木子沟尾矿坝安全生产实践浅析.pdf

l 尾 矿 ** ** 一4] 皇， 木子沟尾矿坝安全生产实践浅析 会 堆 城 铜 公 司 苎 竺 7 提 要}本文简要舟绍了叠堆城铝业公司的 尾矿堆放问题， 并着重对术子掏尾矿埘2 1 年的运行赛 践作了比较系统柏分析，为尾矿贮存提供了新前经验与教训． 金 堆城 钼业 公司是我 国最大 的 铝 业 基 地 ，1 9 6 5 年投产以来，先后使用了三座尾矿 坝 ，最初 用的龙王 庙尾 矿 坝，担 负寺坪选厂 的尾矿贮存 ，设计 总库 容4 3 万m ，1 9 7 4 年 堆 满用库。由于生产规模不 断扩大，又先后修 建了木子沟尾矿坝 与票西 沟尾矿坝 。票西 淘 尾矿坝主要担负百花岭选厂的尾 矿 贮 存 ， 1 9 8 4 年正式投用，设计总库容I ． 6 5 亿r 1 ， 该 库正在安全运 行 中。 下面仅列木子沟尾矿坝的安全生产情况 佧一介绍和分析。 一 、木子沟尾矿坝基本情况 术 予沟尾 矿坝主要担负三 十亩地选厂 与 寺坪 选厂 的尾 矿贮 存，位 于三十亩 地选厂 南 面的木 子沟 ，距 选厂 约 2 k in。原设计尾矿 砂 最 终堆 积标高1 2 1 O m ，服 务年 限l 0 年。二次 设计最终标高 1 2 4 0 ． 5 m，现最后一道子坝已 堆筑完毕。尾矿砂实际堆积标高 1 2 3 3 ． 5 m， 总库容 达3 0 2 0 万m 。汇水面积约1 ． 5 k in ， 防 洪调高2 m。一期工程是在 文 革 期 间 边 勘察、边设计、边施工的。1 9 6 7 年 动 工 ， 1 9 7 0 年底试生产至今 已使用2 1 年，堆积高度 达1 2 1 ． 5 m，属 国内罕见 的高危病坝 之一 。 1 ． 初期坝的基本 情况 初期坝 是利用露天矿 的剥离 废 石 堆 筑 的。 原设 计初期坝顶标高1 1 7 0 m． 坝i5 2 m， 有 色矿 山一 1 9 9 2 坝长2 3 8 m，坝顶宽6 m，内坡l l 3 ，外坡l l 2 ． 5 ～l，3 ． 5 ，坝底设河床式排水层 ，坝 面 铺设0 ． 3 m厚 的块石 护坡 ，要 求坝体 L隙 牢 不 得超过4 O 。 后期 坝仍 采用废石向坝下游方 向堆 筑加 高。当废石加高坝体的标高及质量不能满足 生产需求时，可利用尾矿砂堆筑坝体。 该坝1 9 6 8 年开始施工，理应在选厂投产 前建成交付使用，由予种种原因，在施工尚 未达到设计要求时 ，选 厂 即已投 产 ，致使尾 矿坝处于边使用边建设的状态 。选 厂 投 产 后，冶金部组鳃了两次抢坝大台战，1 9 7 2 年 才达珂设计坝顶标高 1 】 7 0 m，】 9 7 3 年又继续 加 高至l l 7 S m，顶宽 约3 4 ． 5 m，下游边 坡J 1 ． 5 ， 标高l l S O m以下的坝体部分经过碾压， 施 工质 量基本 可以，而l i 5 0 m 以上 均为一次 进堑法施工 ，来分层 碾压 ，质量较 差。致使 坝体处于极 限平衡 状杰 。 由于坝体未经 碾压 ，土质松 散，又未设 排水沟，故坝体表面被冲成效条大冲沟，冲 蚀量达 2万m。 ，1 9 7 7 年补做 了坝 体 防 护 工 程 ，同时修筑了排水海。 总之，初期坝是在地质勘察不 详 、违 背 基建程序情况下修筑的， 致使坝体多次出事， 安全 系数降低，给 以后的生产和管 理带来了 极 大的困难。 Z ． 基础埂加固 维普资讯 } f { 于初期坝 高度 6 0 m，系 以汽车 自采 场 装运废石至坝顶向下倾卸堆筑而成。该废石 含粘 土量较 大 ，高逃3 0 ，施工 时又未进行 分屡碾压 。