尾礦庫危險有害因素安全管理對策和措施
引言
尾礦庫是貯存金屬和非金屬礦山尾礦或廢渣的場所,是礦產(chǎn)資源利用過程中的一個重要工業(yè)設(shè)施。同時,貯存著當(dāng)前技術(shù)條件下無法利用或尚未發(fā)現(xiàn)利用價值的礦產(chǎn)資源;即在某種意義上,尾礦是重要的二次礦產(chǎn)資源。但是,尾礦庫的服務(wù)年限和庫容量達(dá)到一定時,將會是重大危險源和環(huán)境污染源,既對尾礦庫下游人民生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅,又易造成環(huán)境污染事故。因此,確保尾礦庫的安全運行,杜絕環(huán)境污染事故。是尾礦庫安全管理的重要任務(wù)。
1、尾礦庫基本情況
尾礦庫按筑壩方式分為上游式、中線式、下游式等。根據(jù)庫容量和壩高將尾礦庫分為五個等別,并由此確定與尾礦庫有關(guān)的構(gòu)筑物級別安全監(jiān)督管理等級(見表1)。
表1 原礦庫等別與構(gòu)筑物級別安全監(jiān)督管理等級
等別
全庫容v/萬m3
壩高h(yuǎn)/m
構(gòu)筑物級別
安全監(jiān)督管理等級
主要構(gòu)筑物
次要構(gòu)筑物
臨時構(gòu)筑物
一
二等尾礦庫具有提高等別條件
1
3
4
省級安全監(jiān)督管理
二
三
四
五
v≥10000
1000≤v<10000
100≤v<1000
v<100
h≥100
60≤h<100
30≤h<60
h<30
2
3
4
5
3
5
5
5
4
5
5
5
省級安全監(jiān)督管理
省級安全監(jiān)督管理
省級安全監(jiān)督管理
地(市)級
據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)大中型礦山尾礦庫約有1500多座,加上不型尾礦庫,總尾礦庫數(shù)量超過1000座。如何加強(qiáng)尾礦庫的安全監(jiān)督管理,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局制定發(fā)布了《尾礦庫安全生產(chǎn)監(jiān)督管理規(guī)定》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》,對尾礦庫的設(shè)計建設(shè)、生產(chǎn)運行、安全檢查、安全度、閉庫、再利用、安全評價等方面進(jìn)行了規(guī)范,以預(yù)防和減少尾礦庫生產(chǎn)事故,保障人民群眾生命和財產(chǎn)安全。
在尾礦庫安全監(jiān)督管理中,必須對尾礦庫潛在的危險有害因素進(jìn)行分析,有針對性制定安全對策和措施,消除和控制尾礦庫危險有害因素對尾礦安全環(huán)保構(gòu)成的威脅,保證尾礦庫的安全程度。
2、尾礦庫危險有害因素分析
2.1危險因素
危險因素是直接造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的因素。尾礦為安全和環(huán)境污染事故往往是其潛在的危險因素失去控制而引發(fā)的。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《重大危險源辨識》(gb18218-2000)對重大危險的規(guī)定,庫容量100萬m3以上的尾礦庫是重大危險源;它一旦發(fā)生事故,對下游區(qū)域人民的生命和財產(chǎn)及環(huán)境將造成巨大災(zāi)難,后果無法估量。國內(nèi)礦山尾礦在歷史上曾發(fā)生過多起重、特大事故。因此,消除和控制尾礦庫潛在的危險因素,消除事故隱患是尾礦庫安全管理的重大責(zé)任。
尾礦庫事故的主要表現(xiàn)形式為潰壩和尾礦泄漏。重大的潰壩和尾礦泄漏會造成大量的人員傷亡、建筑物損毀和環(huán)境污染。導(dǎo)致尾礦庫潰壩和尾礦泄漏事故的因素很多,可歸納為:自然因素、設(shè)計因素、施工因素、管理因素、社會因素、技術(shù)因素。在尾礦庫安全監(jiān)督管理中,直接導(dǎo)致尾礦庫事故的危險因素主要有:尾礦堆積壩邊坡過陡,浸潤線逸出,裂縫,滲漏,滑坡,壩外坡裸露拉溝,排洪構(gòu)筑排洪能力不足,排洪構(gòu)筑物堵塞,排洪構(gòu)筑物錯動、斷裂、垮塌,干灘長度不夠,安全超高不足,抗震能力不足,庫區(qū)滲漏、崩岸和泥石流,地震,淹溺,雷擊等。
