機構，配備專業(yè)技術人員，并組織制定適合公司實際情況的規(guī)章制度。

(2)放礦必須預留足夠長度的干灘和合理的安全超高。

(3)尾礦庫內(nèi)嚴禁濫挖、取土、爆破等危害尾礦庫安全的活動。

(4)不準在尾礦庫的下游建設住宅和其他生活設施。

(5)堆積壩的外坡盡量采用覆蓋坡土、植草皮等護坡措施。

(6)建立健全巡邏護壩制度。

3.1.2管理措施

(1)在每期堆積壩沖填作業(yè)前，必須將岸坡進行處理，例如將樹木、樹根、廢石等清除，如遇有泉眼、暗井或洞穴等必須妥善處理后，才能堆積壩沖填作業(yè)。

(2)堆積壩外坡坡度應不高于設計坡度，岸坡清理時，應在隱蔽工程處做記錄，然后經(jīng)檢驗合格，才能進行筑壩或沖填；放礦盡量采用分散輪流放礦，不得在庫后或一側(cè)岸坡任意放礦；嚴禁將礦漿沿子壩內(nèi)坡趾橫流沖刷壩體。

(3)每期子壩堆筑結(jié)束后，必須進行質(zhì)量檢驗，檢驗記錄與報告必須經(jīng)技術人員簽字后才能存檔。

(4)壩肩和壩坡面建縱橫排水溝，防止雨水沖刷壩坡。

3.1.3汛期管理工作

(1)在水質(zhì)滿足要求的情況下，盡量降低尾礦庫內(nèi)的水位；盡量保持水邊線與壩軸線平行，同時盡量保證水邊線與壩頂?shù)木嚯x變化不大。

(2)必須對泄洪系統(tǒng)及壩體進行詳細檢查和正常維護，及時疏浚壩頂(趾)排水溝、壩肩載水溝和斜槽涵洞及其出水口的攔污池。

(3)制度汛期的巡邏計劃，加強巡邏和值班，設置報警裝置和搶險隊伍；時時關注汛期的氣象預報，及時了解和掌握汛期的水情。

(4)洪水過后，需對壩體和排水構筑物進行全面檢查和清理，及時發(fā)現(xiàn)問題并修復，應注意防止連續(xù)暴雨導致的垮壩事故。

(5)保護排滲設施的完整。

(6)改進放礦工藝，盡量減少堆積壩體內(nèi)的淤泥夾層，改善壩體內(nèi)的滲流狀況。

(7)當發(fā)現(xiàn)壩面局部位發(fā)生異常時，例如：隆起、坍塌、管涌、滲水量增大或渾濁時，應立即采取處理措施，果斷排除，并進行重點防范。

(8)堆積壩外坡不得過緩，防止浸潤線從壩體溢出。

3.2滲漏事故的預防措施

(1)應加強對排水涵管的檢查，發(fā)現(xiàn)存在開裂、變形、移位等現(xiàn)象要及時處理。

(2)必須保證尾礦庫內(nèi)有足夠的回水澄清距離和澄清水深，防止尾水造成污染。

(3)必須嚴格按標準、規(guī)范和設計的要求進行筑壩作業(yè)。

(4)當發(fā)現(xiàn)壩面局部位發(fā)生異常時，例如：隆起、坍塌、管涌、滲水量增大或渾濁時，應立即采取處理措施，果斷排除，并進行重點防范。

(5)在水質(zhì)滿足要求的情況下，盡量降低尾礦庫內(nèi)的水位。

(6)禁止在庫區(qū)范圍內(nèi)從事爆破、采石、違章取尾礦等影響尾礦庫正常運行的活動。

(7)加強輸送管路的植查和維護，防止發(fā)生破管、噴漿和漏礦事故。

4結(jié)語

(1)通過根據(jù)實際發(fā)生事故的統(tǒng)計資料，分析得出露天尾礦庫失事的主要類型為洪水漫壩和滲漏破壞。

(2)通過尾礦庫潰壩事故樹分析，得出導致潰壩事故發(fā)生的途徑有13個，并提出了預防措施。

(3)通過尾礦庫的滲漏事故樹分析，得出導致潰壩事故發(fā)生的途徑有12個，從各基本事件結(jié)構重要度大小可以看出，最主要的原因是防漏措施不力，并提出了預防性措施。

參考文獻

[1]杜通，渾寶炬，張大偉，等.尾礦庫的危害和安全管理措施[J].河北理工大學學報，2009，21(2)：9-11、17.

[2]王文才，王瑞智，劉冰蕾，等.尾礦庫潰壩事故樹分析[J].礦業(yè)工程，2010，8(10):56-59.

[3]劉登高．尾礦壩穩(wěn)定性分析與研究[D].武漢：中國地質(zhì)大學，2007．

[4]陳德禹．尾礦庫事故分析與防治對策[J].安全管理，2004(4)：20-21.

[5]徐宏達．我國尾礦庫病害事故統(tǒng)計分析[J].工業(yè)建筑，2001，31(1):69-71.

[6]李夕兵，蔣衛(wèi)東，趙伏軍．汛期尾礦壩潰壩事故樹分析[J].安全與環(huán)境學報，2001，l(5)：45-48

[7]林澤炎．事故預防實用技術[M].北京：科學技術文獻出版社，1999.

(收稿日期2015-12-29)

范慶京(1965—)，男，高級工程師，572500 海南省三亞市樂東縣千家鎮(zhèn)。