尾矿库安全运行的保障

1、 尾矿库安全运行的保障 尾矿库隐患无损诊断、风险分级与监测预警技术讨论，以防止尾矿库引发平安事故为目的，针对尾矿库溃坝隐患探测、灾难预防、在线监测预警所遇到的关键技术问题进行了讨论。该讨论成果已分别在9个尾矿库建立了在线监测与预警系统，并探测、诊断出12座尾矿坝坝内裂缝、松散脆弱夹层等隐患，为隐患治理供应了依据。 我国金属非金属矿山每年产出尾矿约3亿t，基本上堆存在约1万1946座尾矿库中。这些库中最大设计坝高260m，超过100m的有26座，库容大于1亿m3的有10座。坝高小于30m的小库占80%左右，但20%的大、中型库中积累的尾矿占全国尾矿总量的80%。由于尾矿库的建设标准低，筑坝、维护

2、、管理技术水平较差，缺乏监测措施，大量的尾矿库带病运行，而且得不到有效的诊断与治理，其平安状况不容乐观。自2021年以来，全国共发生73起尾矿库溃坝事故，造成500余人死亡，事故起数和死亡人数呈逐年上升态势，平安形势非常严峻。截至2021年5月底，我国共有2 369座危、险、病尾矿库，这是一个巨大的潜在隐患，近些年尾矿库溃坝事故频发，给人民生命财产、社会稳定带来了巨大损失和危害。这些事故的发生，除了管理因素之外，其主要的技术缘由是对尾矿库致灾因素及致灾机理的熟悉不够；尾矿坝内部隐患未进行有效探清；尾矿库溃坝风险分析技术不成熟；尾矿库监测技术水平落后，没有成熟的尾矿库平安监测、预警系统。因此，我

3、国平安生产市场急需尾矿库溃坝灾难的诊断、监测与风险分析技术和产品。我国尾矿库的监测技术还处于起步阶段。尾矿库的管涌流土、地震液化等坝体内部致灾因素引起坝坡失稳的预警技术基本属于空白，其监测、预警技术的讨论成果较少，亟需进行攻关，提高监测技术水平。讨论过程针对尾矿库溃坝隐患探测、灾难预防、在线监测预警所遇到的关键技术问题，中国平安生产科学讨论院矿山平安技术讨论所"尾矿库隐患无损诊断、风险分级与监测预警技术讨论'项目课题组围绕尾矿坝平安如何判定、尾矿库下游平安状况如何确定、实行什么科技手段来保证尾矿库平安等3个方面开展讨论，结合试点单位的实际需求，基于尾矿库溃坝致灾机理与典型灾难

4、三维数值模拟仿真技术，将综合物探技术、尾矿坝风险指标体系与评价方法、尾矿库溃坝沉没范围确定与后果严峻度计算方法、尾矿库在线监测技术与装备、尾矿库定量预警指标及确定技术，在试点单位实际应用，并收到良好效果。尾矿库溃坝致灾机理及演化规律讨论课题组采纳理论分析、室内试验、现场试验和数值模拟相结合的方法，归纳总结了尾矿库各种平安事故的致灾因素，讨论分析了尾矿库坝坡失稳、尾矿库库内滑坡、洪水漫顶、地震液化、坝体开裂、流土和管涌等渗透破坏、防渗措施失效等事故的致灾机理，重点通过试验讨论分析了管涌演化过程及规律。尾矿库积累坝实际物理力学特性和尾矿坝开裂三维数值模拟技术讨论课题组针对尾矿库不同堆坝材料，进行了

5、渗透特性试验、常规三轴压缩试验、动三轴试验等，得到了堆坝材料的渗透特性、物理力学特性以及动力反应特性，通过模型比选和分析，确定了能够反映堆坝材料特性的非线性数学模型。基于有限元理论和比奥固结理论，建立了尾矿库静力变形和静力稳定、动力变形和动力稳定以及尾矿坝坝体开裂的有限元三维数值仿真模型并讨论了相应的数值仿真方法。制定尾矿库平安等级划分标准课题组结合尾矿坝隐患的性质和特点，在分析地质状况、坝体结构特征和四周环境的基础上，采纳高密度电法仪、地质雷达和核磁共振找水法等综合物探手段，探明白隐患的分布范围、规模及埋深等状况，为后期治理尾矿坝病害及平安性评价供应了依据。依据国家法律法规、部门规章、尾矿库