子 坝堆 筑过程 中未进行尾矿 分级 处 理 ，物料粒径 细小，层次交 错 ，浸 润 线 高，被三次全国性专家瓮议礴认 为 高 危 病 坝，原中国有色金属管理局 8 2 有色矿字 4 0 4 号文 明确指出 坝体 抗震性差 ，极 不 宦仝，对坝体加固十分重要，刻不容缓 ” 因此，委托北京有色治金设计研究总院进行 坝体加 固设计 ， 经 各种方案对 比， 采用如下加 同方案；于初期坝下游 自初期坝顶 至坝址 ， 按 1 2． 7 ～ 1 3 的边坡全部 回填废石 ，马道 宽度为 2 m，共 设4 道 ，坝脚 设 混台式堆石排 水体，下游坡面设干砌石护坡。施T方案见 图1 。 图1埙 面加 固固 原 设计 采用采场废石加 固，由于采场距 坝体路程较远， 道路不畅， 1 9 8 7 年我公司工程 技术人员提出采用定向爆破法加固基础坝， 在国内专家 、教授多学科的配台下，通过充 分技术论证试验，采用定向爆破法成功地加 周了尾 矿坝 ，缩短 了工 期，一次性节 约投 资 1 1 3 万元 。经专家 鉴定认为 ，该成果为 定 向 抛掷 爆破法加 固高坝 、险坝开拓 了 新 的 途 径，其技术在 国内居先进水平，获得1 9 8 8 年 中国有色金属工业总公司，陕西省科技进步 二 等奖 。 3 ． 子 坝堆筑情况 到 目前 为止， 已堆筑2 3 道子坝 ，达到二 一 4 J一 次设计要求 的标高1 2 4 0 ． 5 m。 坝俸堆积速度 曲线见图 2 二、木子沟尾矿坝的防渗措施 尾矿飒溃坝的主要厩因有t洪水漫顶破 坏 ．渗流失控破坏，地基塌陷滑移破坏及地 震破坏。在以土 构筑的尾矿坝中，渗流破 坏的约 占3 8 。 束子沟尾矿坝 由于使用年限较长，加之 初期坝建设存在诸多问题 ，致使排渗设施不 完善 ，浸 润线位置过高 ，坝 面沼 泽化 现象严 重。因此，严格控制好渗漏是保证大坝安全 的前提条件。根据渗流力学的基本原理，．尾 有 色矿 山～】 9 9 2 ． 4 维普资讯 堆坝年甜 8 8 9 o 圈2 子 坝堆积琏度 曲线 矿坝沼泽 化的根本 原因 就是 地下水位高，而 要 降低地下水 位的途径有二 一 是 延 展 渗 径，二是降低渗透水头，即降低坝内尾矿问 的孔隙水压力。对于术子沟尾矿库的渗流， 我们也是着手从逮 两个 方面考虑 的。 初 步设计 中仅初期 坝址 有堆 石 棱 体 排 渗，库内无其他排渗设施。在初 期 坝 堆 满 后 ，子坝堆 筑过程 中，在第一 ，二，三道子 坝设有盲沟，盲管双保险自流排渗，渗水集 中返回选厂生产再用，效果一直较好。1 9 8 7 年，为了更有效地控制渗流，防止坝面沼泽 化，又在第十四遭子坝处打l 0 眼排渗井，采 取 自流排渗与井管排渗相结合的排渗设施， 浸 润线 明显下 降。但 由于渗井运 转 时 间 过 长 ，井 管底 部淤积 ，大 部分 渗井 不能 正常运 转。为了能有效地排渗 公司决定在原处使 用圆井排渗，可望今年投入使用。由于坝体 堆积 速度太 快 ，浸润线 上升过猛 ，在 1 9 9 0 年 汛期，第十六，十七，十八遭子坝因渗流失 控，坝面出现滑坡，塌陷，上坝公路损坏等 严重现 象，公司对此拨专款 修筑兰道 贴坡横 沟排渗 断 面见 崩3 ，使用两年 米，渗流基 本 得到控制 。 有 色矿 山一l 9 9 2 。 4 圈3 子坝 渗流处理断面 圈 三、 防洪措施 原设计排泄系统 由排水 井 、 排水管 、 泄 洪 隧洞组成联合排洪系统 ， 泄洪隧洞长6 0 4 m， 坡 度i 2 ％，断面为 2 mx2 m圆 拱直墙式 ， 排 水管为蛋形 的 钢 筋 混 凝 土 结 构，净 高 t ． ＆ m，原设计库 内有钢 筋混凝土排 水 井 8 座，井 高1 2 m，当时是在最有工 程地质勘 察 的条件下设计的，1 9 7 0 年开挖排水井管基础 时，4 ～ 5 号井之间发现 淤泥 ，是 由于 山坡 浸 水后滑动所致 ，为保证 安垒 ，将 术 子沟尾矿 痒 使用标高降低1 0 m，l 号排水 井不 建 ，使 初次设 计最终标高定为 1 2 1 0 m ，在 5 号 井 处 另接支管和新 建4 号井。 