(1)尾礦規(guī)程壩邊坡過陡。尾礦規(guī)程壩邊坡直接決定其穩(wěn)定性。造成尾礦堆積壩邊坡過陡的主要原因有:放礦工藝不合理;為增加庫容人為改陡坡比。造成初期壩邊坡過陡的主要原因有:盲目節(jié)省投資,人為改陡坡比;有的堆石壩是用生產(chǎn)廢石進(jìn)行堆壩,沒有控制陡坡比。
(2)浸潤線逸出。浸潤線的高低和變化直接決定其穩(wěn)定。浸潤線從壩外逸出,說明壩坡的穩(wěn)定性很差,有可能發(fā)生滑坡事故。造成浸潤線逸出主要原因有:無排滲設(shè)施;排滲設(shè)計不合理;排滲設(shè)施施工質(zhì)量不良;排滲設(shè)施管理不當(dāng)。
(3)裂縫。裂縫是尾礦壩較為常見的危險因素。某些細(xì)小的橫向裂縫有可能成為壩體的集中滲漏通道,有的縱向裂縫或水平裂縫也可能是壩體出現(xiàn)滑塌的預(yù)兆。裂縫的主要原因有:壩基隨載能力不均衡;壩體施工質(zhì)量差;壩身結(jié)構(gòu)及斷面尺寸設(shè)計不當(dāng)。
(4)滲漏。滲漏是尾礦庫常見的危險因素,會導(dǎo)致溢流出口處壩體沖刷及管涌等多種形式的破壞,嚴(yán)重的會導(dǎo)致垮壩事故。按滲漏的部位可分為:壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏。
壩體滲漏的主要原因包括設(shè)計和施工兩個方面。
設(shè)計方面的主要原因有:對壩址的地質(zhì)勘探工作做得不夠,設(shè)計時未能采取有效的防滲措施;采用的壩基防滲措施不能滿足抗?jié)B的需要;黏土鋪蓋與透水砂礫石地基之間,未設(shè)有效的濾層,鋪蓋在滲水壓力作用下破壞而漏水;土壩壩體單薄,邊坡太陡,滲水從濾水體以上逸出;黏土防滲體設(shè)計斷面不足,或與下游壩體缺乏良好的過渡層,使防滲體破壞而漏水;埋入壩體的壓力管理強(qiáng)度不夠,由于地基不均勻沉陷,導(dǎo)致管身斷裂,有壓水流通過裂縫沿管壁或壩體薄弱部位流出。
施工方面的主要原因有:巖基的強(qiáng)風(fēng)化層及破碎帶未處理,或混凝土截水墻未按設(shè)計要求做到新鮮基巖上;巖基上部的沖積層未按設(shè)計要求徹底清理;土壩分層填筑時,土層太厚,碾壓不實,致使每層填土上部密實,下部疏松,庫內(nèi)放礦后形成水平滲水帶;土料含砂礫太多,滲透系數(shù)大;沒有嚴(yán)格按要求控制或及時調(diào)整填筑土料的含水量,致使碾壓達(dá)不到設(shè)計要求的密實度;在分段進(jìn)行填筑時,土層厚薄不同,上升速度不一致,相鄰兩段的接合部位出現(xiàn)少壓或漏壓的松土帶;在冬季施工中,對碾壓后的凍土層沒有徹底處理,或把大量凍土塊填在壩內(nèi),形成軟弱夾層,成為壩體滲漏的通道;濾水體施工時,由于砂石料質(zhì)量不好、濾層材料鋪設(shè)混亂等,導(dǎo)致濾水體失效,而使壩體浸潤線升高。
管理方面的主要原因有:壩前干灘裸露暴曬而開裂,尾礦放礦水從裂縫滲漏;對防滲設(shè)施養(yǎng)護(hù)、維修不善,出現(xiàn)問題后亦未及時進(jìn)行處理,下游逐漸出現(xiàn)沼澤化,甚至可能形成管涌;在壩后任意取土,也可能影響地基的穩(wěn)定。
其它方面的原因有:白蟻、獾、蛇、鼠等動物在壩體打洞營巢,造成壩體集中滲漏;地震會引壩體或防滲體發(fā)生貫穿性的橫向裂縫而產(chǎn)生滲漏。
接觸滲漏的主要原因有:基礎(chǔ)清理不好,未做接合槽或做得不徹底;土壩兩端與山坡接合部分的坡面過陡,而且基礎(chǔ)清理不徹底,或未做防滲墻;涵管或圬工建筑物與壩體接觸處回填夯實質(zhì)量差,或未做截水環(huán)(墻)及其它止步止水措施,造成滲水沿此薄弱面滲漏。
繞壩滲漏的主要原因有:與土壩兩端連接的岸坡屬條形山或覆蓋層單薄的山坡,而且有砂礫石透水層;山坡的巖石破碎,節(jié)理發(fā)育,或有斷層通過;施工取土或庫內(nèi)存水后由于風(fēng)浪的淘刷,岸坡的天然鋪蓋被破壞;溶洞以及生物洞穴或植物根莖腐爛后形成的孔洞等。
(5)滑坡?；率俏驳V壩最危險的因素之一。較大規(guī)模的滑坡,往往是垮壩事故的先兆,即使是較小的滑坡也不能掉以輕心。有些滑坡是突然發(fā)生的;有的是先由裂縫開始,如不及時處理,逐步擴(kuò)大和漫延,則可能造成垮壩重大事故。
