刘 婷 朱远乐
(1.长沙矿山研究院有限责任公司;2.金属矿山安全技术国家重点实验室)
尾矿库是非煤矿山企业的重大危险源之一,近年来,尾矿库的安全运行问题,引起了人们的高度重视。无主尾矿库(无业主、废弃不用的尾矿库)作为尾矿库的一部分,近年来受到国家的大力关注。为全面推进无主尾矿库隐患治理工作,国家安全监管总局办公厅联合国家发展改革委办公厅,下发了《关于报送无主尾矿库隐患综合治理项目实施方案的通知》,以便全面推进无主尾矿库隐患治理工作。
为加快推进湖南省无主尾矿库的治理工作,湖南省安全生产监督管理局下发了《湖南省安全生产委员会办公室关于加快推进无主尾矿库隐患综合治理的通知》,以促进湖南省无主尾矿库的治理。
通过对湖南省无主尾矿库总体情况的调研以及大量无主尾矿库治理案例的总结和分析,得出湖南省无主尾矿库大多是小型尾矿库(即指在《尾矿库安全技术规程》(AQ 2006—2005)中规定的五等库,库容小于100 万 m3,坝高小于 30 m[1]),且具有以下几个特点。
(1)尾矿库建设时无正规设计。尾矿库的建设应遵循先勘察设计,后施工建设,验收合格后再投产运行的程序进行。但尾矿库绝大部分建于2004年以前,多数企业领导对尾矿库的认识片面,认为尾矿库只是企业的一个附属设施,不会产生多少经济效益,甚至认为小型尾矿库不会存在大的事故隐患,即使有也不会造成严重的事故后果[2]。因此,大多数尾矿库都是由企业凭经验自主设计施工,为尾矿库投入使用后的安全运行埋下了事故隐患。目前,由于大部分企业已整体关闭破产,尾矿库闲置,长期无人管理,成为无主尾矿库。
(2)初期坝设计与施工不规范[3]:①从设计方面而言,尾矿库初期坝最常见的是透水堆石坝,其次则是选用当地常见的土料碾压构成的土坝,这两类初期坝占总量的90%,具有很强的代表性,但大多数尾矿库都是由企业自主设计施工,未按《尾矿库设计手册》设计,造成初期坝坝体参数达不到设计要求的最小内外坡比及顶宽;②从施工方面来看,尾矿库大多是由当地居民施工建造,无施工资质,特别是堆石坝所用的材料及土坝的碾压密实度等相关参数均未通过试验,全都参照相关经验,施工质量无法得到保证,特别是无主尾矿库,在长期无人管理的情况下,堆石坝存在坝体表面风化,土坝坝体表面风化、开裂等现象。
(3)堆积坝堆筑不规范。采用上游法堆筑,但普遍存在堆积坝坝坡过陡现象,且有些堆积坝坡面未用土石覆盖,尾砂裸露,甚至有些堆积坝出现滑坡现象;采用坝前集中放矿而非均匀放矿方式,放矿管伸入库内的长度及距离滩面高度均不符合要求;尾矿浆冲刷坝内坡并沿坝内坡脚流动,在沉积滩上形成大量矿泥沉积,严重影响了堆积坝体的稳定性[4]。
(4)排洪设施不健全。①部分尾矿库因库容不大,且企业管理人员防洪意识淡薄等原因,导致未设置排洪设施;②部分尾矿库排洪设施尺寸偏小,不足以排泄库内暴雨积水;③因尾矿库长期无人管理,年久失修,护砌变形、破损、断裂和磨蚀,或因自然灾害(山体滑坡、地震等)造成其堵塞严重,导致排洪系统失效。
(5)滩面不平整及粉尘污染。由于历史上的种种原因,居民于尾矿库干滩上挖砂卖后留下大坑,或库内滩面极不平整、无坡度,常形成库内积水坑,不利于库内排洪。
尾矿库长期无人使用,且未经过闭库程序,尾矿库干滩面积较大,容易扬起大量的粉尘,含有大量石英的粉尘污染尾矿库周围的大气环境,附近居民长期吸入粉尘会导致矽肺病;其次粉尘进入土壤还会造成土壤沙化,降低耕地的质量,不利于植物生长,影响周边居民生产、生活[5]。
(6)周边环境复杂。湖南省无主尾矿库大多是山谷型尾矿库,若尾矿库周边山体较陡、岩石松散、表层裸露,则在暴雨洪水作用下引发山体滑坡或泥石流,冲击坝体或堵塞尾矿库排洪设施,后果严重;而一部分尾矿库因年代久远,周边环境发生改变,如人类活动加剧等,居民在尾矿库上游砍伐树木,库内搭建违章建筑,坝面、滩面种植蔬菜,库内放牧等作业,破坏了尾矿库周边环境及坝体,对尾矿库构成危害。
(7)管理缺失。以前的尾矿库管理人员水平低,大多没有经过安全技术培训,普遍缺乏全面、系统的尾矿库安全管理专业知识,仅仅是通过积累或参照别人的经验进行尾矿库的管理和作业,尾矿库的日常生产管理水平差[6]。后尾矿库因企业整体关闭破产,尾矿库闲置,长期无人管理,未对其进行维护,致使其出现问题(如排洪系统淤堵)未及时处理,进而有些转化为事故灾害,造成严重的后果。
