小型尾矿库存在的问题及溃坝事故树分析.pdf

第 6 卷 增 刊 2 0 0 6 年 7 月 安全与环境学叔 J o u rna l o f S a f e t y a n d E n v i ro n m e n t V o l. 6 S u p p l J u l , 2 0 0 6 文派 编号 1 0 0 9 - 6 0 9 4 2 0 0 6 S -0 1 4 9 - 0 4 小型尾矿库存在的问题及 溃坝事故树分析 ‘ 丁慧哲， 王海亮， 马敏 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育 部重点实验室， 山东青岛 2 6 6 5 1 0 摘要 在对 2 0 家小型 尾矿 库现 场检 查 和安 全评 价 的基 础上 ， 分析 了尾矿库 安全管 理和安全 评价 工作 巾存在的 问题 ， 应用 事故树分 析法 对 尾矿库 溃坝事 故进行 了 具休 分析 。 关健词 安全 下程; 小 S尾矿 库 ; 溃 坝;事故树 中 圈 分 举 粤X 7 5 1空 赶 i i ,0 . 3 4- A 0引言 尾矿库是金属非金属矿山的重要组成部分， 其安全状况 不仅关系到金属非金属矿山的生产能否顺利进行， 而且还关 系到库区下游居民生命财产和设施的安全。为了解我国尾矿 库的实际情况， 2 0 0 3 -2 0 0 4年国家安全生产监督管理总局开 展了金属非金属尾矿库安全状况的调查工作。此次共调查2 6 9 2 座具有代表性的尾矿库。其中， 正常库6 4 3 座， 占2 3 . 9 ; 经过正规设计的 1 2 5 3座， 占4 3 - 9 ; 定期进行过风险评价的 2 0 6 座， 占7 . 7 。由此可见， 尾矿库的安全状况不容乐观〔 ’」 为了对尾矿库更好的实行管理 确保其满足安全要求， 国家安 全生产监督管理总局颁发了笼 金属非金属矿山安全生产许可 证管理办法 。尾矿库是非煤矿山企业的独1I _ 生产系统， 按规 定要对其单独核发安全生产许可证。对尾矿库进行安全评价 确定其是否达到安全生产条件是本次工作的重要组成部分 2 0 0 6年上半年， 本文作者参加了某地区2 。 家小型尾矿库的安 全评价工作。通过两个多月现场检查和具体的安全评价工 作， 发觉小型尾矿库的安全状况令人担优。本文针对这2 0家 尾矿库的实际情况， 提出在安全管理和生产运行阶段存在的 主要问题， 并用事故树法分析了尾矿坝的溃坝事故， 提出了具 体 建 议 1 小型尾矿库存在的主要问题 自然条件和环境因素等方面的复杂性和矿山企业生产运 行的特殊性， 决定了尾矿库本身就是一个人为形成的高位泥 石流危险源。现场检查的这 2 0 家小型尾矿库中有 7家是四 周围土夯实而建的环形坝， 1 3家是山谷型尾矿坝。坝高小于 1 0.的6 座， 在 1 0 一2 0 n ， 之间的7座， 在2 0一3 0 m之间的7 座。总库容小于 1 0 x 1 0 4 m 3 的 1 1 座， 在 1 0. 1 0 4 一2 0 x 1 0 0 甘 之间的7座， 在2 0 x 1 0 4 - 4 5 x 1 0 4 心 之间的2座。根据 尾矿 库安全技术规程 中全库容在 1 0 x1 护耐 以下和坝高在3 0 m 以下的尾矿库属于五等库的规定， 这2 0个尾矿库均为五等 库 通过对2 0家小型尾矿库的现场检查和评价， 发现存在的 关 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 6 -0 1 作者简 介 丁慧哲 研究 生 从事安 全工 程研 究王海 亮 ， 教授 ， 从 事 爆破安全 研究 主要问题表现为安全管理机制不健全; 尾矿库建设时无正规 设计; 尾矿库运行阶段作业人员操作不规范; 表征尾矿库安 全度的一些重要参数未达到规程要求 1 . 1 安全管理机制不健全 2 0 0 6 年 6 月 1日开始施行的 尾矿库安全监督管理规定 第五条规定 生产经营单位负责组织建立、 健全尾矿库安全 生产责任制， 制定完备的安全生产规章制度和操作规程， 实施 安全管理; 第六条规定 生产经营单位应当保证尾矿库具备 安全生产条件所必需的资金投人， 配备相应的安全管理机构 或者安全管理人员， 并配备与工作需要相适应的专业技术人 员或者具有相应工作能力的人员;第七条规定生产经营单 位应当针对垮坝、 漫顶等生产安全事故和重大险情制定应急 救援预案， 并进行预案演练。 