我国现行尾矿库安全状况浅析.docx

我国现行尾矿库安全状况浅析xxx（xxx院 采矿xxx班 xxxxx）摘要：尾矿库安全问题关系到国家矿业的发展，群众的生命财产安全和生态环境保护等相关方面。尾矿库一旦出现溃坝，将是一场巨大的灾难，对国家和群众带来不可估量的重大损失。目前我国记入的矿山尾矿库数目众多、级别不一、安全级别差异较大且缺乏有效完善的监测管理，这如同一颗定时炸弹，时刻危险人名群众的安全。对此我们将对尾矿库的破坏机理、相应的溃坝模式和可行的维稳措施及尾矿库的监测情况进行简要的介绍，以防止重大的尾矿库安全事故的发生。关键词：尾矿库；监测技术；破坏机理；溃坝模式；稳固措施中文分类号：* 文献标识码：*abstract: the safety of tailing dam have related to the development of national mining industry, thesafetyofpeopleslivesandproperty, ecological and environ-mental protection and so on. it will be a huge disaster for our country and the masses when the tailing dam occurs damage. at present, there are a large number of deferent level tailing dams, which are not monitored and supervised effectively. the tailing dams will bring dangerous to people like a time bomb. in order to prevent the occurrence ofserious accidentsoftailing dams, we should find out the failure mechanism oftailing dams, destructive model of tailings and feasiblemeasures to safeguard stability.key words: tailing reservoir; failing patterns; monitoring technology; failure mechanism; strong measures引言尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以堆存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所, 通常包括尾矿坝、库区、排洪设施等。一般情况下, 尾矿库在堆存尾矿砂的同时, 也储存选厂废水以供循环利用。目前尾矿堆积方式主要有：上游式、中线式、下游式、高浓度尾砂堆积式和水库式尾砂堆积等多种。我国目前建有上万座尾矿库, 星罗棋布于矿区沟壑山谷之中, 数量多、分布广, 占地面积、库容规模相差很大，并且各行业矿山每年产出尾矿量超3亿吨，基本上堆存在尾矿库中，其中80%属于黑色、有色冶金矿山。这些库中最大设计坝高260m，超过100m的有26座，库容大于1108m3的有10座。坝高小于30m的小型库约占80%，但20%的大、中型库的库容却占了全国总设计库容的80%。近年来,随着私营企业进入矿山采、选矿领域, 小规模的尾矿库的数量增长迅速。在生产中有不少尾矿坝已经进入中、晚的服务期，在不同程度的存在着有一些不安全因素和隐患。据有关资料显示，我国有色金属矿山正常运行的尾矿坝为50%，带病运行的达33%，超期运行的占9%，处于危险状态的占6%，由此可见我国的尾矿库安全形势严峻，需引起我们特别关注。一、 我国尾矿库灾害事故尾矿库作为矿山选矿生产的主要设施,是事故易发部位,也是隐伏巨大安全隐患的危险源。尾矿库占用大量土地,改变和破坏原有生态环境，尾矿中的污染物, 通过径流和渗透,污染周围的土地、水体；最严重的当属溃坝事故,尾矿库下游通常是人口稠密的居民区。溃坝时, 尾矿砂、废水倾泻而下, 农田、村镇顷刻间遭受灭顶之灾,其危害比水库更为严重,造成人员伤亡、淤塞河道、严重污染土地和水体,而且这种污染灾害将是长期的,难以恢复。美国克拉克大学公害评定小组的研究表明,尾矿库事故的危害,在世界93种事故、公害隐患中,名列第18位。