尾礦庫安全隱患及治理措施

馬玄恒 鄭衛琳 陳曉博 盧 星 韓 玙

(1.陜西冶金設計研究院有限公司；2.西安理工大學水利水電學院)

尾礦庫安全隱患及治理措施

馬玄恒1鄭衛琳1陳曉博1盧 星1韓 玙2

(1.陜西冶金設計研究院有限公司；2.西安理工大學水利水電學院)

尾礦庫是一個具有高勢能的、潛在泥石流災害的固體源，各種自然和人為的不利因素會使尾礦庫產生不同程度的安全隱患，如不及時治理，將會危及尾礦庫下游居民人身安全威脅和財產損失。以上游法尾礦庫為例，在分析產生尾礦庫安全隱患成因的基礎上，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，其中多項治理措施已經在部分尾礦庫的隱患治理中得到了應用，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源，由筑壩攔截谷口或圍地構成，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]。尾礦庫在長達數十年的運行期間及閉庫后，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、不及時采取合理治理措施，輕則尾礦泄漏，造成環境污染；重則潰壩，給當地的工農業生產以及下游人民生命財產造成巨大的損失和災難。國家高度重視尾礦庫安全生產工作，加強尾礦庫安全生產和隱患治理工作意義重大[2]。

目前國內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。依據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。論文重點以上游法尾礦庫為例，梳理尾礦庫常見的安全隱患，并結合多年的工作經驗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。

(1)歷史遺留問題。建于20世紀八九十年代的大多數中小型尾礦庫，由于早期設計不完善、建設標準低、堆放不科學等歷史問題，再加上尾礦庫的長年持續運行和疏于管理，不少尾礦庫存在各種安全隱患。

(2)安全管理機制不健全[3]。本世紀初十余年間，隨著礦業的迅猛發展，各地密集建設了大量尾礦庫，工程設計水平及施工質量有待提高，且部分企業對尾礦庫的安全危害性認識不足，尾礦排放不規范，日常監測、維護不到位，部分尾礦庫逐漸產生了不同程度的安全隱患。

(3)企業重視度不足。部分選礦廠為追求短期效益，超設計規模投礦運行，使得尾礦庫堆積上升速度高于設計指標；有些企業盲目加高、擴容，使許多尾礦庫不堪重負，進而出現安全隱患，甚至導致尾礦庫潰壩，造成重大生命財產損失。如2006年4月30日，陜西省鎮安縣某黃金礦山在對其尾礦庫實施第六期加壩擴容施工過程中，導致壩體垮塌，造成17人死亡，直接經濟損失490余萬元。

(4)尾礦庫選址不合理。“頭頂庫”是指下游1.0 km(含)范圍內存在居民點或其他重要設施的尾礦庫[4]。尾礦庫初期選址時隔不久未考慮對下游居民的影響，或后期運行中疏于管理、協調，在尾礦庫周邊或下游逐漸出現了居民點或其他重要設施，使得很多尾礦庫淪為“頭頂庫”，潰壩事故引發的重特大事故概率高。據初步統計，自新中國成立以來，“頭頂庫”發生潰壩事故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公司“9·8”特別重大尾礦庫潰壩事故，造成281人死亡，直接經濟損失達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，國際經濟持續低迷，連續多年增長乏力，部分礦山企業被迫停產或轉讓，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，出現排洪系統擁堵等一系列安全問題，成為重大危險源。

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較為嚴重后果的安全隱患主要集中在尾礦庫的初期壩、排洪系統、尾礦堆積壩等幾方面。

(1)尾礦庫初期壩安全隱患不加治理，輕則可導致尾礦泄漏，環境污染；重則初期壩滑塌，進而潰壩。初期壩的安全隱患主要表現為：①尾礦庫的建設沒有經過設計或者采用無相應資質的設計成果，初期壩的安全度不滿足要求；②尾礦庫建設時沒有嚴格按照設計圖紙施工，建筑材料或初期壩的相關參數不符合規定，致使壩體處于不安全的運行狀態；③尾礦庫經過多年運行，初期壩已經出現滲透破壞或者遭遇地震、崩塌、采石等，導致尾礦庫產生裂縫、局部變形、坡面鼓起等問題。

