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尾礦庫危險有害因素及安全管理對策和措施
  發布日期:2011/5/13 | 點擊次數:3330
 
引言
尾礦庫是貯存金屬和非金屬礦山尾礦或廢渣的場所,是礦產資源利用過程中的一個重要工業設施。同時,貯存著當前技術條件下無法利用或尚未發現利用價值的礦產資源;即在某種意義上,尾礦是重要的二次礦產資源。但是,尾礦庫的服務年限和庫容量達到一定時,將會是重大危險源和環境污染源,既對尾礦庫下游人民生命和財產安全構成威脅,又易造成環境污染事故。因此,確保尾礦庫的安全運行,杜絕環境污染事 故。是尾礦庫安全管理的重要任務。
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的構筑物級別安全監督管理等級(見表1)。
表1 原礦庫等別與構筑物級別安全監督管理等級
等別
全庫容V/萬m3
壩高h/m
構筑物級別
安全監督管理等級
主要構筑物
次要構筑物
臨時構筑物
二等尾礦庫具有提高等別條件
1
3
4
省級安全監督管理
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
省級安全監督管理
省級安全監督管理
省級安全監督管理
地(市)級
據統計,國內大中型礦山尾礦庫約有1500多座,加上不型尾礦庫,總尾礦庫數量超過1000座。如何加強尾礦庫的安全監督管理,國家安全生產監督管理總局制定發布了《尾礦庫安全生產監督管理規定》和《尾礦庫安全技術規程》,對尾礦庫的設計建設、生產運行、安全檢查、安全度、閉庫、再利用、安全評價等方面進行了規范,以預防和減少尾礦庫生產事故,保障人民群眾生命和財產安全。
在尾礦庫安全監督管理中,必須對尾礦庫潛在的危險有害因素進行分析,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保構成的威脅,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損失的因素。尾礦為安全和環境污染事故往往是其潛在的危險因素失去控制而引發的。根據國家標準《重大危險源辨識》(GB 18218-2000)對重大危險的規定,庫容量100萬m3以上的尾礦庫是重大危險源;它一旦發生事故,對下游區域人民的生命和財產及環境將造成巨大災難,后果無法估量。國內礦山尾礦在歷史上曾發生過多起重、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任。
尾礦庫事故的主要表現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、建筑物損毀和環境污染。導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、設計因素、施工因素、管理因素、社會因素、技術因素。在尾礦庫安全監督管理中,直接導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,排洪構筑排洪能力不足,排洪構筑物堵塞,排洪構筑物錯動、斷裂、垮塌,干灘長度不夠,安全超高不足,抗震能力不足,庫區滲漏、崩岸和泥石流,地震,淹溺,雷擊等。
(1)尾礦規程壩邊坡過陡。尾礦規程壩邊坡直接決定其穩定性。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:盲目節省投資,人為改陡坡比;有的堆石壩是用生產廢石進行堆壩,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定。浸潤線從壩外逸出,說明壩坡的穩定性很差,有可能發生滑坡事故。造成浸潤線逸出主要原因有:無排滲設施;排滲設計不合理;排滲設施施工質量不良;排滲設施管理不當。
(3)裂縫。裂縫是尾礦壩較為常見的危險因素。某些細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滑塌的預兆。裂縫的主要原因有:壩基隨載能力不均衡;壩體施工質量差;壩身結構及斷面尺寸設計不當。
(4)滲漏。滲漏是尾礦庫常見的危險因素,會導致溢流出口處壩體沖刷及管涌等多種形式的破壞,嚴重的會導致垮壩事故。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計和施工兩個方面。