產(chǎn)生滑坡的主要原因有勘探設(shè)計和施工兩個方面。在勘探時,沒有查明基礎(chǔ)有淤泥層或其它高壓縮性軟土層,設(shè)計時未能采取適當(dāng)措施;選擇壩址時,沒有避開位于壩腳附近的水塘,筑壩后由于壩腳處于過大沉陷而引起滑坡;設(shè)計未采取防滲措施,產(chǎn)生繞壩滲漏,使局部壩體浸潤飽和而引起滑坡;設(shè)計中穩(wěn)定分析所選擇的計算指標(biāo)偏高,或?qū)Φ卣鹂紤]不夠,排水設(shè)計不當(dāng)?shù)?。在施工?碾壓土壩時,鋪土太厚,碾壓不實,或土壤含水量不合要求,密度沒有達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等;土壩填筑時沒有嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求,造成施工質(zhì)量不好;搶筑臨時攔洪斷面和合攏斷,邊坡過陡,填筑質(zhì)量差;采用風(fēng)化程度不同的殘積土筑壩時,將黏性較大、透水性較小的土料填在土壩下部,而上部又填黏性較小、透水性較大的土料,放尾礦后,背水坡上部濕潤飽和;尾礦堆筑壩與基本壩二者之間或各期堆筑壩壩體之間沒有很好結(jié)合,在滲水飽和后,造成背水坡滑坡。
(6)壩外坡裸露拉溝。壩外坡裸露,遇暴雨沖刷造成坡面拉溝,影響壩體的穩(wěn)定性,嚴(yán)重時導(dǎo)致決口潰壩。其主要原因有:壩坡太陡;地表水未攔截或攔截不徹底;壩坡未植被覆蓋。
(7)排洪構(gòu)筑物排洪能力不足。排洪構(gòu)筑物不能及時泄設(shè)計頻率暴雨的洪水,導(dǎo)致庫水位升高,安全超高不夠,甚至漫頂潰壩。其主要原因有:設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn);為節(jié)約投資,人為縮小泄洪道斷面尺寸;排洪通道存在限制性“瓶頸”。
(8)排洪構(gòu)筑物堵塞。排洪構(gòu)筑物堵塞導(dǎo)致排洪能力急劇下降,庫水位上升,安全超高不夠,直接危及壩體安全。其主要原因有:進(jìn)水口雜物於積;構(gòu)筑物垮塌。
(9)排洪構(gòu)筑物錯動、斷裂、垮塌。排洪構(gòu)筑物斷裂造成大量泄漏,垮塌造成堵塞,排洪能力急劇下降,危及壩體安全。其主要原因有:無設(shè)計或設(shè)計不合理;未按設(shè)計要求施工;地基不均勻沉陷;出現(xiàn)不均勻或集中荷載等。
(10)干灘長度不夠。干灘長度不夠的主要原因有:干灘坡度過小;壩前放礦不均勻,灘頂高程不一;庫水位控制不當(dāng)。
(11)安全超高不足。庫水位接近壩頂時,干灘面過短,導(dǎo)致上游式尾礦堆積壩浸潤線過高,使壩體處于飽和狀態(tài)。其主要原因有:庫水位控制不當(dāng);調(diào)洪庫容不足;灘頂高程不一;排洪設(shè)施能力不足。
(12)搞震能力不足?？拐鹉芰Σ蛔銜饚靺^(qū)或鞏體滑坡;在庫區(qū)或壩體附近進(jìn)行爆破等作業(yè),會對尾礦庫的安全構(gòu)成威脅。
(13)庫區(qū)滲漏、崩岸和泥石流。庫區(qū)發(fā)生泥石流阻塞截洪溝、排洪系統(tǒng)等造成洪水漫壩;庫區(qū)崩岸造成涌浪,對壩體沖刷甚至漫頂。
(14)地震。地震是人類無法控制和消除的自然災(zāi)害。它對尾礦庫的破壞是致命性的,強(qiáng)烈地震將導(dǎo)致尾礦壩壩體滑坡、裂縫,排洪構(gòu)筑物錯位、變形、倒塌,還可能引起庫內(nèi)水面大波浪沖擊壩頂而造成洪水漫頂垮壩。
(15)淹溺。操作人員在進(jìn)行添加井蓋板、封井、庫內(nèi)回水等作業(yè)時,不慎墜入水中,將造成人員淹溺事故。
(16)雷擊。護(hù)壩人員在雷雨天氣巡壩檢查時,有可能造成雷擊事故,導(dǎo)致人員傷亡。
2.2有害因素
(1)廢水超標(biāo)排放。尾礦廢水中含有懸浮物、油類、cod和有毒有害元素等,未經(jīng)處理超標(biāo)排放,將對環(huán)境造成污染。使用尾礦廢水灌溉,直接會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn),還可能導(dǎo)致谷物、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品有毒有害元素超標(biāo),人長期食用將導(dǎo)致慢性中毒。