(2)尾礦庫排洪系統的安全隱患可導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。排洪系統的安全隱患主要表現為：①工程設計時的水文計算有誤，如匯水面積、洪水流量、安全超高、調洪能力等不準確，給后期尾礦庫的安全運行埋下隱患；②排洪隧(涵)洞、溢洪井、排洪斜槽、攔洪壩等防洪建構筑物的尺寸偏小，進流能力或過流能力不足，無法及時排泄庫內的洪水，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、潰壩的風險；③排洪隧(涵)洞、溢洪井、排洪斜槽、攔洪壩等防洪建構筑物施工質量差，出現了沖刷嚴重、裂縫和局部變形等結構破壞的癥狀。

(3)尾礦庫堆積壩安全隱患可直接引發尾礦庫潰壩事故。堆積壩的安全隱患主要表現為：①企業為存放更多的尾礦、增加尾礦庫經濟效益，堆積壩的實際堆積坡度遠遠大于設計坡比，使得尾礦庫堆積壩壩坡的抗滑安全系數不足，產生滑坡風險增大；②企業為追求短期經濟效益，超設計規模投礦運行，使得尾礦堆積壩的上升速度過快，形成較大的滲透水壓力，對壩坡的抗滑穩定極為不利；③企業為滿足尾礦澄清或回水需要，尾礦庫內長期保持高水位，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、滑坡的危險性；④尾礦庫排滲設施不到位或效果不佳，庫內浸潤線過高，使堆積壩坡面局部出現管涌或沼澤化，降低了堆積壩的穩定安全系數；⑤堆積壩局部壩面由于亂采亂挖，破壞了壩面的護坡，使壩面出現沖溝，遇到較強的降雨，極易引發泥石流；⑥有些尾礦庫位移觀測、浸潤線觀測等設施缺失或失效，無法適時量化判斷尾礦庫的運行狀態，不能及時發現尾礦存在的安全隱患。

(4)隨著經濟的發展和山區移民搬遷的推進，尾礦庫的周邊特別是尾礦庫的下游，居民、廠區、道路等重要設施逐年增加，使得許多尾礦庫成為了“頭頂庫”。據統計，截至2015年底，全國有“頭頂庫”1 400多座。由于“頭頂庫”距離下游居民點以及其他設施較近，尾礦庫一旦出現險情，應急時間非常短，下游居民撤離和主要設施轉移的難度很大。一旦發生潰壩事故，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。根據不同的場地條件、初期壩壩型、初期壩的安全程度等，結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行治理。

(2)對原有排洪系統進行加固或新建排洪系統。對部分有安全隱患的建構筑物進行加固或改擴建，使整個系統達到安全運行狀態；如果現有的排洪系統整體存在的問題嚴重或者已經報廢，則需要廢棄并封堵原有排洪系統，選擇合理的位置、形式新建符合現行規范、達到安全運行標準的、確保尾礦庫防洪安全的排洪系統。

(3)對堆積壩采取工程措施。針對壩坡滲水出逸問題，企業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際坡比過陡、安全系數不足、有產生滑坡風險的堆積壩，可進行削坡或者上部削坡、下部反壓相結合的措施處理，使外坡坡比保持在安全的范圍內。

(4)“頭頂庫”的治理措施。國家安全監管總局在“關于印發《遏制尾礦庫“頭頂庫”重特大事故工作方案》的通知(安監總管一〔2016〕54號)”中有較為詳細的論述，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行[5]。

4 結 語

針對國內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，企業在尾礦庫安全隱患治理時可進行合理的工程運用，采用一種或幾種并用的方式治理尾礦庫的安全隱患，在進一步提高尾礦庫安全技術水平的同時，保護周邊環境和人民生命財產安全。

[1] 孫 麗，李啟月，朱旭波.FAHP法在尾礦庫安全性評價中的應用[J].礦業研究與開發，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].礦業研究與開發，2007，27(4)：73-75.

[4] 馮煜彪，劉彥賓，賀富領，等.洛陽某地尾礦庫隱患治理現狀[J].采礦技術，2010，10(5)：57-59.

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

2016-10-17)

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