多数企业领导者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， 甚至认为对小 型的尾矿库而言， 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。这种侥幸心理就决定了他们在尾矿库日常 安全管理工作中会有意或无意地放松对尾矿库的监管和检 查。在这2 0家尾矿库中没有一家矿山企业完全确定了主要 负责人、 分管负责人、 安全生产管理人员以及职能部门和岗位 安全生产责任制; 无一家企业制定针对尾矿库的安全检查制 度; 1 9家企收没有关于尾矿库的安全生产档案管理制度; 无 一家企业有完善的规章制度和尾矿工的操作规程;无家企 业制定针对尾矿库的应急救援预案 1 . 2 尾矿库建设时无正规设计 尾矿库的建设应遵循先勘查设计， 后施工建设， 再投产运 行的程序进行。建设中应严格执行“ 三同时” 的原则， 使尾矿 库的卞体工程与附属安全设施. 如排洪和防渗设施等同时设 计、 同时施工并同时投人使用。调查的2 0家尾矿库中有 19 家均无正规设计， 仅凭经验自行建设， 仅一家有正规设日， 但 也没有按照“ 三同时” 的要求对尾矿库进行施工。这样就对尾 矿库投入使用后的安全运行埋下了诸多事故隐患。例如在 1 9 家自行建设的尾矿库中有两家选址极不合理， 其中一家建 在距村庄约 2 0 0 m的上游， 而另一家建在距矿山立井约5 0 }n 的上游。在这种情况下， 尾矿库 一 旦发生垮坝、 溃坝或漫顶事 故， 后果将十分严重 为了达到尾矿库安全生产许可证的要求， 无正规设计的 1 9家企业都委托具有资质的设计单位作了补充设计。但事 后补充的设计针对性差， 部分设计严重脱离实际情况;有的 设计虽然结合了现状， 但也只是完善尾矿库的一此设施， 对尾 矿库的基础设施， 诸如库区选址和坝休结构等己无法变动 由此可见， 尾矿库建设时严格遵循“ 三同时” 的原则是十分关 键的， 只有确保尾矿库的建设达到“ 三同时” 的要求才能为后 期尾矿库的安全运行打下坚实的基础。 1 .3 尾矿库的运行缺陷 尾矿库安全监督管理规定 第九条规定 从事尾矿库放 矿、 筑坝、 排洪和排渗设施操作的专职作业人员必须取得特种 作业人员操作资格证书 方可上岗作业。这是尾矿库安全运 行的重要因素。 在本次安全评价工作开展之前， 这2 0 家尾矿库的作业人 员均未经过具备相应资质的培训机构的培训， 其管理和工作 人 员 也 不 具 备 系 统 全 面 的 尾 矿 库 知 识 ， 仅 通 过 以 往 积 累 的 经 1 4 9 V o l . 6 S u p p l 安全与环境李报第 6卷增 刊 验进行管理和作业。在尾矿库的运转过程中， 管理者或作业 人员意识不到错误操作的严币后果或是不能针对事故的发生 采取相应的措施 通过对2 0 个尾矿库的现场调查， 发现在运行阶段存在的 问题主要表现在以下几个方面 1 坝体内外边坡度均大于 尾矿库安全技术规程 中的要 求 2 坝顶宽度不符合要求， 行人比较困难， 且宽度不均匀 3 2 0 家尾矿库的初期坝均为粘壤土均质土坝， 采用机械 设备碾压压实 有 I I 家库的坝体 卜 已有明显的裂缝 4 尾矿库作业人员放矿不规范， 致使部分库内的尾矿浆 直接冲刷坝体 5 安全超高和最小千滩长度不满足规程要求 6 无防排洪设施。 