它仅次于核爆炸、神经毒气、核辐射等灾害,而比航空失事、火灾等其他灾害严重。在我国，直接造成重大人员伤亡的尾矿库灾害也是屡见不鲜的，这给国家和人民带来巨大的经济损失。如表1所示，主要记录了我国发生的一些重特大尾矿库灾害。据全国的不完全的资料统计显示，我国的尾矿库，尤其是金属矿的安全不容乐观，在很大一部分的金属矿尾矿库中，能够达到安全运营标准程度的不足70%，很多尾矿库存在一定的安全问题。其中属于有色金属总公司直接管辖的企业的尾矿库，能够达到标准安全的只占52%，有将近三分之一的尾矿库是“带病”运行的，剩下小部分的尾矿库，不是已经超过了服役期限，就是处于一种十分危险的状况。表1 我国重特大尾矿库事故统计时间尾矿库名称伤亡人数事故原因死亡伤害1962.09.26云南锡业公司火谷都尾矿库17195坝体滑坡垮坝泥石流1985.08.25湖南柿竹园有色矿牛角垄尾矿库49洪水漫顶垮坝泥石流1986.04.30安徽黄梅山铁矿金山尾矿库1997坝体中部滑坡垮坝泥石流1994.07.12湖北新冶铜矿尾矿库28洪水漫顶垮坝泥石流2000.10.18广西南丹鸿图选矿厂2856坝体滑坡垮坝泥石流2006.04 .30陕西镇安县黄金矿业有限责任公司尾矿库175垮坝泥石流2008.09.08山西塔山矿区新塔矿业公司尾矿库28133坝体渗流垮坝泥石流二、 尾矿库工程的主要特点尾矿库作为矿山特有的一项人工工程，有着其特有的工程特点：1.绝大部分尾矿库分布在矿区山谷、洼地等地势较低洼陡峭处。通常尾矿库多利用自然沟谷地形,筑坝成库，三面环坡,上游汇水面积较大,直接面对暴雨、山洪冲击，易在短时间收集大量的雨水、山洪，从而出现洪水漫坝，溃坝等灾害。2. 尾矿库下游多为人口稠密的居民区，情况较为复杂。通常我们将尾矿库建于江河、湖泊和水源地的上游,而其下游分布有村镇、工厂、农田、居民住房和交通设施等,尾矿库事故将直接威胁居民生命、财产安全。3.修筑尾矿坝的目的是拦住库内的尾矿和废水，而不是只用于挡水。尾矿库设有排洪设施。与一般水库不同的是,尾矿库本身不具备储水调洪能力,为排泄上游进库洪水,通常在库底设置排洪斜槽、管道或隧洞等构筑物,或在一侧开挖排水明渠。4.尾矿分布非常复杂，从坝坡往库内，颗粒、固结程度、坡度等都与排放工艺相关。同时选矿厂为增加矿物提取率,要求磨矿粒度很细,颗粒越细, 尾矿库沉积滩面越平缓,库水位逼近坝前, 尾砂多呈饱水状态,在振动、搅动条件下极易液化。5.尾矿坝大都为永久性建筑，设计是必须考虑闭库问题，包括生态环境、静力动力稳定等。6.尾矿库表面以下一定深度的尾矿处于水土混合状态和欠固结状态，其抗剪强度为零或很低。7.尾矿坝作为一个结构体系，由坝基、初期坝、子坝及库内的尾矿堆积体组成，坝体多采用二期筑坝法。初期坝通常采用碾压法修建，而子坝或是填筑或是冲填。通常子坝和尾矿堆积处于较疏松的状态，而处于疏松状态的饱和尾矿料对地震作用非常敏感。8. 尾矿库是极具威胁的污染源。通常我们在选矿时会加入各种有毒的化学试剂，因此尾砂通常含有酸性、碱性、毒性污染物及镉、砷、铅、锌、银、汞等有害重金属,是一个隐伏巨大隐患的“毒场”,其污染影响面远远超过尾矿库本身。一旦出现溃坝事故，将对下游的生态系统造成灭绝、无可恢复的破坏。9.尾矿库闭库后仍存在安全隐患。尾矿库的最佳恢复利用途径是复垦,即在库区覆土恢复土地或植树、种草,恢复生态,改善矿区环境,但目前由于监管不到位,矿主出于经济考虑,往往简单平整,任其自然。由于坝体、排洪设施等相对简陋,加上尾矿库所处自然环境恶劣,即使闭库后它仍是一个发生安全事故进进而引发地质灾害的隐患。三、尾矿库溃坝机理和模式1.影响尾矿坝稳定性的因素（1）地质（地基）环境地质环境影响坝基条件和潜在的渗流速率。软弱地基危及坝体的总体稳定性，可能因不适当的孔隙压力消散而限制坝体高度和升高速度。此外，尾矿库的渗漏通常受天然土壤或岩层的渗透性控制。（2）尾矿物理力学性质尾矿的颗粒组成决定坝体渗透性、抗渗性、压缩和剪切强度等物理力学性质，决定了坝体稳定性。由于尾矿的特定加工过程和排放方法，以及排放时水力分级和沉淀作用，使库坝形成了各向异性的尾矿沉积层，它的压缩变形和强度特征、振动效应特征等，均随尾矿类型、沉积方式、时间和空间而变化。（3）水对坝体失稳的影响由瑞典圆弧法确定安全系数的计算公式可知，水的存在既增加了滑坡体重量，更增加了渗透力和浮托力，因而减少有效正应力和坡体抗滑力，从而降低坡体安全系数。水能降低砂粒的有效黏聚力、有效内摩擦角和坝基摩擦力，从而降低坝体抗剪强度和稳定性。降雨造成的地表径流和库水溢洪会冲刷和切割吧坡，形成裂隙或断口，降低稳定性。