国外部分尾矿坝失事的原因和教训.pdf

第1 O 喾第 卫期 1 9 9 0年8 胃 矿 冶 工 程 M I NI NG AND M ETALLURGI CAL ENGI NEERI NG V O】 ． 1 0 2 J Une 1 9 90 国外部分尾矿坝失事的原因和教训 周柳霞 长 抄矿 冶研 究院 从1 9 6 5 -- 1 9 8 5 年 的2 0 年 期间，世界上发 生了多次尾矿库溃坝事故 ，绪生命 ，财产和 环境造 成的损失十分惨重 。为 了引起 人们对 这 一 问题 的广泛重视，本 文将 国外部 分尾矿 坝失事的主要原因作简单介绍，以便吸取教 训，避 免重蹈复辙 。 1 ． 某尾矿坝的太摄摸警焉破坏 该坝是用废石构筑的大型堆石坝，坝高 5 O 米 。尾矿坝由堆 石部 分和不同粒级 的滤料 村 面组廊 。尾矿浆在 坝项上 进行旋 流分级排 放 ，滤料上是砂 ，砂上面 是矿泥 。尾矿库 内 水面与坝之 同保持相当宽的干滩 。在一夜之 间出现了一股 穿过尾矿坝 的大水 流，流量达 3 千升／ 秒，带走大量 的砂和 矿泥 。虽然没 有 人 身伤亡 ，但下 游财产损失惨重。这股大水 流是管 涌破坏 引起 的，对管涌的原 因进行调 查研究表 明 1过 滤带 未 按 设 计 精 心 施工 ，滤料严重离 析 2在破坏处 的 前 面 ，千 滩很窄， 自由水面接 近尾矿坝 ，在堆 石 中形成 很高的渗透梯度 ； 3 在 该 区 以 前 曾出现过渗漏坑起伏现象 ，表 明滤料 己失 去作用 ，渗流把砂 带人堆 石坝。为避免事故 再发生，该尾矿库在松软的尾矿上筑砂坝， 并使 尾矿库远离堆石坝 ，以降低浸润线及堆 石 中的渗透梯度 。水位计的测定结果表 明， 浸润线较低，后来未出现问题，效果很好。 2 ． 英格兰布来克蕾 B l a c r p o o 1 和柯 尔维契 C h l wi c h尾矿坝滑坡破坏 英格兰陶瓷工业的腹弃物是 粉 砂 状 物 料 。1 9 6 7 年1 O 月布来克普尾矿堆积场破坏 ， 沿7。 坡 面下滑 ，静止后尾矿覆盖 了山坡 ，尾 矿 深达 3 4 米 ，滑 出距离 为1 2 5 米 。1 9 6 8 年 1 0 月在柯尔维 契有一 个同样 的尾 矿库破坏 ， 尾矿沿6 0 坡 向下 冲，滑 出距离达 1 9 0 米。静 止后坡度 为7 。 。 3 ． 某石 灰石 尾矿 库漫顶破 坏和 库内 山坡 滑动破坏 泼坝是 咱尾矿在 上游面 筑 坝 ，坝 高 5 2 米 。最初设计 的高度为4 2 米 1 9 6 0 年达到 的 高度 。后来根据需要 又加 高l 0 米。 钻探研究结果表 明，尾矿库 区，不论在 最后加高层 的上 游或尾矿 沉积坡 上各个加 高 层 的下面，形 成 了一个抗剪强度很高 的砂泥 层。在 原来 自然 地层上距离放矿管 较远昀地 方，砂 层薄 或没 有砂 。1 9 6 0 年 测得 的坝高 为 4 2 米 ， 浸润线在坝的下部。据观察， 尾矿堆积 坝的均质 性很差 ，因而难 以预先 确定 贮存量 增加 后浸 河线 的位置 。在尾矿库 的使用过程 中，发 生过 两次事故 。第一次 发生在雨季， 造 成洪水漫顶，使部分坝坡被 急流冲毁。第 ． 二 次是库 内的山坡滑动 ，艉矿 下部 排水管 断裂 ，大量 的稀泥尾矿 冲 向下游 4 ． 智利的埃尔 科 普 列 Et ’c o b r y e 铜 业公 司的两处尾矿 坝园地震而产生边坡滑坡 1 9 6 5 ，智利 的几 家铜矿 的 昆 矿 库 溃 坝。破新 程度最严重 的是距震 中4 O 公里 的埃 尔 科普 列铜业公 司的两处 尾矿 坝， 由于地震 震级为8 9 级 ，两处 尾矿坝的边 坡 均 产 生 维普资讯 豢 2抽 国外 摔分尾矿 埂失 事的碌 因和教 { 】 ll 6 5 滑坡 ， 约 2 5 0 万立 方米 的尾 矿 浆 如 同 泥 石 流 顺 山谷倾 泻而 下，在几分 斜- 内席 卷 了 1 2公 里，波的波高为8 米 。