7 些尾矿库回水区有积水， 部分地段的岸坡较陡 易产 生滑坡、 坍塌事故， 且没有对紧邻农田、 道路的尾矿库设置安 全警示标志 尾 矿 库 运 行 阶段 存 在 的 问 题 统 V I 结 果 见 表 l 表 1 尾 矿库 运行 阶段存在 的问题 统计 T a b l e 1 S t a ti s ti c s o f p r o b le m s in c a n n in g d a t e o f ta il in g p o n d s 库 区 周 困山体 汇 水II I 积较 大 库 区下游有重 要设 施 初期 坝内外边 坡较 陡 坝顶 宽度较 窄且不 均匀 坝体 上有明显 的裂缝 坝顶 } _ 有积水 放矿作 业不规 范 检 查的 不符合项 放矿 管道 渗漏 尾矿浆 直 接冲刷坝 体 安全 超高 不满足规 范要求 十滩 长度 不满足规 范要求 干滩 面沼泽 化现象 明显 无刹 卜 洪没施 库区 周围无 安全警 示标志 2 评价工作中发现的问题 2 0 06年6 月 5日国家安全生产监督管理总局发布的 关 于已申请安全生产许可证的非煤矿山核改和颁证有关问题的 通知 中明确指出截止 2 0 0 6年6月3 0口， 未取得安全牛产 许可证的非煤矿山企业， 要依法子以关闭. 自7月 1日起 全 国所有非煤矿山一律依法持证生产。由于此次发证工作直接 关系到企业的经济利益， 在政府部门特别是各级安全生产监 督管理总局的正确引导和管理下 多数矿山企业对此次安全 评价工作较重视。但是大多数矿山企业原有的安全工作基础 较差. 存在的问题较多， 使得此次评价工作的难度较大， 时间 电较为紧张。在此次评价下作中发现的问题主要表现在以下 几个方面 2 . 1 补充的设计不完善 为 了 取得尾矿库安全牛产许可证， 大多数矿山企业都委 托具有相应资质的设计部门对尾矿库作了补充设计. 但由于 时间仓促， 有的设计部门不进行现场实测， 设计内容不结合尾 矿库的现状， 缺乏针对性. 使得补充的设计质量参差不齐。这 样就使设计失去了权威性和严肃性。 2 . 2安 全 培 训 流 于 形 式 获得矿长、 安全员和尾矿工培训合格证是取得尾矿库安 全牛产许可证的前提。企业负责人和相关的安全技术人员虽 然参加了 一 些墙训机构组织的培训班， 但培训效果并不理想。 从培训形式上看有培训教材和专家讲课‘ 然后通过考试才能 取得合格证， 但实际卜培训并没有达到应有的效果， 甚全一些 矿山企业领导、 尾矿库的作业人员对尾矿库的基础知识还不 十分清楚。在进行现场检查时. 还有少数企业的领导人不了 解安全评价的性质， 从思想上有抵触情绪。由此可见. 安全培 训在如何提高培训效果方面还需要做很多工作 2 . 3 行政干预影响评价工作 国 家 安 全 生 产 监 督 管 理 总 局 颁 布 的 关 于 加 强 安 全 评 价 机构监督管理工作的通知 中第_条规定 各级安全生产监 管及其工作人员不准干预安全评价机构的正常活动， 不准以 任何理由实行地区和部门保护， 不得指定生产经营单位接受 特定的安全评价机构开展的评价丁作 从本文作者参加的评价工作和了解到的情况来看， 在相 当一部分的地区和不同类型的评价项目中， 安监部门对评价 工作进行了不同程度的干预， 甚至个别的还从评价费用中收 取回扣。这些现象都对评价工作产生了不良影响 2 . 4 现场检查不到位 国家安全牛产监督管理总局颁布的 非煤矿矿山企业安 全生产许可证实施办法 中要求对非煤矿山企业发放安全生 产许可证。在镶 关于已中请安全生产许可证的非煤矿山整改 和颁证有关问题的通知 中明确此次发证的截止口期是 2 0 0 6 年6月3 0日。由十尾矿库是非煤矿山重大危险源. 要按照规 定对尾矿库单独核发安全生产许可证。相当数量有尾矿库的 矿山企业在 非煤矿矿山企业安全生产许可证实施办法 颁布 以后对此项下作重视不够 消极等待而没有及时地行动。从 2 0 0 6 年上半年开始， 各项工作才开始陆续展开。这个过程中， 多数安全评价机构匆匆进行现场检查和突击评价， 有的评价 人员甚至没有时间去现场复查， 在不了解尾矿库 一 些基础数 据的情况下草率地提出整改意见。现场检查的不到位影响了 安全评价的权威性， 同时也将使企业对安全评价丁作产生错 误 的认 识 25 矿山企业整改态度不一 评价人员针对每个尾矿库的现状提出各 白的整改意见 从调查的情况来看， 有7 0 的企业对提出的整改意见比较重 视， 能积极配合工作， 落实提出的整改意见2 0 的矿山企业 持观望态度. 不积极进行整改;1 0 的企业不重视 不配合安 监局和安全评价机构的工作。