中澳尾矿库全生命周期安全管理对比分析*

李全明 张 红 李 钢

(1.中国安全生产科学研究院；2.华北科技学院)

·经济·管理·

中澳尾矿库全生命周期安全管理对比分析*

李全明1,2张 红2李 钢1

(1.中国安全生产科学研究院；2.华北科技学院)

2007年以来，我国持续开展尾矿库专项整治和综合治理行动取得明显成效，尾矿库总量降低至8 869座，其中“头顶库”仍有1 425座。在总结1961—2015年世界发生的主要尾矿库事故基础上，系统分析了尾矿库事故类型和原因；从中澳两国尾矿库基本情况、法规标准情况、尾矿库全生命周期安全管理流程、尾矿库重要参数设计标准、尾矿库施工要求、尾矿库运行管理、闭库要求7个方面，对比分析了我国和澳大利亚尾矿库安全管理的特点和差异，在此基础上，提出了完善我国尾矿库全生命周期安全管理的对策。

中澳尾矿库 安全管理 全生命周期

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成、用以贮存金属非金属矿山矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所[1]。尾矿库是具有高势能的重大危险源，一旦发生事故，会造成人员伤亡和严重的经济损失。近年来，全球尾矿库事故频发，按照尾矿库全生命周期(设计、建设、运行、闭库及销库)的划分，尾矿库事故不仅发生在运行阶段，其他阶段(施工和闭库)也时有发生。1972年2月26日，美国西弗吉尼亚州发生尾矿库溃坝事故，尾矿倾泻量高达50万m3，波及下游27 km，造成125人死亡，经济损失6 500万美元；2015年缅甸一已闭库的尾矿库发生溃坝事故，造成113人死亡。因此，针对尾矿库这一特殊安全设施，必须强化全生命周期的安全监管，才能有效遏制尾矿库事故发生。

1 1961—2015年世界尾矿库事故统计及分析

1961—2015年世界发生的尾矿库较大事故[2]起数及死亡人数统计见图1、图2。在统计的时间域内，世界尾矿库较大事故并未显示出明显的下降趋势，尽管每年发生的尾矿库事故总量不像矿山灾害类型总量大，但每次事故造成的人员伤亡、财产损失及环境污染是惨痛的。世界各国都比较重视尾矿库的安全管理，但进入21世纪以来，尾矿库事故仍然没有得到完全控制，尾矿库事故均时有发生。

图1 世界尾矿库较大事故起数分布

图2 世界尾矿库较大事故死亡人数统计

世界尾矿库事故不仅在发展中国家发生，美国等发达国家较大尾矿库事故也时有发生。通过分析较大尾矿库事故致灾因素(图3)可知，在历年尾矿库事故中，滑坡及漫顶是尾矿库事故的主要原因，占比高达65%，其次是地震、管道破坏等。因此，减少滑坡和漫顶致灾因素是遏制尾矿库事故的关键。

图3 尾矿库主要事故原因统计

漫顶多数由暴雨引发洪水所致，主要受尾矿库的防洪标准和调洪库容影响；滑坡多由坝体强度降低所致，受尾矿坝自身安全系数和强度影响；地震破坏主要受尾矿库抗震能力影响。在尾矿库生命周期中，适宜的坝体选址和设计是保证尾矿库安全度的基础，在满足设计要求的同时，施工质量的好坏决定设计标准能否被严格执行，也决定了坝体最终的使用年限。设计和施工贯穿尾矿库的整个生命周期，直接影响坝体后期运行和闭库。

2 中澳尾矿库基本情况

2.1 澳大利亚尾矿库分布

澳大利亚采矿技术处于国际领先，尾矿库主要集中在西澳大利亚州和昆士兰州。据澳大利亚大坝委员会统计，截止到2010年底，澳大利亚大型水库和尾矿库约570座，其中大型尾矿库共47座，具体分布见图4。西澳大利亚州及昆士兰州大型尾矿库共33座，占总量70%，是澳大利亚尾矿库监管的重点地区。

图4 澳大利亚大型尾矿库分布情况

2.2 我国尾矿库分布

2007年以来，由我国国家安全监管总局会同国家发展改革委、环境保护部等六部门开展了尾矿库专项整治和综合治理行动，取得显著成效[3-4]。截至2015年底，全国已全面消除危库、险库，正常库比例达到95.5%，比2008年提高了34%。但是，尾矿库总量依然较大(8 869座)，尤其是“头顶库”(指下游1 km左右有居民或重要设施的尾矿库)安全风险逐渐增大。据统计，截至2015年底，全国仍有“头顶库”1 425座(图5)。