(2)壩面揚砂。尾礦是經(jīng)破碎磨細(xì)選礦后丟棄的礦渣,粒度細(xì),表面干燥無覆蓋時,遇大風(fēng)將導(dǎo)致尾礦飛揚,形成砂塵,污染環(huán)境;人過量吸入,則可能導(dǎo)致塵肺病。
(3)尾礦輸送管道破裂泄漏。輸送管道破裂,若發(fā)現(xiàn)不及時,導(dǎo)致大量尾礦泄漏,將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,對水源、農(nóng)作物等造成危害。
3、安全管理和安全技術(shù)對策和措施
制定有針對性、可操作性和經(jīng)濟(jì)合理性的安全對策和措施,控制和消除尾礦庫潛在的主要危險有害因素,預(yù)防尾礦庫事故發(fā)生,提高尾礦庫的安全程度和安全管理水平。
3.1安全管理對策和措施
根據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》等法律、法規(guī)的規(guī)定,建立健全安全管理機(jī)構(gòu)和安全管理制度,配備安全管理及尾礦庫技術(shù)管理人員,制訂以單位主要負(fù)責(zé)人為第一責(zé)任人的各級安全管理人員責(zé)任制和崗位技術(shù)培訓(xùn),尾礦工作為特種作業(yè),必須做到持證上崗。在尾礦庫建設(shè)中,必須請具有與尾礦庫等別相應(yīng)資質(zhì)的安全評價機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)施工、監(jiān)理,并嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)項目安全設(shè)施“三同時”的規(guī)定以及設(shè)計審查審批和竣工驗收,確保施工質(zhì)量,消除在建設(shè)中埋下隱患。在日常安全管理中,必須保證尾礦庫安全措施資金的投入,嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)管理制度,實行班組日查、車間月查、礦(公司)季查及安全專項檢查相結(jié)合的安全檢查制度,對查出的隱患按“四定”原則及時整改到位,把事故消除在萌芽狀態(tài)。
尾礦庫作為一個重大危險源,還必須制定相應(yīng)的事故應(yīng)急預(yù)案,與當(dāng)?shù)卣爸車用窦訌?qiáng)溝通,教育周圍居民如何避險和防范尾礦庫事故,讓周圍居民共同維護(hù)尾礦庫安全設(shè)施,構(gòu)筑尾礦庫與當(dāng)?shù)丨h(huán)境、居民的和諧。
在尾礦庫安全監(jiān)督管理中,各級安全生產(chǎn)綜合監(jiān)督管理部門必須依照《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》、《尾礦庫安全生產(chǎn)監(jiān)督管理規(guī)定》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》等,認(rèn)真履行安全生產(chǎn)法律、法規(guī)賦予的安全監(jiān)督管理職責(zé),切實加強(qiáng)對尾礦庫重大危險源的安全監(jiān)督管理,做到“有法必依,執(zhí)法必嚴(yán)”。同時,加強(qiáng)對安全生產(chǎn)中介機(jī)構(gòu)的監(jiān)督管理,杜絕虛假的安全條件論證、安全評價、設(shè)計審查和竣工驗收,堅決查處安全生產(chǎn)違法行為,依法追究安全生產(chǎn)事故責(zé)任。
3.2安全技術(shù)對策和措施
針對尾礦庫危險源的特殊性,制定技術(shù)性安全對策和措施,消除和減弱危險有害因素對尾礦庫安全構(gòu)成的威脅,是防止尾礦庫事故發(fā)生的關(guān)鍵。
3.2.1尾礦庫設(shè)計建設(shè)安全技術(shù)對策