1 9 8 0 年停产检 修时 ，发 现水尾管漏砂 ， 部位在 3 ～4 号排水井 问的管段上 和5 号井处 经调查 析 ，认 为是排水管基础产生不 均 匀 沉降和魁向位移使排水管断裂所致，而 5 号 井漏砂是因为封井时侧面挡板不平所致。对 排 水管 漏砂部位采 用内衬钢 套管 自 方 法进 行 处 理，但管段基础 的工程地 质情 况不 良问题 仍然存在，隐患并未消 除，1 9 8 1 年9 月6日又 发 生了3 ～4 号排水井之 间原断裂 处产 生大量 漏砂，东北工学院 同我公 司一 起 用 “聚 氨 脂 ”浆液进行化学 浇灌处理 ，以维持 正常生 产 。 经专家会议鉴定 ，认为原有排洪 系统 不 可靠 ，事故处理仅是临时措施 ，应新建永 久 性排洪系统。经北京有色设计总院设计 的新 排洪 系统为 开凿一条新排洪 隧洞 ，全 民 8 3 0 m，i 0 ． 0 1 ，净断 面2 mx 2 m，断面为圆 拱 维普资讯 直墙式，最大泄洪能J J J 1 3 ． 4 m 。 ／ s ，混凝土 或钢筋混凝土衬砌，出 口设有一段陡槽。在 穿过 上 山公路 时，采 用涵洞。 另外 还完善了 坝体 两边 排洪 明渠 设施 ， 山涧溪水 引入 明渠 排走 。 四、 现场 管理及安全措施 术子沟尾矿库的几次事故给生产和管理 带来极大 的不便 ，在这极其困 难的条件下 ， 明年将达到运行极限。2 1 年来，积累了丰富 的经验。在安 全防范及现 场管 理方面 ，我们 主要做 了以下 几点工作。 ． 1 ． 按设计要 求组织堆埙工 作 大坝边坡设计1 7 ，基率按设计组织堆 坝，考虑到子坝砂土松散会 自然 下 沉 的 因 素，及 时 予以调整 ，按1。 6 坡 比进 行堆筑 ， 确保 了1。7 的实际边坡要 求。为 保 证 子 坝 的堆筑顺 利进 行，防止在堆坝 过程 中出现翻 坡，扇形坡等现象，并改善部分矿混的工程 性质，提高大坝的稳定性，根据地形采用周 边放矿工 艺，取得了 良好 效果 。近 年来对工 程实行大 包干，缩短 了工 期，一般 一道 子坝 由原来 的2 5 天 降到现在 的 7天 左右，堆 坝费 用也降低了。 根据设计要求，还预埋了浸 润 线 观 测 管，保 证了随 时可以观 察坝面浸润线 高度。 2 ． 强 化安 垒管理 1 为加强安全意 识，由 厂 部 、安 全 科、尾矿车间对坝面工作人员定期进行 安全 教育 ，并爰 时分析事故 原因，吸 取 经 验 教 训 。 2 加强浸润线 的观测，及时提供渗 流情况， 以便及 早采取措施 。 3 定期对子坝走向南北两头高差进 行测量 ，并及 时进行修 正，有效地杜绝 了因 坝体倾斜导 致 的漫顶事故。 4改善大 坝照明，加强夜 间巡视 ， 将固定式定点大灯泡照明改为移动式多点 } 岸前 予坝 均衡 照 明，而且 随着 子坝上升 ，放 一 46 一 矿管重新铺设时，电杆也随之同步上升。 5 保证坝面通讯畅通，坝面值班房、 渗井 ，4 号 及3 号泵站 ，除 电话 畅通 外，均配 有警 报装置。 6 将坝体南北两边常沆山泉水及雨季 山洪引入回水明渠，自流至选厂用于生产， 有效地降低了库内水位标高，减少了排洪隧 道负荷，减少丁进库水量，对坝休安全起了 积极作用。 7 对库边侧的永久性 排洪隧道多 次清 理阻塞，为汛期安全泄洪提供 了可靠保证。 8 对基础坝 以片石 护坡 ，子坝覆盖黄 土并植被，一期工程 已完毕，可望 1 9 9 3 年坝 体防 护工 程全部竣工 ，这 样 可有效地控制坝 面被雨水冲袭，尤其在汛期防止泥土流失。 3 ． 