图5 中国尾矿库“头顶库”分布情况

我国尾矿库数量明显高于澳大利亚。澳大利亚尾矿库大都库容大，建成后可以为一个地区矿山企业提供常年服役。由于历史原因，我国矿山企业大都自己选址建坝，坝高库容小的特点比较明显，我国尾矿库安全管理难度高于澳大利亚。

3 中澳尾矿库法规标准

3.1 澳大利亚尾矿库法规标准

澳大利亚尾矿库的立法工作主要由各州矿业部门负责。西澳大利亚州矿产能源部(DME)先后通过《矿业法》(1978)、《矿业法规程》(1981)、《矿山安全检查法》(1994)、《矿山安全检查条例》(1995)4部法规，用以监管尾矿处理过程中的安全和环境问题。为提高尾矿库的管理工作，又出台了3套指导手册：《尾矿开发操作指南》(DME1998)、《尾矿贮存安全设计运行标准》(DME1999)、《尾矿设施—水质保护准则第2期》(DME2000)。维多利亚州由矿产石油部(MPD)负责本州及近海和联邦水域的矿石、石油和采掘业以及《矿产资源开发法》(1990)和《采掘业发展法》(1995)的管理工作。2003年维多利亚州出版了尾矿设施管理文件(DPI2003)。昆士兰州尾矿库管理是依据《环境保护法》中《勘探和采矿业环境管理技术指南》的条例执行，该条例包含了本州及其他州关于尾矿管理和水资源管理的具体政策。2010年6月，新南威尔士州大坝安全委员会发表的《指导意见表》涵盖一系列与大坝安全方面相关的内容，特别涵盖了尾矿坝的相关内容。2007年，澳大利亚政府出版了《尾矿管理手册》。

3.2 我国尾矿库法规标准

我国尾矿库是由国家和地方政府安全生产监督管理部门以立法的形式强调对尾矿设施的安全监管，在国家机关制订相关法律法规的基础上，由各省、自治区、直辖市根据本行政区域内实际需要和具体情况，制定和公布适应性的地方法规，企业在不违背国家和地方相关法律法规的情况下，可制定适应自身生产安全需要的企业标准。目前我国在尾矿库设计、建设、运行及安全监管等方面均制订了相关的法规标准。尾矿库需要遵守的基本法律法规有《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国矿山安全法》、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》。尾矿库工程设计和建设方面主要有《尾矿设施设计规范》、《尾矿设施施工及验收规程》、《尾矿库安全技术规程》等。

4 中澳尾矿库全生命周期安全管理流程

4.1 澳大利亚尾矿库全生命周期安全管理流程

澳大利亚尾矿库全生命周期管理工作主要分为三部分：①进行矿藏量和周边地质环境、水资源的信息输入，明确矿山的储藏量和地理位置；②尾矿库管理程序，包含可行性研究报告、计划、设计和运行四大过程，清晰地阐述了矿山开发期间尾矿库从前期规划到最终闭库各个流程及相关责任主体；③闭库后尾矿再利用，考虑尾矿的可持续发展策略，应经监察部门和利益相关者同意。澳大利亚尾矿库全生命周期管理流程见图6。

图6 澳大利亚尾矿库全生命周期流程

4.2 我国尾矿库全生命周期管理流程

我国尾矿库全生命周期管理从时间上可以分为3个阶段[5-6]：①矿山开发阶段，包括矿山开发前的决策阶段及后期的设计、施工、运行3个阶段，其中矿山建设工程的安全设施必须满足“三同时”的要求，即和主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用；②尾矿库管理阶段，包括尾矿库设计前的准备工作以及尾矿库设计、运行和最终闭库；③资料归档及尾矿再利用阶段，尾矿库闭库后，尾矿库安全管理过程中涉及的工程建设档案、生产运行档案和闭库及闭库后再利用档案需归档，尾矿库再利用主要包括绿化和复垦。

5 中澳尾矿库设计要求

5.1 澳大利亚尾矿库设计要求

通过模拟尾矿库溃坝，根据溃坝后对人口、环境、经济等影响的严重程度，将尾矿库分为低、中、高和极高4个等级。在设计过程中，根据尾矿库等级进行参数选择。尾矿库设计内容主要包含：①设计概念(理念)及设计参数，如溢洪道设计、防洪标准、排渗、抗震设计等内容；②应急预案。