設計方面的主要原因有:對壩址的地質勘探工作做得不夠,設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滲的需要;黏土鋪蓋與透水砂礫石地基之間,未設有效的濾層,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度不夠,由于地基不均勻沉陷,導致管身斷裂,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:巖基的強風化層及破碎帶未處理,或混凝土截水墻未按設計要求做到新鮮基巖上;巖基上部的沖積層未按設計要求徹底清理;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,庫內放礦后形成水平滲水帶;土料含砂礫太多,滲透系數大;沒有嚴格按要求控制或及時調整填筑土料的含水量,致使碾壓達不到設計要求的密實度;在分段進行填筑時,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,形成軟弱夾層,成為壩體滲漏的通道;濾水體施工時,由于砂石料質量不好、濾層材料鋪設混亂等,導致濾水體失效,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;對防滲設施養護、維修不善,出現問題后亦未及時進行處理,下游逐漸出現沼澤化,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生貫穿性的橫向裂縫而產生滲漏。
接觸滲漏的主要原因有:基礎清理不好,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量差,或未做截水環(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,節理發育,或有斷層通過;施工取土或庫內存水后由于風浪的淘刷,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。滑坡是尾礦壩最危險的因素之一。較大規模的滑坡,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。有些滑坡是突然發生的;有的是先由裂縫開始,如不及時處理,逐步擴大和漫延,則可能造成垮壩重大事故。
產生滑坡的主要原因有勘探設計和施工兩個方面。在勘探時,沒有查明基礎有淤泥層或其它高壓縮性軟土層,設計時未能采取適當措施;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;設計未采取防滲措施,產生繞壩滲漏,使局部壩體浸潤飽和而引起滑坡;設計中穩定分析所選擇的計算指標偏高,或對地震考慮不夠,排水設計不當等。在施工中,碾壓土壩時,鋪土太厚,碾壓不實,或土壤含水量不合要求,密度沒有達到設計標準等;土壩填筑時沒有嚴格按照施工技術要求,造成施工質量不好;搶筑臨時攔洪斷面和合攏斷,邊坡過陡,填筑質量差;采用風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,影響壩體的穩定性,嚴重時導致決口潰壩。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)排洪構筑物排洪能力不足。排洪構筑物不能及時泄設計頻率暴雨的洪水,導致庫水位升高,安全超高不夠,甚至漫頂潰壩。其主要原因有:設計洪水標準低于現行標準;為節約投資,人為縮小泄洪道斷面尺寸;排洪通道存在限制性“瓶頸”。
(8)排洪構筑物堵塞。排洪構筑物堵塞導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:進水口雜物於積;構筑物垮塌。
(9)排洪構筑物錯動、斷裂、垮塌。排洪構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:無設計或設計不合理;未按設計要求施工;地基不均勻沉陷;出現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。
(11)安全超高不足。庫水位接近壩頂時,干灘面過短,導致上游式尾礦堆積壩浸潤線過高,使壩體處于飽和狀態。其主要原因有:庫水位控制不當;調洪庫容不足;灘頂高程不一;排洪設施能力不足。
(12)搞震能力不足。抗震能力不足會引起庫區或鞏體滑坡;在庫區或壩體附近進行爆破等作業,會對尾礦庫的安全構成威脅。
(13)庫區滲漏、崩岸和泥石流。庫區發生泥石流阻塞截洪溝、排洪系統等造成洪水漫壩;庫區崩岸造成涌浪,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害。它對尾礦庫的破壞是致命性的,強烈地震將導致尾礦壩壩體滑坡、裂縫,排洪構筑物錯位、變形、倒塌,還可能引起庫內水面大波浪沖擊壩頂而造成洪水漫頂垮壩。
(15)淹溺。操作人員在進行添加井蓋板、封井、庫內回水等作業時,不慎墜入水中,將造成人員淹溺事故。
(16)雷擊。護壩人員在雷雨天氣巡壩檢查時,有可能造成雷擊事故,導致人員傷亡。
2.2有害因素
(1)廢水超標排放。尾礦廢水中含有懸浮物、油類、COD和有毒有害元素等,未經處理超標排放,將對環境造成污染。使用尾礦廢水灌溉,直接會導致農作物減產,還可能導致谷物、蔬菜、水果等農產品有毒有害元素超標,人長期食用將導致慢性中毒。
(2)壩面揚砂。尾礦是經破碎磨細選礦后丟棄的礦渣,粒度細,表面干燥無覆蓋時,遇大風將導致尾礦飛揚,形成砂塵,污染環境;人過量吸入,則可能導致塵肺病。
