尾矿坝失事的回顾.pdf

收稿日期 2001211201 文章编号 10062008120020520006202 尾矿坝失事的回顾 [英] 迈克 剑桥 摘要概括尾矿坝失事的资料,对其技术性能的实质进行评估。分析结果表明,设计、 运行和管理等方 面的不足可引起大坝失事,今后需改进水坝的设计与管理。 主题词尾矿坝;大坝失事;失事分析;坝管理 中图分类号 TV649 文献标识码 B 矿产主和那些与采掘业有关的人们,特别是项目开发和 许可部门,对发生的尾矿坝事件了如指掌,这些事件引发最 新的反采矿宣传。在英特网、NGO非政府组织出版物和各 种其他媒体上都可查到有关尾矿坝失事的清单。这反映了 过去20多年来尾矿坝失事情况,并描述了像死亡事故、 债务 额等细节。这些资料已被用于推迟和阻止新上采矿项目,欧 洲尤其如此。 该清单直观地反应出全球采矿业的恶劣状况,表明这一 时期在设计和施工技术上几乎没有什么改进。尽管政治上 强调矿物要再循环利用,但采掘业在世界经济上仍占着重要 地位,因此,评估尾矿坝性能已下降的结论是否正确是很重 要的。 1 统计的回顾 对有见识的专业人员来说,单纯的统计数据容易给人错 误印象,因为它没有考虑到过去一段时期对矿产品需求的增 长或区域分布的发展,缺少全球新老矿的数量资料。对统计 数据的解释需要失事类型、 地理位置以及当地管理和环境状 况的详细技术评估。 本文将对该资料作简要概括,并对技术性能的实质进行 评估,重点是尾矿坝的设计、 管理和运行。这以2001年1月 伦敦采矿和冶金协会所提供的比较详细的采矿事故和尾矿 坝失事的分析为基础。 英特网与为拦蓄采矿废渣而建造的堤坝有关的事件清 单似乎代表了最新出版的和引用最多的目录。不过我们可 以从两项研究的比较中对其特征有更深入的了解,这两项研 究是在最近10 a的后一阶段由ICOLD国际大坝委员会实 施的,失事统计报告资料中既有水坝也包括尾矿坝。虽然水 坝和尾矿坝显著不同,但大部分技术和设计方法是相同的。 将两种坝的记录直接进行比较较合适。ICOLD分析报告列 举了自20世纪初以来的失事事件,这有利于将较长时期内 的水坝和尾矿坝的特征进行直接对比。 ICOLD的统计资料主要反映了溃坝问题。两项研究都 基于问卷调查表和从主管部门与业主那里收到的反馈意见, 并局限在一定范围之内。矿业公司经常由于一些可理解的 原因而不愿公开任何数据。然而,尽管数据不完整,但其显 示出比其他报告更积极的倾向。如果不考虑采矿数据的背 景如采矿总量趋势、 位置、 管理环境和采掘矿物等因素,所 有这些都同统计数据有直接关系 , 我们可以从中得出很多 结论。 首先,表1汇总的记录表明,20世纪最后10 a尾矿坝失 事较少。从总的和各年代的情况来看,尾矿坝的失事趋势与 同期水坝是类似的。虽然记录并不完整,但是,可以估计到 早期报道较少,误差更大,而且这种趋势可能还会增强而不 是减弱。 表1 尾矿坝和水坝每10 a的失事记录 尾矿坝水坝 1929年前222 1930～193927 1940～194968 1950～1959714 1960～19694627 1970～19795126 1980～19896317 1990～199814- 其次,研究表明,破坏型式具有显著的倾向性。相当一 部分的水坝溃坝发生在投入运行的头5 a左右。看来,尾矿 坝失事与运行年数没有什么相关性。然而统计数据也确实 表明,水坝在设计、 运行和管理等方面存在明显的不足。I2 COLD水坝失事的研究使我们认识到了很多失事机制和起 因方面的共性问题。对尾矿坝事件的研究结果也类似。然 而最近发生的大量事件却表明,这与操作及管理不当有关, 6 2002年3月 水利水电快报 EWRHI 第23卷 第5期 而非设计问题。 不幸的是,记录还反映出这些主要尾矿坝溃坝事件存在 某些特征,即并未充分吸取过去的教训。工程失事的历史告 诫所有学科的工程师们不能忘记过去的教训。 2 管理的实例 从尾矿坝失事的资料中可以清楚地看到,尾矿坝失事并 非是技术不过硬,而是管理不善造成的。从20世纪尾矿坝 失事有限的地理数据的分析可以看出,对法规作适当的更 改,可使矿业和当地环境明显受益。 欧洲、 北美和澳大利亚对矿产业法规存在大量争论,其 中很多缺乏通盘考虑,导致对整个规定标准的争议。然而, 正如水坝和水库那样,从长远来看设施安全专门性法规的改 进促进了其安全性的提高。 