澳大利亚尾矿库防洪标准见表1，坝体安全系数标准见表2。

表1 澳大利亚尾矿库防洪设计标准

表2 尾矿库不同加载条件下安全系数

澳大利亚尾矿库的防洪设计标准主要按照年概率进行计算，此外在尾矿库设计阶段还要求建立水平衡模型，并考虑最终闭库。

5.2 我国尾矿库设计要求

我国尾矿库分设计等别和安全度2种。设计等别根据尾矿库的库容和坝高分为一等、二等、三等、四等、五等，一等库级别最高，五等最低。安全等级根据尾矿库防洪能力和坝体稳定性分为危库、险库、病库、正常库。我国尾矿库设计内容主要包括：①安全运行控制参数，如设计最终堆积高程、最终坝体高度、总库容、库内控制的正常水位、调洪高度等内容；②安全设施设计，如库区存在的安全隐患及对策、初期坝和堆积坝的稳定性分析、安全管理要求等内容。我国尾矿库设计标准主要根据尾矿库的库容和坝高等级进行选择，见表3。

5.3 分析比较

从对比结果可知，澳大利亚尾矿库的设计分级除考虑坝高和库容因素外，还考虑了尾矿库可能发生事故造成的风险，将尾矿库分为低、中、高及极高4个等别，不同于我国划分的5个等别。

表3 我国尾矿库安全设计标准

针对每个等别，澳大利亚在洪水设防标准上对风险高和极高的尾矿库采用最大可能洪水的最高设计标准；坝体稳定安全系数大都采用1.5。这两个最重要的指标高于我国的设计标准，值得我国学习和借鉴。

6 中澳尾矿库建设管理要求

6.1 澳大利亚尾矿库建设管理要求

本文利用2010～2017年21个国家和地区相关数据对经济政策不确定性与创新产出关系进行了实证研究。结果发现，经济政策不确定性与创新产出显著负相关，这一结果支持经济政策不确定性的创新抑制假说。进一步研究还发现，经济政策不确定性的提高主要导致商标等无形资产、创意产品与服务的显著减少，但对知识创造和知识扩散没有产生显著影响。另外，经济体的人力资本投资与开发能够削弱经济政策不确定性对创新产出的抑制作用。

澳大利亚尾矿库施工管理方式分为业主自主施工、承包商施工、业主和承包商共同施工。施工过程中，现场需设置责任工程师，负责施工现场监管和认证，原则上责任工程师应由该项目的设计工程师担任，若条件不满足，责任工程师与设计工程师需有相应限定关系以满足双方互动要求，确保设计意图的实现。施工期间所有设计变更必须由设计工程师批准，并通过文件或注释、修订施工图纸实现。施工过程中应有质量保证计划和质量控制措施，质量控制应由责任工程师执行，或交由有资质的单位将监测结果报给责任工程师，及时跟踪检查质量，在必要条件下根据现场实际情况进行调整。承包商施工管理结构见图7，业主自主施工结构见图8。

图7 澳大利亚承包商施工管理结构

图8 澳大利亚业主施工管理结构

从图7、图8中可以看出，矿山企业是尾矿库的所有者和构造者以及工程师的客户端，承包商接受矿业公司和责任工程师的监督，团队的大小主要受项目的大小和复杂性控制。

6.2 我国尾矿库建设管理要求

我国尾矿库施工主要采用招投标的方式，选定具有资质的承包商，施工过程中，由业主委托有资质的监理单位进行现场监督和认证，并派遣甲方相关人员驻场监督。

施工期间所有变更均由设计工程师批准，以变更通知单或注释、修订图纸形式由业主交给监理单位，再由监理单位监督承包商实施，重大设计变更需要经过尾矿库原审查单位重新审查。质量保证计划由施工方负责编撰，并及时跟踪检查，结合实际情况进行调整。质量控制中待检测的试样应由相应有资质的单位进行检测，出具检测报告并上报监理工程师。我国承包商施工管理结构见图9。