防洪渡讯 的具 体作法 除强化上述安全管理措施 外，还着重抓 好 以下工作 1 由公司厂部主管领导 组成 防汛 抢险 领导小组 ，统 一 调，统一指挥，厂部车 间 负责人现场2 4 小时有人值班，增加坝面工作 人员 ，昼 夜巡视，一旦出现险情 ，能 及早发 现并 采取 措施。 2 及 时掌握本地 区气象情况 ，尤其是 降雨预报，以便尽早调整库内水位。 3 做好汛期用的器材准备，并存放现 场以备急用。疏通坝面所有排水沟，完善坝 面照 明，强化 通讯联系。 ， 4 修整 通坝顶 的公路，为 机械化抢险 创造有利 条件 。 5 在 基本 满足浮船 取水的条件下 ， 撮 大 限度地 降低 库 内存水 。 五、几点看法 1 ． 坝体防 护工 程应尽早全部实施。 2 ． 应 加强对从 3 号泵站 刮坝顶 输矿 管 的 巡视 ，以免坝 而尾矿管破裂冲毁大 坝。 3 ． 坝内 碰埋的 监测设施 ，皇 “ 孔 隙水 I f ． h 测头 ，封闭烈管式孔 隙水 雎力仪等 ，应 快 有 已矿 山一 1 9 9 2 “ ． 4 维普资讯 竿 芍 ， ，{ 应用联合移动圆锥采矿技术 一 确定露天矿 的优化开采境界 北 京 有 色 冶 金 设 计 研 究 总 院 苎 兰1 提 要；本文着重介绍联台移动赶罐法确定露天矿开采境界柏原理和方法． 联台移动唧锥 采 矿。技术是在瞢通移动 圆罐 采矿 方怯的基础上发展超来柏境界翻宦新方法 ．它充分发挥电子计算机 计算逮瘴快的特点．使用伪 采矿。技巧解决了普通移动圈锥法 。 采矿 时相邻圆锥体之问不龃相互支 援的问两．从而大大提高了所确定露天开采境界的优化程度．井通泣实侧，避一步说暇联鲁 移 动 圆 锥 ， 采矿 曲必要性和显著优点． 一 ，问题的提出 虚用电子计算机确定露天矿的开采境界 是露天矿山优化设计的重要组成部分，也是 露天矿进行生产管理、编制优化生产规划等 不可缺少的重要工作内容。 应用系统工程原理和 电子计算机技术确 定 露天矿优化 开采 境界 的工作始 于6 D 年代末 期。目前在露天矿境界优化设计中经常使用 的计算机方法有移动圆锥法 又称多重圆锥 法，动态规划法、图论法和网络流法等， 但就国内露天矿山的设计和生产实践看，则 以移动 圆锥 法的应用最 为普 遍。 严格来讲，移动圆锥法应属于计算机摸 拟方法。其主要缺点是所圈定的露天矿开采 境界优化程度不高。为了提高移动圆锥法的 优化程度，使这一简单易行的方 法 日臻 完 善，国内外采矿界的科技工作者都开展了针 对性的研究，并提出了许多改进措施，但从 当前来看，这些措施大多是关于采场边坡角 方面的优化，如根据矿体周围不同岩性及其 构造等，采用椭 圆形的数学模型 ，以满足露 天采场四个主要方向不同边坡角的要求I或 者 当矿体 在深度方向 围岩性质发 生变 化时， 相应修改其边 坡角参数，假若矿体 围岩 性质 太复杂时，采用模扳技术以适应露天采场边 坡龟的无规律性等。所有这些措施无疑都提 高了移动圆锥法的优化程度，但是对于矿床 类 型比较 复杂、矿体本身夹 石较多 、品位波 动又大的矿山，又想 圈定 出优化 程度 较 高的 恢复并加 强管 理。 4 ． 应专门成立一 。 个大坝 导机构，配齐 设计要求的水工技术人员，进行科学管理， 正常监 ，建立起系统的不间断的大坝稳定 的监测档案，以及时指导生产和安全渡讯。 5 ． 尽 早完成三十 亩地造厂尾矿 输送 票 沟尾矿坝工程 ，橹木子 沟尾矿 坝作 为事故坝 有 色矿 山 一 l g 9 ． 处理 ，以保证三 十亩地选厂 能正常运转。 6 ． 引进现 代化管理， 向有关 科研 院校购 置洪水优化调度、坝体安全稳定 计 算 机 软 件，利用微机和现有及今后的实测数据进行 经常性的坝体稳定校验。 参 考文献 略 责任编辑王家骧 ～ 47 维普资讯