但即使在 7 0 积极整改的企 业中， 多数对修建排洪设施持不同意见， 有的认为没有必要修 1 5 0 2 0 0 6 年 7月丁慧哲， 等 小型尾矿库存在的问题及溃坝事故树分析J u l , 2 0 0 6 建。这与该地区近几年干旱少雨的气候条件有很大关系。这 种麻痹思想对落实防洪、 排洪设施的建设项日产生了消极的 作用， 一旦遇到极端气候条件， 极易引发馈坝、 漫坝等重大安 全 事 故 2 . 6 尾矿库评价人员缺乏 目前我国尾矿库方面的专业技术人员十分缺乏， 大部分 为5 0岁以上或离退休的选矿专业技术人员， 3 5 岁以下从事尾 矿库安全管理工作的专业技术人员很少。在各安全评价机构 中真正具有尾矿库专业知识和实际工作经验的评价人员就更 少。这此评价人员大多仅经过简单的尾矿库专业知识和技术 培训， 在评价过程中不能深人地剖析尾矿库存在的问题并提 出切实可行的对策措施. 使安全评价丁作质量大大降低。过 于集中的安全评价工作造成些正规的、 具有实力的设计部 门T作量异常增加; 有些设计部门把小型尾矿库的设计工作 转交给缺乏专业技术人员、 无资质的设计部门， 致使设计中出 现较多问题， 设计质量下降 针对该方而的实际情况， 政府机构和国家教育部门应在 宏观上加人调控力度. 加强涉及尾矿库及采选 专业的人员学 历教育和培训工作， 以满足我国尾矿库安全管理工作对专业 人员的需求。 3 小型尾矿库的溃坝事故树分析 事故树分析是把研究系统最不希望发生的状态作为分析 的顶上事件， 寻找直接导致这一顶上事件的全部直接原因， 并 逐次下推， 一直分解到那些不需再深究的因素为止1 2 1 。再山 事故树计算出最小割集和最小径集 从而找出避免和减少顶 上事件发生的措施 安全评价过程中， 发现 2 0个尾矿库均没有建防排洪设 施。对于小型的尾矿库而言， 本身坝体的内外坡度达不到规 范要求， 安全超高和干滩长度不够， 在暴雨多发季节， 极易引 发溃坝事故. 共造成的后果 分严重。以下针对小型尾矿库 的 溃 坝 事 故 . 运 用 事故 树 的 方 法 对 其 进 行 分 析 ， 3 . 1 溃坝事故树的构建 导致溃坝事故发生的土要原因是防排洪设施堵塞或尾矿 库内的其他的设施功能丧失， 在特殊的气候条件 卜. 库内的积 水在短时间内无法排出， 致使坝休因不能承受压力而引发溃 坝 事 故 由于尾矿库溃坝事故树较大. 在“ 尾矿库缺陷” 这一中间 事件处用转出符号转出。尾矿库淡坝事故树见图1 3 . 2 溃坝事故树的最小割集 根据尾矿库溃坝事故树图， 可以求出 3 5个最小割集。分 别为I X{ ， } 几{ ，X 3 ， 二 ， { X 由这3 5个最小割集可得到以下结论 1 每一个最小割集就表示顶 卜事件发生的种可能， 事 故树中有几个最小割集， 顶上事件发生就有几种可能。尾矿 库溃坝事故的最小割集的数量较多， 说明该系统的危险性较 大， 导致顶上事件发生的途径也较多 2 每一个最小割集就是一个基本事件， 说明属于尾矿库 缺陷、 人为干扰或自然灾害类的任意一个基本事件就可以导 致顶上事件的发生， 要做好尾矿库溃坝事故的预防工作就应 在 这 三 方 面 同 时采 取措 施 3 . 3 溃坝事故树的最小径集 根据馈坝事故树的成功树可以求出 上个最小径集为 I x ; ，x，，X 3} 由这 1 个最小径集可以得到以下结论‘ 1 最小径集表不系统的安全性。只要每个最小径集中所 包含的基本事件都不发生， 就可以防止顶上事件发生。最小 径集的数量越少就表明防止顶上事件发生可采取的预防方案 就越少， 系统的安全性就越小。溃坝事故树仅有一个最小径 集， 说明溃坝事故的安全性较小， 系统较危险 2 每 一 个最小径集都是防止顶上事件发生的一种方案 此最小径集中包含所有的基本事件 说明要防止尾矿库溃坝 事故的发生必须保证任何一个基本事件都不发生 1 51 V a l .6 S u p p l安全与环境矛报第 6卷增 刊 图 1 尾矿 库演坝 事故树 F i g . l F a u lt t r e e a n a l y s is o f t a il in g d a m b r e a k 4结论 通过对这2 0 家小型尾矿库的现场检查， 发现在安全管理 和尾矿库运行方面存在的问题较为严重和普遍， 整体的安全 状况令人担比。