图9 我国承包商施工管理结构

7 中澳尾矿库运行期检查要求

澳大利亚尾矿库自施工完成后，企业开始日常检查和维护。政府和咨询机构依据不同风险等级开展常规检查和专项检查，具体检查要求见表4。

表4 澳大利亚尾矿库检查类型和频率

8 中澳尾矿库闭库要求

澳大利亚尾矿库闭库和复垦计划在全生命周期前期阶段进行评估，作为初始项目开发的一部分，包含在项目可行性的经济、社会和环境分析中。闭库计划是动态管理计划，随着项目开发、设计、建设、运营等过程进行定期审查和更新。尾矿库闭库计划主要解决最终地貌及与坝体和库区几何关系，土方工程规划和施工，尾矿覆盖类型，极端环境可能造成的后果(干旱、洪水、火灾、地震)，结构、岩土完整性等问题，以保证闭库后，尾矿坝可以应对设计年限延长期间遇到的潜在风险，澳大利亚尾矿库延长时间可能是1 000 a或更长。

我国尾矿库闭库前需委托具有相应资质的评价机构进行尾矿坝、尾矿库防洪能力及安全度等内容的安全评价。安全评价结束后，再委托相关设计单位进行闭库设计。闭库前安全评价和闭库设计时间均为闭库前1年。我国尾矿库闭库设计主要包括尾矿坝整治和排洪系统整治，以确保尾矿库防洪能力和尾矿坝稳定性满足相关规定要求，维持尾矿库闭库后长期安全稳定。但我国尾矿库闭库一般都在运行后期才考虑，需要学习澳大利亚做法，在尾矿库建设初期即考虑尾矿库闭库方式方法。

9 提高我国尾矿库管理水平的对策

由于我国存在尾矿库数量多、安全基础薄弱、“头顶库”占比高等特点，在尾矿库法规标准体系建设、安全监测要求等方面优于澳大利亚，但以下几个方面应该借鉴和学习澳大利亚的做法和经验：

(1)进一步强化尾矿库全生命周期监管，在尾矿库设计中考虑尾矿库闭库和销库环节，完善尾矿库闭库和销库法规标准，实现尾矿库全生命周期闭环管理。

(2)进一步完善尾矿库等别划分方法，5个等别尾矿库的划分也应考虑尾矿库的安全和环境风险。

(3)提高尾矿库防洪和坝体稳定安全系数的设防标准，建议考虑最大可能洪水和1.5安全系数2个指标。

(4)强化尾矿库运行期和闭库后安全监督检查的技术水平，提高我国尾矿库专业化管理水平。

(5)加强对国外发达国家法规标准调研和学习，充分吸收其他国家尾矿库管理中的先进经验和技术。

[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：国家安全生产监督管理总局，2006.

[2] 吴宗立,梅国栋.尾矿库事故统计分析及溃坝成因研究[J].中国安全科学学报，2014，24(9)：70-76.

[3] 谢旭阳,王云海,张兴凯,等.我国尾矿库数据库的建立[J].中国安全生产科学技术，2008，4(2):53-56.

[4] Hardy A L,Beeton R J S.Sustainable tourism or maintainable tourism:Managing resources for more than average outcomes[J].Journal of Sustainable Tourism,2001,9(3):168-192.

[5] Mchaina D M.Environmental planning considerations for the decommissioning,closure and reclamation of a mine site[J].International Journal of Surface Mining,Reclamation and Environment,2001,15(3):163-176.

[6] Jordan G.Sustainable mineral resources management:From regional mineral resources exploration to spatial contamination risk assessment of mining[J].Environmental Geology,2009,58(1):153-169.

Comparison Analysis of Safety Management of Tailings Ponds Life Cycle in China and Australia

Li Quanming1,2Zhang Hong2Li Gang1

(1.China Academy of Safety and Science & Technology;2.North China Institute of Science & Technology)

Since 2007,the remarkable results is achieved by continuous conducting the special rectification and comprehensive management of tailings in China,the total amount of tailings ponds is reduced to 8 869,among them,the number of "head-top tailings ponds" is still 1 425.Based on summarizing the main tailings ponds accidents all over then from from 1961 to 2015,the types and reasons of the tailing ponds are analyzed systematically.Besides that,comparison analysis of the characteristics and differences between China and Australia is conducted from the seven aspects of basic situation of tailings ponds,regulations and standards,full lifecycle safety management process of tailings ponds,design standards of the important parameters of tailings ponds，construction requirement of tailings ponds,operation and management of tailings ponds and close requirement of tailings ponds,based on the above analysis results,the countermeasures about improving the full lifecycle safety management of tailings ponds in China are proposed.

Tailings ponds of China and Australia,Safety management,Full lifecycle

*国家自然科学基金项目(编号：71373245)。

2016-09-18)

李全明(1979—)，男，教授级高级工程师，博士，100012 北京市朝阳区北苑路32号甲1号楼。