此外，坝体溢洪与渗流破坏坝体稳定性。（4）浸润线高度对坝体稳定性的影响由于库坝内的尾砂是物料颗粒的自然松散堆积体，因此其各种力学指标较低，而含水性、透水性相对较大。在常水头和动水头作用下，库内水会渗出坝体，或者局部形成含水饱和区，所以经常发生浸润线自初期坝顶溢出现象。2.尾矿坝破坏几种模式（1）洪水漫坝造成洪水漫坝的主要因素有：水文资料短缺造成抗洪设计标准偏低、泄洪能力不足、坝顶超高不足等导致洪水漫顶进而发展为溃坝，此外，施工质量、运行管理也直接影响尾矿坝的抗洪能力。由于尾矿坝的透水性低，正常情况下下游边坡无渗透溢出，坝体稳定；当洪水漫顶时，坝体受水流冲刷产生的剪应力和拉拽力作用若剪应力超过某薄弱处的抗蚀临界值，侵蚀将由下游坝趾向上游发展，逐渐发展成溃坝。（2）渗透破坏渗透破坏是指渗透水流引起坝体的局部破坏，其对坝体的影响主要表现在：影响坝坡整体稳定的渗透压力和渗透变形。（3）坝体失稳基地破坏，坝基岩层较弱、承载力小，在尾矿压力作用下，坝体沿基底软弱岩层滑动，引起尾矿坝滑塌。初期坝破坏，坝基岩坚硬稳固，但初期坝无法承受上部过大的荷载面破坏，这类破坏常导致整个库体倾出。子坝破坏，坝基岩层和初期坝都很稳固，但由于初期坝排水不畅，库内水位抬高，致使子坝破毁，也可能导致子坝区滑移。四、尾矿库灾害的防治与监测引发尾矿库（金属矿）灾害发生的因素很多，不同因素主导下带来的损害程度也不一样，因此对于不同原因引发的尾矿库灾害，需要就不同的主导因素采取相应的有效方案和措施进行整治。目前国内外普遍采用以下几种方式进行治理防护。（1）主动避让危险区域选址尽量避开岩溶区或居民区、重要交通干线、水源地等，对泥石流等地质灾害目前有效的方法仍是避让，即在泥石流影响范围内不得有人口稠密的居民区。（2）改善坝体的渗流条件尾矿坝的渗流决定其稳定性。在我国，绝大多数的尾矿坝采用上游法筑坝，而其坝体浸润线普遍偏高，尤其是一些土坝，经常发生浸润线自初期坝顶溢出现象。随着尾矿坝堆筑高度不断加大,尾矿坝坝体内浸润线也相应抬升,可能会出现坝基、坝坡及地下水位升高等稳定性问题。其中,地下水浸润线的抬高是造成坝体稳定性下降甚至丧失的主要原因。随着科技的发展和施工技术水平的提高，对坝坡排降水技术有了明显的发展。由原先采用管井法、井点降水法等，逐步发展成尾矿坝专用的水平井排渗、垂直井与水平井联合排渗、辐射井排渗等，这些专用排渗降水技术的发展与应用，对尾矿坝坝体稳定取得积极效果。（3）提高坝体的密实度尾矿材料的室内试验表明，提高坝体密实度对增加抗剪强度有明显的作用。在这方面，利用分级箱、分级管、旋流池和水力旋流器等设备对尾砂进行分级，分选粗颗粒尾砂填筑下游坝坡的技术已经成熟，实践证明其效果显著。（4）改善坝体的受力条件在改善坝体受力条件方面，我们可以从坝体受震动影响而出现液化和坝体受力过大破坏考虑。对初期坝我们可以采用抛石压坡脚、抗滑桩加固、坝体灌注黏土浆加固、振冲法加固初期坝和坝基、土木合成材料加固的方法。而对后期子坝我们可以采用振冲法、振动沉管法、钻孔法等加固。（5）种植植物加固技术对于雨水冲刷作用明显的坝坡目前多采用粗砂或废石铺面等措施作为保护层。随着人们环境保护意识和要求的增强，在大量修筑加筋土结构的同时，已开始注意综合利用加筋技术与绿色环保技术对边坡进行整治。其主要设计理念是利用易于成活的低矮灌木取代强度较低的土工织物等次筋，甚至直接当作主筋。由于植被枝条根茎能提供显著的粘聚力,因而对缺乏粘聚力的砂性土边坡如尾矿坝特别有效。（6）加强对尾矿库的监测地质灾害虽然是突发的，但在灾害发生前往往已有应力集中、变形错位等异常现象, 借助测量仪器对这些参数进行监测，对地质灾害预报极为重要。报告中应包括监测对象、监测方式和内容(参数)、监测点布置等。结语尾矿库灾害所带来的灾害还是比较惨重的，不管是国内还是国外。对于其工程的整治工作还是比较复杂的，因为不同的主导因素引发的尾矿库灾害需要不同的治理措施，同时还需要在工程的建设过程中，结合工程的实际情况和特点，采取相应的防治措施，减小安全隐患发生的可能性，唯有如此才能更加有针对性的防治。当然防治方案的制定还需要考虑一些经济、环保、技术类的相关问题，使得方针、措施更加具有实践可行性。近些年来，随着我国经济的发展，建设水平的不断提高，通过采用绿色加筋技术，既可以增强尾矿坝坝坡的稳固，同时还能够保护好环境，实用性强，具有广阔的发展前景。参考文献：【1】饶运章.岩土边坡稳定性分析.【m】.中南大学出版社.2012.01【2】门永生.柴建设. 我国尾矿库安全现状及事故防治措施.【j】.中国安全生产