在分 析这 两处 尾 矿 坝 事故 时，人们都 把 注意力集 中到坝边坡坡度 上 。坡 比为1 ． 2 1 ． 4 之 问。美 国工程师对3 5 米高 的尾矿 坝边坡位移所作 的计算表 明，即 使 在静 压条 件下 ，边坡 的稳定系数也是 不 罅 的。因此认为，埃尔科普 列铜 业公 司的尾矿 坝 一开始就是 危险建 筑物。 5 ． 美国】 自 勺 布 法 罗 克 里 克 Bu f f a l o Cr e e k选 煤厂尾矿坝 的渗漏溃坝 1 9 7 2 年2 月8 日在 美国亚弗吉尼 亚州沙乌 得 沙市附近 的布法 罗克里克选煤厂 的尾矿坝 发 生了一次灾害 性事故 。该坝 由三 级大坝组 成 。到 事故发生前，尾矿坝所 有的三级 沉淀 池均 已储 满了水 ，但距堤顶仍 留有 必须 的安 全高度 。当第三 级库容满时，发现三号坝 的 边坡 上产生 了纵 向裂缝 ，不断有水夹着 粘土 从 中漏出。事故前 周电闪雷 鸣 ，猛降暴雨 ， 形 成 山洪。 由于渗透水 的加 剧，导致三号坝 滑坡 ，第三 级尾矿库沉淀池的水浦出，使二 级沉 淀池顿时暴满 ， 导致二号 坝决 口溃坝， 接着一号 坝 以同样 的方式溃坝。这股 以洪水 和尾矿组成 的泥石 流势 不可挡，将尾矿库下 面 的工人居住 区淹没 了。 6 ．意 大利 约夫 齐奥 米潼 拉 里 亚 Uf f i t s i o mi n y e r a r t i a公 司的子公 司尾矿坝园 水位 高和 大量 的降雨造 成滑 坡和渍坝 泼尾矿库 位于 山岳 狭谷中的斜坡上 ，顺 坡建 有两级 。尾矿 坝 的初级坝最 高高 度为2 0 米，执1 9 6 3 年始建 ，1 9 7 5 年完工。随后在尾 矿 的基础上 建 筑二 级坝 。尾矿坝是 由7 0 ％的 细颗粒 尾矿组 成。按设计 ，所有 的坝均为 建 在山坡上 长达3 0 0 米 的拱形坝 。韧 级坝 和 二 级坝边坡 的平均坡 比为 1 1 ． ； 3 4 I 在 边坡顶 部的坡 度还要 大些 。沉 淀池宽这5 0 米， 占了淤积 尾矿 的全部 表面 ，并且 有2 3 米 的水深。 1 9 8 5 年1 月上 级 尾矿 坝 的坡面 上 出 现 了 夹 着泥 土 的涌水 ，形成 了面积 约4 平 方 来 ． 流量为5 0 立方米／昼夜的漏 口。事故前三 周 内，公 司和 曜矿坝 所在地 的降 雨量达 3 0 0毫 米 。7 月 1 9 日中午，上级 尾矿坝边坡突 然 滑 坡 ，堤 内的积水使 3 o 万立方米 的尾矿形成 的 泥石 流顺 山谷奔腾 而下 ，淹没了它所到之 处 的一切树 木、房屋 ，其 中包括四家饭店。该 事故 所造成 的财产损失约为五千万美元 。 约夫齐奥米涅 拉里 亚公 司尾矿坝 的结构 和建 筑工艺最 致命 的缺 点 是 1 边 坡 采 用了大坡度 ，在苏 联，尾矿 坝边坡坡 度是在 充分 考虑 了基 础土 质和沉积 尾矿 的物理力 学 特 征，浸 润线位置 ，坝体稳 定性等 因素 。在 任何情况下 ，尾矿坝边坡坡 度系数都 不得 小 于3 } 2 尾矿坝边坡材料 的过 滤强度条件 也被违反 T； 3在尾矿坝没有设置 监 视 仪器 ，故无法 作出预报 ； 4 意大利 阿 尔 卑斯 山地区是地震危险 区。尾矿坝 的设计者 没有把这一 因崇考虑进去 } 5如 同 1 9 7 2 年2 月8日发生在美 国的布法 罗克里克 尾矿 坝 一 样采用梯级 筑坝 ，增加 了发生连锁事故 的 可能性。在尾矿坝下面又没 有设 安全区。 归纳起来，尾矿 l翊的溃坝事故 有以下几 种；漫顶、坡 表面侵蚀、管涌、液化 、坝瑚 滑动和边坡滑坡等破坏。