针对尾矿库存在的以上安全隐患,必须采取强有力的措施积极治理,提高其安全性,彻底消除隐患,改善周边环境,保障下游人民群众的生命财产安全和社会稳定。
(1)全面勘察。因尾矿库无勘察设计、无正规施工队伍施工,具体的施工情况不明,故需对尾矿库做一次全面的勘察,特别需详细勘察尾矿库坝体、排洪系统、尾砂分层及参数。
(2)初期坝加固。虽然尾矿库初期坝大多为堆石坝及土坝,坝体材料不同,但普遍存在坝体下游边坡较陡,坝体存在不同程度的风化现象。通过理论计算,可以发现坝体参数及坝坡坡比[7]。对初期坝坝体单薄、下游坡较陡、坝体风化、稳定性安全系数不满足规范要求的坝体,可以进行堆石体压坡加固处理,压坡体的高度、宽度及坡比需通过稳定性计算,治理后的坝体稳定性应达到尾矿库所要求的最小安全系数的要求。
(3)堆积坝。对堆积坝坝坡较陡的坝体进行削坡处理,自初期坝坝顶内坡处开始削坡,削坡后堆积坝平均外坡比一般不陡于1∶4.0,削坡后的坝体及未用土石覆盖、尾砂裸露的坝体,均需覆土植草。
(4)排洪设施。①对无排洪系统及排洪设施尺寸偏小的尾矿库,按防洪标准新建排洪系统;②排洪系统掉块、开裂的进行加固处理;③排洪系统已发生严重破损,防洪不可靠的,对其进行有效封堵,并新建防洪系统,封堵施工应在新防洪系统投入正常使用后进行。
(5)滩面。①从库区其他地方有序采出尾砂,逐步将库内挖坑填满;②若库周一侧修建了排水渠道,则坡向于排水渠道一侧,且从滩顶开始向库尾或从库尾向滩顶,将尾砂按不小于1%的坡度整平;③修筑滩面网状排水沟(若库周有排水渠道则排水沟与排水渠道相连),并覆土植草,覆土层厚度一般不小于50 cm。
(6)库区滑坡体。对滑坡体的治理可采取以下4种治理措施:①对尾矿库周边较陡的山体进行削坡处理,削坡后坡比不大于1∶2.0;②对尾矿库周围山体有滑坡现象的山体用挡土墙护坡;③在滑坡体坡脚处用机械挖坑,修建抗滑桩;④在滑坡体顶端修建截洪沟,再在滑坡裂缝处及滑坡体外坡面用混凝土喷浆、抹面,使水不能渗透进滑坡体内[8]。
(7)进库道路。尾矿库一般位于自然山谷中,若无进库道路或进库道路长期无人使用,杂草覆盖,车辆无法通行,使得人员进入尾矿库困难,设备、物资无法进入,治理工作将无法展开。因此必须修建或修整进库道路,既便于治理施工,也便于以后的管理。
(8)尾矿库的管理及应急物质。对无主尾矿库应明确尾矿库今后的安全管理责任主体,管理单位应安排一定数量安全管理人员负责尾矿库管理的具体技术工作,其人员应具备尾矿库安全管理方面的基本专业知识,掌握尾矿库设计文件及有关规定,熟悉国家和部门有关标准、规范及规定等。严禁任何人在尾矿坝和库内乱采、滥挖、违章建筑和违章作业,严禁违章进行废石、废物排入,放牧和开垦等,以免造成溃坝或其他破坏事故,外来人员进入库区需经管理人员同意。
尾矿库应配备所需的应急土工布、防雾探照灯、警示牌、报警器等应急物资,并修建管理房,一旦出现险情,应及时向相关部门、单位报告,并采取果断措施,积极处置,确保下游群众生命财产安全。
无主尾矿库作为尾矿库的一部分,近年来受到国家的大力关注,彻底解决无主尾矿库存在的安全隐患,具有重大的现实意义。
[1] 国家安全生产监督管理总局.AQ 2006—2005 尾矿库安全技术规程[S].北京:煤炭工业出版社,2005.
[2] 李 明,郑怀昌.尾矿库管理模式探讨[J].黄金,2007,28(10):46-49.
[3] 马 敏,王海亮,丁慧哲.小型尾矿坝风险分析[J].安全与环境学报,2006(S1):140-143.
[4] 傅海亭,王 剑,陈启荣,等.金岭铁矿建设无废矿山的实践[J].中国矿业,2001,10(2):74-76.
[5] 冶金工业部矿山司生产处.1988年黑色冶金矿山尾矿库防汛情况通报[J].金属矿山,1989(3):3-5.
[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.尾矿设施设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013.
[7] 王 扬,马 超,赵慧丽.河北省低等级尾矿库安全现状及险库技改对策[J].金属矿山,2010(12):136-139.
[8] 长沙矿山研究院有限责任公司.原湘东钨矿4#尾矿库闭库治理工程施工组织设计[R].长沙:长沙矿山研究院有限责任公司,2009.