(3)尾礦輸送管道破裂泄漏。輸送管道破裂,若發現不及時,導致大量尾礦泄漏,將造成嚴重的環境污染,對水源、農作物等造成危害。
3、安全管理和安全技術對策和措施
制定有針對性、可操作性和經濟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,預防尾礦庫事故發生,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《中華人民共和國安全生產法》等法律、法規的規定,建立健全安全管理機構和安全管理制度,配備安全管理及尾礦庫技術管理人員,制訂以單位主要負責人為第一責任人的各級安全管理人員責任制和崗位技術培訓,尾礦工作為特種作業,必須做到持證上崗。在尾礦庫建設中,必須請具有與尾礦庫等別相應資質的安全評價機構進行設計、建設施工、監理,并嚴格執行建設項目安全設施“三同時”的規定以及設計審查審批和竣工驗收,確保施工質量,消除在建設中埋下隱患。在日常安全管理中,必須保證尾礦庫安全措施資金的投入,嚴格執行安全生產管理制度,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。
尾礦庫作為一個重大危險源,還必須制定相應的事故應急預案,與當地政府及周圍居民加強溝通,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尾礦庫安全設施,構筑尾礦庫與當地環境、居民的和諧。
在尾礦庫安全監督管理中,各級安全生產綜合監督管理部門必須依照《中華人民共和國安全生產法》、《尾礦庫安全生產監督管理規定》和《尾礦庫安全技術規程》等,認真履行安全生產法律、法規賦予的安全監督管理職責,切實加強對尾礦庫重大危險源的安全監督管理,做到“有法必依,執法必嚴”。同時,加強對安全生產中介機構的監督管理,杜絕虛假的安全條件論證、安全評價、設計審查和竣工驗收,堅決查處安全生產違法行為,依法追究安全生產事故責任。
3.2安全技術對策和措施
針對尾礦庫危險源的特殊性,制定技術性安全對策和措施,消除和減弱危險有害因素對尾礦庫安全構成的威脅,是防止尾礦庫事故發生的關鍵。
3.2.1尾礦庫設計建設安全技術對策
尾礦庫的設計建設和重大改擴建工程,必須請有相應資質單位設計、施工、監理,并嚴格遵守《尾礦庫安全生產監督管理規定》和《尾礦庫安全技術規程》以及《尾礦設施設計規范》等法律、法規及相關規程的規定和要求。建設單位必須嚴格按設計落實投資和建設,在設計建設過程中,必須達到“三同時”的規定。其安全設計必須經相應的安全監督管理部門審查批準;竣工后,必須經相應的安全監督管理部門經收合格方可投入使用。
3 .2.2尾礦庫技術管理對策
(1)嚴格按照《尾礦庫安全技術規程》和《尾礦設施設計規范》進行尾礦庫安全技術管理,按設計文件的要求和有關技術規范做好尾礦濃縮分級、放礦筑壩、回水排水、防洪渡汛、抗震等檢查和監測。在尾礦庫堆積使用到設計總壩高的1/2~2/3時,對尾礦堆積壩進行工程地質勘察和穩定性分析。
(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,細顆粒尾礦排至庫內,以確保壩良好的滲透性和穩定性,并確保沉積灘坡度及長度符合設計要求,同時防止礦漿橫向流動沖刷子壩內趾或壩體。
(3)嚴格按設計要求堆筑后期壩內外坡,保證每期子壩的堆筑質量,加強放礦管理,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。按設計要求在堆積壩內埋設排滲管網,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,發現異常,認真分析,必要時采取相應措施。
(5)對上游式尾礦規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。每年汛期前根據現狀進行調洪演算,在確保滿足設計洪水頻率調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,并加強對排水泄洪搶險物資,做好事故應急技術措施預案,開展應急救援演練。
(7)對庫區環境加強監測和檢查,及時發現和預防滑坡、泥石流地質災害對尾礦庫安全構成的威脅。
(8)做好尾礦庫設計、施工、監理和技術改造以及日常管理觀測等原始數據資料的整理歸檔工作,實施尾礦庫回水利用及廢水達標排放,保護尾礦庫周圍環境。
4、結語
通過對尾礦庫危險有害因素進行分析,各級安全管理人員在安全生產監督管理中必須做到重點防范,務必牢記歷史上發生的尾礦庫重、特大事故所造成巨大損失和人員傷亡的教訓,做到警鐘長鳴,切實履行監督管理職責,認真貫徹執行《中華人民和國安全生產法》和《尾礦庫安全生產監督管理規定》及《尾礦庫安全技術規程》等法律、法規,把尾礦庫的各項安全管理和技術措施落到實處,確保尾礦庫永久安全。
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