此外 ，也有个别 的 其 它类 型的破坏 。例如，1 9 6 4 年某尾矿库 内 表 面塌陷 ，库 内所有堆积 物全部流入喀斯特 溶 洞 。 表 1列 出了尾矿库可能 出现的问题 ，破 坏 的迹象 、原 因及其排 除方法 。 尾矿库 事故 是严 重的，会直接 损害 人民 的生 命、财产与 环境 ，对 工业 、交通、 农业 带 来巨大的损失 ，然而 ，理论研 究和实践证 明，这些造 成事故 的固素 均可以通过合理 的 设 计，正确 的施 工和严格 的管理与监测等 手 段来消除 ，以避 免或 尽量 减少 溃坝 事故 。即 使 是那些早期在缺乏科学根据 和实 践经验 的 前提下设计 和构 筑的尾矿 坝，只要 及时采取 维普资讯 矿硷工翟 第l O 眷 尾 矿库 可 能 出 现 的 问 题 及 对 策 表 1 一 j ， 一 i ， ⋯ 加 基 础渗遗 渗坑／ 冒泡 ，肉跟 可见 的诗 透、 地层 温 靴 边坡 被授 蚀 冲剧 淘 坝 横断面缩 小。 褴 藏遭被 侵蚀 明显 的冲刷 。 握 J i 凡松 软 备 种沉陷、 堤 蛳生侵 蚀 边 坡太陡 地震 活 动 、 坦 埕 堆 得 太 高 宅嗣塌 骆，液化 ， 地表祝路 姐切破 坏 地震 活功。 楗甥 过量喾透 ，排水 系统 阻 粤 不 适 宜 的 心 墙 、 雕 届 不 克 甜 内 部排 东 不 克 l儿 空洞 杭降 裂缝 、岩 石 或土 层晰 裂、 确甚不 充分 排木 不充打 街料 太 细、被 度 适 当 ． 筑坝 物料 足 倪莽不当， 设计 有错 。 储 存柏尾 矿过 量 裂缝， 堤 边 缘变形 铷料 充填过 捌 地 震活动。 进 行强廑试 验， 蘧过 钻探矗 听问凰 采 取 转咎捂戟 材丰 { i 控制侵 蚀 减步尾 矿堆 搴 { 抵 边坡 等一 般解瑰 办沾。 在端 定安 全设计标 准后。进 行筑 坝 隔断津 透， 采用 防津 物韩 充填 堤授渗进 区 。 隔 断渗透 ，采用 防渗隔板 ， 用 防淳覆 盖屡 上游面 ． 计商 材料， 癌浆充 填堤埂浩 选 区 。 网填／ 重 整垃度 ，谰整 排东 系 统， 布置 防冲乱石 。 加 固滥 流道， 增设滥 流避 增大储 备彝 量。 减少 储存的 物料 ，堤埋 上打 锸杆 ，用扶 壁加 圃堤堋 。 相应 的工程补救措施 ，加 强 管 理 ，严 密 监 测 ，也可 以防患于 束然 。 建国4 O 年来 ，我 国已建造 大量尾矿库， 规模也很 可观 。吸取国外的经验和 教训，采 取相应的防范措施，可以避免在我国出现类 似的事故 。 参考 [ 1 ]M ． n ． n日口“J A m n p． r pe eca Y l O Bh l C O HM H加 THHaM 1 97 6 r．M ．． 9He pr 0n3 AaT， 1 9 8 1． [2 ]B．A． M e e HTb e 且 n Ap． ， H日M锄 HHe rnⅡ p 0T exHAqe c Kne c 0oP Y e HA ’ M ， 9ee p ． r0日3 a T， 1 9 7 3 ． [ 3 ]B． A． M e e 耵 b e B n 丑p． ， r月ⅡpoTe xHnqec K 0e c T p 0a T e Ⅱ t c T 日 0 ， 1 9 8 9 ． № l l 5 5 -- 5 6 ． ACCI DENTS 0F S0M E TAI LI NG DA M SBR0AD 一一 、 AUSES AND LESS1 0NS Zho1 2 Li L 1 Xi a C h a ng s a Re s e a r c h I n s t i t l t e 。 ， M i i n g a nd M e t a l l u r g y ∞ 蛐 Ⅱ 曲 献 呻 a 芷M 维普资讯