圭亚那阿迈金矿尾矿坝垮塌事故分析.pdf

， ／ ／ 哇 亚那阿迈金矿尾矿坝垮塌事故分析 7 ／ 丈 ．d ／ 7 ／ t l 1 9 9 5 年 8 月， 圭亚那阿迈 O m a i 尾矿坝 矿化带中有石英脉侵入， 侵入体主要是石英 ／ ／ 发生破坏 ， 所产生的影响触动 了整个采矿界 ， 闪长岩及地表风化形成的残积风化土石 。 圭亚那政府委托权威专家组建了一个事故调 圭亚那黄 金开 采可追朔到 1 8 9 6年 ， 当 查组， 以查明事故发生的原因。 本文取 自最终 时 ， 主要采用小 型采金船、 水力及手工生产 ， 的调查报告 ， 旨在说明事故的产生及其原因 ， 其 中一些方法持续至今 。 1 9世纪 5 O年代 ， 阿 以及今后如何避免此类事故的发生。 纳康达开始对阿迈矿体进行勘探 ， 其后其 他 尽管所有的检测结果表明尾矿坝的破坏 人又进行了补充勘探。1 9 9 3 年 ， 阿迈 金矿公 对生态环境影响很 小， 但仍然 引起了国际上 司开始进行露天开采 。 的广泛关注 。随着勘探 目标和发展机会转移 在尾矿坝破坏前 ， 阿迈金矿公司采 用传 到发展中国家 ， 国际社会更加关注尾矿坝安 统的碳浆法 日处理矿石 1 3 k t ， 尾砂浆主要是 全及环境管理问题。针对这些问题 广泛宣传 一7 5 mm 的矿泥及含有 7 O ～l O O p p m 游离氰 尾矿坝的破坏特征及其影响是非常必要的。 化物废水。 尾砂坝蓄水池 ， 用以储 存尾矿 和在 尾矿 坝的破坏状况是不寻常的 ， 坝体没 废液排放前稀释游离氰化物。 一 - 有自然裂口， 但坝基完整性受到破坏， 释放了 尾矿坝位于阿迈河岸边， 阿迈河宽仅几 坝 中几乎所有 的尾矿废水 ， 但 固体尾砂流 失 米 ， 水流量 4 ． 5 m ／ s e c ， 很快与埃塞奎博河汇 较少。该事故完全有可能通过现有的设计及 合 ， 埃塞奎博河是南非主要河流之一 ， 在金矿 筑坝技术予 以避免。 这次教训再次证明 ， 采矿 地段其平均流量为 2 1 0 0 m ／ s e c ， 河水最终流 工业协会必须加强环境管理 。 人大西洋。 1 9 9 5 年 中期 ， 尾矿坝 中贮 存尾砂高度 离 曰 累 设计 的最终 高度仅差 1米 ， 矿 山仍在 一如既 阿迈 金矿位于气候潮湿炎热的圭亚那， 往地处理金矿 ， 在坝体破坏的当天下午 4时 ， c 、 钻孔内安装塑料管外空间水泥固井质 量、 水泥环位置的检测 ； d 、 铀矿层经过 ⋯ 段 时间浸出后 ， 剩余铀 精、 铀在砂泥岩『 次沉积状况的检测； e 、 酸化 _ [ 艺溶液的渗漏、 酸浸披分布区、 岩矿层酸化渐变过程 、 降低岩矿层酸化措施 效果的检测 ； r 、 地面直接检测酸化溶浸液在地下流动 范 围 ； 1 4 g - 研究解决 一次提升过程中如何完成多 参数测量的方法及设备。 随着我 国地浸采铀技术的不断 发展 ， 有 必要用更先进的、 功能更完备的物探 综合测 井方法和设备、 综合解释理论和方 法来装 备 地浸采铀矿山。 我们 确信 ， 物探综合测井技术 将会在地浸采铀矿山生产中发挥更大的作 用 。． I 世界采矿快报第 1 3 卷1 9 9 “] 年第 j 期总第 4 1 6 期 ● 维普资讯 坝体检查并未发现异常情况。 尾矿坝破坏 1 9 9 5年 8月 1 9日深夜 ， 一 位警觉 的卡 车驾驶 员注意到尾矿坝的一端有流水 ， 黎明 ， 坝悻另一端开裂出水。 事故发生后 最初几小 时， 阿迈 河水流量 猛增至 5 0 m。 ／ s e c 。公 司立 即采取应 急措施 ， 将泄漏废水 引入露天坑。 几天后 矿 山修筑 了 一 条隔离坝 ， 将废水引入其它排放渠道 。 最终 ， 1 ． 3 Mm。 含 2 5 p p m 氰化 物的尾砂 废水引入露天坑 ， 但是 ， 其余 2 ． 9 Mm 废水流 入阿迈河再汇入埃 塞奎博河 坝悻破坏后 4 8小时， 事故通过卫星传遍 全世界， 圭亚那政府立即宣布该范围为环境 污染区， 并请求国际援助。针对 1 9 7 8 年发生 在琼斯敦的灾难事件， 这不失为明智之举 在 那次事故 中， 9 0 0名 圭亚那 人因饮用氰化物 污染水身亡 。 几个月后 ， 更为详细的调查结果表明 ， 阿 迈河中有 3 4 6条鱼被毒死。但 由于埃塞奎博 河流的巨大稀释能力， 下游环境及人体健康 基本没有受到影响 尽管如此 ， 该 事故仍然对圭亚那造成了 巨大的影响。阿迈金矿公司是圭亚那政府投 资最大的企 业 ， 政J 懵税收的 2 5 来 自该矿 ， 该矿的产值 占整个国家国民生产总值的几个 百分点。 矿山因此泞产达半年之久 ， 给整个国 家造成了一定的财政危机 。 就个别情 况而论， 矿山事故使一 些企业 遭受损失， 加勒 比海 的周边国家严 禁从圭亚 那进 13海洋食物， 这波及接个国家经济 。 阿迈 金矿公司直接经济损失达 l 5 0 0万美元 。 事故发生后， 政府召集专家咨询 会， 组建 了三个技术小组 ， 在圭亚那地质矿山委 员会 的 帮助下， 从 爵个方面调查该事故。 技术小组 之一的五人尾砂坝审查组 负责复审坝体的设 计及建造； 另 - 一 主要 目的就是帮助 人们了解 事故发生的原囤。 世界采矿快报第 1 3 卷1 9 9 7 年第 5 期总第 4 1 9 期 事故调查 完整性好的坝体基本上不能提供坝体破 坏的线索。 在三个月的调查期间， 坝体审查组 收 集了有关尾矿坝的设计及建造 资料 ， 检查 了坝体残留部分 ， 对坝体底部的航测照 片进 行了分析， 在坝中凿了两条深槽并在一些关 键 区域进行钻探， 阿迈金矿公司全力配合了 该次调查 。 坝体建在残余风化土石基 础上， 坝体建 筑材料有粘质 、 渗透性较差的残余风化土石 ， 一 座较宽的废石堆 与坝体相连， 残余风化 土 石也是废石堆的主要成份 ， 废石堆延伸 4 0 0 m 直至阿迈河边。除坝的两端 坝体破坏位置 外 ， 坝体均与废石堆相连 。 坝 中设置了几个测压计 ， 监测不同部位 的内部水压 。这些测压计可测出困废石堆下 排水通道堵塞而引起的排水不 畅， 但对即将 发生 的破坏没有任何指示。 坝体破坏后， 遍布在坝体中的裂缝明显 可见， 这些裂缝沿坝体整个长度扩展 ， 最大的 裂缝朝蓄水池方向旋转倾斜 ， 更难 以理解的 是 ， 当蓄 水面下降后 ， 在迎水坡 面上， 出现 约 2 0个落水洞和沉陷洼地 。 其中一些象张开的 咽喉 ， 在坝体破坏后几刷时间内， 仍持续 出现 和塌陷。 进一步调查结果表明， 坝体破坏前， 坝悸 因 内部侵 蚀或铺 设管路而 破坏 了它 的完 整 性 。 当破坏发生时 ， 微小土粒通过粗骨料 问缝 隙流失 ， 最终 ， 在坝体中出现土粒流失通路和 洞穴。内部破坏是导致传统土坝破坏的主要 原 因， 其它尾矿坝破坏也存在同样的问题 。 阿迈尾矿坝 内部侵蚀 有两太原 因．一 是 在建坝期间， 在堤坝底 部安装 _『 波纹 排水钢 管临时排水。