在安全评价工作中也发现了诸如行政干预、 安全检查不到位等一些间题。但由于这 2 0家尾矿库隶属于 同一地区， 且样本数量有限， 本文所发现的间题可能存在一些 偏 差 另外， 这2 0家企业中无一家建尾矿库的防排洪设施， 在 特殊气候条件下发生溃坝事故的可能性较大。文中分析结果 表明， 尾矿库溃坝事故的危险性较大， 尾矿库缺陷、 人为干扰 或自然灾害类任意一个基本事件就可以导致该事故的发生‘ 所以在尾矿库日常的安全管理及运行中， 对这3方面存在的 问题都应该子以重视， 也只有这样才能做好溃坝事故的预防 工 作 。 [ 2 1 Z I IA N G J in g lin 张景林C U I G u m h a n g 崔国璋 .S a f e ty s y s te m e n g in e e ri n g 安全系统工程} [ M ] . B e ij in g C h e m ic a l I n d u s tr y P re s s 2 阴 湘 2 P r o b l e m a n d f a u l t t r e e a n a l y s i s o f d a m b r e a k i n s ma l l t a i l i n g p o n d s D IN G H u i- . h , , WA N G H a t- l u n g , M A M in K e y L a b o r a t o ry o f M in e D i s a s te r P re v e n ti o n a n d C o n t ro l , S h a n d o n g U n i v e r s it y o f S c ie n c e a n d T e c h n o l o g y , Q i a g d a o 2 6 6 5 1 0 , S h a n d o n g , C h in a R e f e re n c e s 参 考文献 1 [ ] 」 TI N i t,ia g 李夕兵 ， B A N G We ld o n g 蒋卫东 ， Z H A O F u ju n 赵伏 军F a u l t rr e e a n a ly s i s o f ta i lin g s d a m b re a k d u r in g B o n d se a s o n [ J ] J o u r n a l 可S f y re a d F n v i。 二 ，n t 安全与环境学报 ，2 0 0 1 , 1 5 4 5 一4 8 1 52 Ab s t rec t ; B a s e d n n t h e lo c a te in s p e c ti o n a n d s a f e t y a s s e s s m e n t t o t w e n ty s m a ll t a ili n g p o n d s , p ro b le m s e xi s t e d in s a f e ty m a n a g e m e n t a n d s a f e t y a s s e s s m e n t a r e a n a ly z e d . T h e s e c id e n t o f t a i li n g d a m b r e a k i s s t u d i e d b y f a u l t t r e e a n a l y s is . Ke y w o r d s s a fe ty e n g i n e e r i n g ; s m a l l t a i lin g p o n d ; d a m b re a k ; f a u lt 七 e e C L C n u mb e r X 7 5 1 D o c u me n t cod e ; A A r ti c l e 1D ; 1 0 0 9 - 6 0 9 4 2 0 0 6 S - 0 1 4 9 - 0 4