尾礦庫的設(shè)計建設(shè)和重大改擴(kuò)建工程,必須請有相應(yīng)資質(zhì)單位設(shè)計、施工、監(jiān)理,并嚴(yán)格遵守《尾礦庫安全生產(chǎn)監(jiān)督管理規(guī)定》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》以及《尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》等法律、法規(guī)及相關(guān)規(guī)程的規(guī)定和要求。建設(shè)單位必須嚴(yán)格按設(shè)計落實投資和建設(shè),在設(shè)計建設(shè)過程中,必須達(dá)到“三同時”的規(guī)定。其安全設(shè)計必須經(jīng)相應(yīng)的安全監(jiān)督管理部門審查批準(zhǔn);竣工后,必須經(jīng)相應(yīng)的安全監(jiān)督管理部門經(jīng)收合格方可投入使用。
3.2.2尾礦庫技術(shù)管理對策
(1)嚴(yán)格按照《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》和《尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行尾礦庫安全技術(shù)管理,按設(shè)計文件的要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)范做好尾礦濃縮分級、放礦筑壩、回水排水、防洪渡汛、抗震等檢查和監(jiān)測。在尾礦庫堆積使用到設(shè)計總壩高的1/2~2/3時,對尾礦堆積壩進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和穩(wěn)定性分析。
(2)上游式尾礦堆積壩采取壩前均勻分散放礦,確保粗顆粒尾礦沉積于壩前,細(xì)顆粒尾礦排至庫內(nèi),以確保壩良好的滲透性和穩(wěn)定性,并確保沉積灘坡度及長度符合設(shè)計要求,同時防止礦漿橫向流動沖刷子壩內(nèi)趾或壩體。
(3)嚴(yán)格按設(shè)計要求堆筑后期壩內(nèi)外坡,保證每期子壩的堆筑質(zhì)量,加強(qiáng)放礦管理,確保后期堆積壩均勻上升,避免壩軸線兩端高差過大,并做到干灘與庫內(nèi)水邊線盡可能平行于壩軸線,使得最小干灘長度滿足安全要求。
(4)做好后期壩防滲排水工作。按設(shè)計要求在堆積壩內(nèi)埋設(shè)排滲管網(wǎng),在壩肩修建截洪溝,降低壩體浸潤線,防止山洪沖刷壩體,并定期開展浸潤線觀測,發(fā)現(xiàn)異常,認(rèn)真分析,必要時采取相應(yīng)措施。
(5)對上游式尾礦規(guī)程壩外坡面采取覆蓋壩坡并植草,下游坡面修建排水溝、人字溝,防止雨季壩面拉溝,秋冬季砂塵飛揚。
(6)做好尾礦庫水位控制和防洪渡汛。每年汛期前根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)洪演算,在確保滿足設(shè)計洪水頻率調(diào)洪庫容和安全超高及安全灘長的前提下,汛期時盡量低水位運行,并加強(qiáng)對排水泄洪搶險物資,做好事故應(yīng)急技術(shù)措施預(yù)案,開展應(yīng)急救援演練。
(7)對庫區(qū)環(huán)境加強(qiáng)監(jiān)測和檢查,及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害對尾礦庫安全構(gòu)成的威脅。
(8)做好尾礦庫設(shè)計、施工、監(jiān)理和技術(shù)改造以及日常管理觀測等原始數(shù)據(jù)資料的整理歸檔工作,實施尾礦庫回水利用及廢水達(dá)標(biāo)排放,保護(hù)尾礦庫周圍環(huán)境。
4、結(jié)語
通過對尾礦庫危險有害因素進(jìn)行分析,各級安全管理人員在安全生產(chǎn)監(jiān)督管理中必須做到重點防范,務(wù)必牢記歷史上發(fā)生的尾礦庫重、特大事故所造成巨大損失和人員傷亡的教訓(xùn),做到警鐘長鳴,切實履行監(jiān)督管理職責(zé),認(rèn)真貫徹執(zhí)行《中華人民和國安全生產(chǎn)法》和《尾礦庫安全生產(chǎn)監(jiān)督管理規(guī)定》及《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》等法律、法規(guī),把尾礦庫的各項安全管理和技術(shù)措施落到實處,確保尾礦庫永久安全。
