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)

尾礦庫是一個(gè)具有高勢能的、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使尾礦庫產(chǎn)生不同程度的安全隱患，如不及時(shí)治理，將會危及尾礦庫下游居民人身安全威脅和財(cái)產(chǎn)損失。以上游法尾礦庫為例，在分析產(chǎn)生尾礦庫安全隱患成因的基礎(chǔ)上，梳理尾礦庫常見的安全隱患，并提出了有針對性的、可行的治理措施，其中多項(xiàng)治理措施已經(jīng)在部分尾礦庫的隱患治理中得到了應(yīng)用，取得了很好的社會效益。

尾礦庫 安全隱患 治理措施 頭頂庫

尾礦庫是具有高勢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所，一旦失事，將造成重特大事故[1]。尾礦庫在長達(dá)數(shù)十年的運(yùn)行期間及閉庫后，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。國家高度重視尾礦庫安全生產(chǎn)工作，加強(qiáng)尾礦庫安全生產(chǎn)和隱患治理工作意義重大[2]。

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

1 尾礦庫安全隱患的成因

造成尾礦庫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，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，再加上尾礦庫的長年持續(xù)運(yùn)行和疏于管理，不少尾礦庫存在各種安全隱患。

(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，工程設(shè)計(jì)水平及施工質(zhì)量有待提高，且部分企業(yè)對尾礦庫的安全危害性認(rèn)識不足，尾礦排放不規(guī)范，日常監(jiān)測、維護(hù)不到位，部分尾礦庫逐漸產(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，使許多尾礦庫不堪重負(fù)，進(jìn)而出現(xiàn)安全隱患，甚至導(dǎo)致尾礦庫潰壩，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其尾礦庫實(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)尾礦庫選址不合理。“頭頂庫”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[4]。尾礦庫初期選址時(shí)隔不久未考慮對下游居民的影響，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，使得很多尾礦庫淪為“頭頂庫”，潰壩事故引發(fā)的重特大事故概率高。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，自新中國成立以來，“頭頂庫”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，社會影響極為惡劣。

(5)存在無主尾礦庫。自2008年以來，國際經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，連續(xù)多年增長乏力，部分礦山企業(yè)被迫停產(chǎn)或轉(zhuǎn)讓，大量尾礦庫無人管理，形成無主尾礦庫。由于長期得不到有效地管理，無主尾礦庫壩體安全性能不足，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 尾礦庫安全隱患的類型

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

(1)尾礦庫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)致尾礦庫產(chǎn)生裂縫、局部變形、坡面鼓起等問題。

(2)尾礦庫排洪系統(tǒng)的安全隱患可導(dǎo)致尾礦庫的防洪能力不足或失效，引起尾礦的泄漏、洪水漫壩，最終也會使尾礦庫潰壩。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)排泄庫內(nèi)的洪水，不僅縮短了尾礦庫的干灘長度，還使得灘面上的水位升高、壩體浸潤線位置抬升，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)尾礦庫堆積壩安全隱患可直接引發(fā)尾礦庫潰壩事故。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，尾礦庫內(nèi)長期保持高水位，使尾礦庫的干灘長度縮短，不僅降低了尾礦庫的防洪能力，而且使得堆積壩的浸潤線升高，增加了漫壩、滑坡的危險(xiǎn)性；④尾礦庫排滲設(shè)施不到位或效果不佳，庫內(nèi)浸潤線過高，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有些尾礦庫位移觀測、浸潤線觀測等設(shè)施缺失或失效，無法適時(shí)量化判斷尾礦庫的運(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)，尾礦庫的周邊特別是尾礦庫的下游，居民、廠區(qū)、道路等重要設(shè)施逐年增加，使得許多尾礦庫成為了“頭頂庫”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，全國有“頭頂庫”1 400多座。由于“頭頂庫”距離下游居民點(diǎn)以及其他設(shè)施較近，尾礦庫一旦出現(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”的安全問題日漸突出，亟待進(jìn)一步綜合治理。

3 尾礦庫安全隱患的治理措施

(1)加固尾礦庫初期壩。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初期壩的安全隱患進(jìn)行治理。

(2)對原有排洪系統(tǒng)進(jìn)行加固或新建排洪系統(tǒng)。對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、確保尾礦庫防洪安全的排洪系統(tǒng)。

(3)對堆積壩采取工程措施。針對壩坡滲水出逸問題，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；對于尾礦庫堆積壩實(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”的治理措施。國家安全監(jiān)管總局在“關(guān)于印發(fā)《遏制尾礦庫“頭頂庫”重特大事故工作方案》的通知(安監(jiān)總管一〔2016〕54號)”中有較為詳細(xì)的論述，主要包括隱患治理、升級改造、閉庫及銷庫、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

針對國內(nèi)尾礦庫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”的治理措施等尾礦庫安全隱患治理措施，企業(yè)在尾礦庫安全隱患治理時(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的安全隱患，在進(jìn)一步提高尾礦庫安全技術(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法在尾礦庫安全性評價(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.洛陽某地尾礦庫隱患治理現(xiàn)狀[J].采礦技術(shù)，2010，10(5)：57-59.

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

2016-10-17)

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