6、平安技术规程，课题组制定了尾矿库周边环境、尾矿坝、排洪系统、防排渗、筑坝和放矿等6大类78个子项平安检查表，结合有限元应力变形分析法、极限平衡法和渗流分析方法的计算结果，进行了尾矿库风险评估。综合尾矿坝内隐患诊断状况和尾矿库现场隐患辨识结果，尾矿坝坝体稳定性、防洪力量、抗震力量及其它影响尾矿库平安运行5个指标，制定了尾矿库平安等级划分标准，量化评价尾矿库平安等级。制定尾矿库溃坝风险等级划分讨论在系统讨论尾矿库溃坝模式和溃坝路径的基础上，课题组应用动态分级及相关性分析等数值分析方法，讨论了致灾因素与尾矿坝风险之间的非线性关系，建立了尾矿库溃坝风险分级指标体系。以模糊理论、数值分析等方法为基础，以

7、定量化的数学指标求证尾矿库系统的平安性和平安程度，将包括溃坝风险分级指标在内的尾矿库系统平安性的评价指标进行了分类和分级，建立了尾矿库系统风险评价模型及评价方法。尾矿库在线监测预警技术讨论课题组在总结与借鉴土石坝工程和混凝土坝工程坝体位移监测技术的基础上，讨论了尾矿库坝内渗流、压力传感网络技术和尾矿库坝面位移GPS、全站仪监测技术。并讨论了传感器的合理布置网络、数据远程传输技术和后台数据处理技术。讨论尾矿库监测多传感数据的统一传输、集中掌握和实时分析处理技术，建立尾矿库坝内渗流、压力传感网络技术与坝面位移监测技术融合下的尾矿库溃坝灾难监测和预警系统；基于比奥固结理论和强度折减有限元方法、坝体三

8、维渗流有限元模拟技术，提出浸润线埋深和坝体位移的定量预警方法，并开发相应的后台数据处理软件。将讨论尾矿库平安监测预警技术中开发的尾矿库坝内渗流、应力传感网络技术和坝面位移监测技术同时应用于示范工程，实现溃坝事故灾难的实时监测和超前预警。成果应用该讨论成果已分别在和尚峪尾矿库、白枣峪尾矿库、郝家庄尾矿库、鞍子沟尾矿库、建昌尾矿库、陈坑尾矿库、大岽背尾矿库、曙光金铜矿尾矿库、后井尾矿库等9个尾矿库建立了尾矿库在线监测与预警系统，并探测、诊断出和尚峪尾矿库等12座尾矿坝坝内裂缝、松散脆弱夹层等隐患，为隐患治理供应了依据，还确定了北京市38座尾矿库和大岽背尾矿库、马坑尾矿库运行平安等级和溃坝风险等级。

9、进展前景尾矿库在线监测预警系统应用前景宽阔。项目研发的尾矿库在线监测预警系统可应用于我国尾矿库的自动化监测中，项目的讨论工作推动了我国尾矿库的整体管理水平，可以降低尾矿库的社会风险，进一步保障库区周边人民群众生命和财产平安。尾矿库坝内无损诊断与分析技术应用市场前景良好。据统计，全国带病运行的尾矿库在3000座左右，大都是由于浸润线过高、局部存在脆弱夹层、管涌、流土或深部贯穿性裂缝而引起，现有的人工探视方法和地质钻探均不能满意快捷、精细、精确和无损伤等要求。基于综合物探法尾矿坝内部隐患无损诊断技术，能够达到不破坏坝体、快速精确，因此具有良好的市场应用前景。该讨论成果为政府尾矿库平安监管供应了技术

10、支撑。课题研发的尾矿库普查和管理系统应用到全国尾矿库基础数据的普查工作中，为全国尾矿库专项整治行动的开展奠定了坚实的数据基础，能够对全国尾矿库的基础数据实施定期管理和评估。此外，课题通过讨论形成的尾矿库运行期平安等级规定的平安标准，对尾矿库运行期平安等级的划分给出了精确的评判方法，有望指导今后我国尾矿库现状评价和尾矿库风险评估工作，具有较大的社会效益。我国尾矿库数量多、平安水平总体偏低，尾矿库对社会及其环境构成了较大的风险，本项目的讨论成果直接应用于我国尾矿库的风险评估、隐患无损诊断、日常监测和灾难预警、政府决策，产生了巨大的社会效益和环境效益。目前我国仍存在大量的危、险、病库，尾矿库平安形势严峻。项目讨论内容针对的是目前我国金属非金属矿山急需解决的重大、关键、共性问题尾矿库隐患无损诊断、风险分级及监测预警关键技术问题。因此，项目讨论成果从实际需要和实际应用方面具有宽阔的应用前景。另外，国家平安生产监督管理总局要求各级企业和政府建