在重型发备夯实管路周围的回 填材料时 破坏 _，管路完整 肚， 客观 上为细粒 材料流失创造 了条件 ， 山1 没有采取其它有 效措施阻止或有效控制管道周围回填料 中的 渗漏， 坝体内部侵蚀就从此开始 1 维普资讯 第二个原因是过滤细砂层与 回填废石之 问接触不牢 固， 砂粒简单地堆放在废石上 ， 没 有有效措 施保证砂 粒 不会 从废石 空隙闻 流 失 ， 砂粒与废石粒径相差太大 ， 甚至连暴雨径 流都会造成细骨料流失。 8月 1 9日晚上 ， 坝体 内部 洞隙扩 展 加 大 ， 排水波纹管道周围孔隙与蓄水池贯通 ， 几 个小时内， 大量 的软泥和废水冲入废石堆 ， 造 成该处水面急速 上升， 过滤层砂粒随之 冲入 废石堆流失。 随着砂粒流失， 坝体失去支持而破坏 ， 坝 体 内旋倾斜产生纵向裂缝 。五人坝体审查小 组模拟 了该过程 ， 应力及变形分析表 明， 计算 结果与实际情况相符 。随着坝体大范围开裂 破坏 ， 在整个破坏过程中坝体迎水坡面产生 大量的孔洞。 解决方法 目前 ， 尾矿坝设计与构筑技术能有效地 阻止象阿迈 矿尾矿坝这类破坏的发生 。 坝体中的任何排水管路都是渗漏和 内部 细粒材料流 失的薄弱环节 ， 即使在最好的条 件下 ， 管路周围回填材料夯实还存在问题 。 管路周围浇灌混凝土 可取得很好的夯实 效果， 渗漏环或就地浇注混凝 土环可扰乱沿 管路外部的渗流途径 。最近使用的方法就是 在管路出水端使用过滤 隔板 ， 终止和安全控 制通过回填料的集中渗流 。 的好方法 ， 可有效地防止类似于阿迈矿尾矿 坝的砂土流 失 如附图 。 实验室研究表明， 适 当粒径的骨料配合 可取 得很好的效 果 ， 在粗 骨料上放 置 d 1 5过滤骨料 ， 上 面再 堆放 d 8 5 砂土 ， 这里 d 8 5和 d 1 5表示相应材料中 8 5 和 1 5 是细粒骨料 。 如果 d 1 5 ／ d 8 5不超过 4 ， 过滤层能有效阻止细粒砂土进一步移动。 过滤层 良好效果关键在于其构造 。在构 筑过滤层过程中粒径分布较大的过滤层能有 效地阻止细粒材料的移动 ， 因此， 多层过滤常 常是必须的 ， 在筑坝时也必须细心。 目前 ， 在 尾矿坝过滤层构筑 中 ， 合成地质过 滤纤维 网 用量也逐年增长 。 许多露天矿山都采用矿山废石建造 尾砂 坝， 这种尾矿坝经济且稳定。但是 ， 尾矿坝过 滤层设计较为困难 ， 主要原因是废 石块度在 矿 山投产前难以预测 ， 生产期问难以控制 。 过滤层构筑材料必须满足设计要 求， 否 则就必须进行加工 、 冲洗或筛选分级。 构筑过 滤层时不宜使用大型矿山运输设备。一般情 况下 ， 过滤层是坝体 中最昂贵、 最难以构筑的 部分 。即使这样 ， 尾砂坝 的安全必 须放在首 位， 必须按设计进行施工 ， 保证过滤层的构筑 质量 。 结 论 阿迈金矿尾矿坝不能修复 ， 将采 用安全 的方式复田具有矿泥的蓄水池 。新尾矿坝采 取了不同的设计方式 ， 排 除了导致老 坝这类 破坏的因素， 这有助 于恢复圭亚那政府 和人 民对阿迈金矿重新投入安全生产的信任。矿 山于 1 9 9 6 年 2月恢复生产 。 阿迈金矿的这段 经历将不会被认 为是该行业尾矿坝管理中的 普遍状况。现行技术可防止出现在阿迈金矿 尾矿坝的这类破坏的产生 。由于加深了对新 技术的 了懈 ， 阿迈的教训能增强以后 的尾矿 坝的安全意识并有助于防止类似事故在其它 地方 发 生 。● 王宁 世界采矿七 报 ．繁 1 3卷】 9 9 7年繁 5期总第 4 】 6期 维普资讯