从尾矿坝失事率看,已经制定专门法规的那些国家有类 似的倾向。这些数据表明,引进适当的管理系统,对尾矿坝 进行检查和监测,可使失事率显著减少。 目前很少有人会认为英国是矿业大国。其实英国仍是 世界上铜、 锡、 铅的主要生产国,最近煤产量也居世界前列。 19世纪,随着采矿业的发展,社会认识不断提高,从19世纪 50年代起,法规得到进一步完善。结果,在150多a里英国 采矿法一直在发展,并且很可能是世界上最早的有关采矿健 康和安全的法规。 大部分法规具有针对性。例如,20世纪初的矿水控制 法就是因矿井水淹造成死亡增加而制定的。然而本文最关 注的却是法规对威尔士1966年Aberfan灾难所产生的后果。 它导致制定了全部矿山和采矿场专门法规。英国采矿法修 正案对堆置场和尾矿池的规划、 运行、 检查和监督作出了专 门规定。这项法规更进一步认识到尾矿坝和水坝的不同要 求,并在1975年英国水库法中得到进一步强化。水坝的检 查和监控方面类似的规则都得到了实施,但强调尾矿坝除 外。 英国尾矿坝失事的统计资料表明,管理得到加强后,尾 矿坝/矿物堆放场事故降低到一个微不足道的数字。可以推 断,这是由于1971年开始实施矿场和采石场条例的结果。 1972年,英国2 500多个堆放场和尾矿坝的矿物废料超过 20亿t。该法规要求业主对所有矿山/采石场进行法定专家 检查并按要求定期报告。虽然这些法规还不够完善,但对英 国采矿业的运作有极大的影响,并且表明恰当的强制性法 律,特别是针对矿山结构的法律,可对采矿业的运行产生有 利影响。继Mufulira灾难后,赞比亚于1972年制定了类似 的法律,从而也减少了较大事故发生的次数和频率。 3 适当的立法 对尾矿坝进行独立的专家检查的重要性已被大型矿厂 和相当的租赁机构所认可。在一些还没有适当法规的国家, 这些公司已能自发对其尾矿渣处理设备进行独立的年检并 作出报告。 然而,欧洲最近发生的事件表明,没考虑采矿业专门问 题的不适当的法规对尾矿坝的安全有负面影响。它甚至可 能导致对安全含义的误解。在那些历史上没有矿业立法,但 水坝方面的法规很完善的国家,立法者已有采用这些法规的 倾向。认识不到水坝和尾矿坝之间的差别,往往带来灾难性 的后果。 尾矿坝及其附属工程的特征同那些水坝和水库明显不 同。对这些差别认识不足已经导致了运行和结构设计问题。 表2概括了这些差别,该表突出了两种类型坝在设计、 运行 和检查等方面的不同之处。 表2 尾矿坝和水坝的差别 尾矿坝水坝 设计 目标 以一种安全、 稳定和在环境上可 接受的方式容纳由矿物加工所产 生的废渣 为重复利用或阻滞而 安全地贮存和控制水 工程设 计标准 静态和抗震稳定性 基于下游洪水和环境风险的水文 静态和抗震稳定性 基于下游风险的水文 环境 标准 最大限度地减少由施工、 运行和 关闭时所造成的环境影响,并最 大限度地减少对下游环境的排放 最大限度地减少环境 的影响 施工与贮存需要相适应的分期施工 一次性施工 运行 为满足废物处理、 环境和洪水控 制需要而不断进行设计、 施工和 贮存管理 水库水位管理 关闭 在采矿/加工终止时,用安全、 稳 定结构和环境上可持续的方法关 闭 除非出于环境原因而 需要决口,没有专门 的关闭要求 当务之急是设计者和管理者要认识这些差别,以便运用 恰当的标准和条件。作者认为,不能区分尾矿坝和水库间的 差别会导致许多大坝失事,最近媒体已有报道。 4 结 语 对过去100 a尾矿坝失事事件的分析表明,由媒体提供 的数据容易引起人们的误解,失事频率没有增长的趋势。综 合分析这些资料得出的主要结论是,设计和运行技术方面的 改进使过去10 a间的失事率降低。这与媒体宣传相反。显 然,我们需要做更详细的分析来消除采矿业可变因素的影 响,并提供一个清晰的概况和精确的比较。这个分析正在进 行中。 尽管数据表明,通过管理者加强研究,进一步强调关键 设计已促使尾矿坝性能得到改进,但是改进管理和运行的作 用更大。令人困惑的是,大量事例表明,历史上的溃坝事件 并没有引起后来操作设计方面的改进。 那些实施了地方采矿规章,且对尾矿坝进行不间断观 测、 检查和监控的地方,溃坝事件确实已降低。只要分期施 工中所采用的标准适当,管理与操作方法符合设计标准,再 加上法定检查和专家不间断地进行运行的设计和监控,就能 自然地避免溃坝。 朱晓红 译自英刊 水力发电与坝工建设2001年5月 马元王廷 校 7 [英] 迈克 剑桥 尾矿坝失事的回顾