尾矿库危险有害因素辨识及安全管理措施.pdf

2008年第4期/第29卷 黄 金 GOLD 分 析 与 环 保51 尾矿库危险有害因素辨识及安全管理措施 收稿日期 2007 - 12 - 25 作者简介王 涛1980 , 男,陕西潼关人,助理工程师,硕士研究生,从事岩土灾害发生机理与防治研究工作;云南省昆明市,昆明理工大学莲华 园区1幢B座417室,650093 ① 孙华山国家安全生产监督管理总局副局长 . 在非煤矿山及相关行业安全监管工作现场会议的讲话. 2007 - 10 - 22. 王 涛 1 ,郭振世 2 1. 昆明理工大学国土资源工程学院; 2.西安理工大学水利水电学院 摘要通过简要介绍尾矿库的类型及设施,分别从尾矿坝单元、 放矿单元、 排水单元辨识了尾矿 库存在的危险有害因素;同时,结合生产实际,提出相应的安全管理措施。 关键词尾矿库;危险有害因素;安全管理措施 中图分类号 TD926. 4; X92 文献标识码B 文章编号 1001 - 12772008 04 - 0051 - 05 0 引 言 矿业开发是人类生存和社会发展活动的一个非 常重要组成部分。全世界每年采出金属和非金属矿 石、 煤、 石材、 黏土、 砂砾约9010 9 t,而相应排弃废石 和尾矿约30010 9 t。中国作为一个矿业大国,每年 选矿产生的尾矿约310 9 t,而这些尾矿除一小部分 作为矿山充填或综合利用外,绝大部分都要储存在尾 矿库其基建费用一般约占矿山建设总投资的10 左右,占选矿厂投资的20左右。据统计,目前全 国共有尾矿库6 261座,其中,二等尾矿库32座、 占 0. 56;三等尾矿库194座、 占3. 37;四等尾矿库 847座、 占14. 72;五等尾矿库4 683座、 占81. 35; 另有505座尾矿库尚未确定其等级,占总数的 8107 ①。尾矿库的数量之多、 库容之大和坝体之高 在世界上是少见的。近两年,全国共发生尾矿库溃坝 等较大和重大事故17起,死亡41人,受伤29人 ① ,给 人民群众的生命及财产造成重大损失,对环境安全构 成严重威胁,因此,尾矿库安全问题已成为一个严峻 的问题。 1 尾矿库概论 1. 1 尾矿库的类型及特点 尾矿库是指在山谷口处或洼地的周围筑坝,将金 属和非金属矿山企业进行矿石选别后的尾矿或其它 工业废渣排入其内进行沉淀的贮存场所。根据地形 不同,常见有以下3种类型 [1] 1山谷型尾矿库。 山谷型尾矿库是在山谷谷口 处筑坝形成的尾矿库,见图1。其特点是初期坝相对 较短,坝体工程量较小;后期管理和维护相对较容易; 当后期筑坝较高时,可获得较大的库容,但汇水面积 较大,排水设施工程量大。中国大中型尾矿库大多属 于该类型。 图1 山谷型尾矿库 2平地型尾矿库。平地型尾矿库是在平地四 周筑坝围成的尾矿库,见图2。其特点是初期坝和后 期尾矿堆筑坝工程量大,建设费用高,维护管理较麻 烦;由于四周堆坝,库容越来越小。 图2 平地型尾矿库 3傍山型尾矿库。傍山型尾矿库是在山坡脚 下依山筑坝所围成的尾矿库,见图3。其特点是初期 坝相对较长,初期坝和后期尾矿筑坝工程量较大,库 52 分 析 与 环 保 黄 金 容较小,管理维护相对复杂。 图3 傍山型尾矿库 另外,尾矿库按照堆筑坝方式可分为上游 式、 中线式、 下游式、 水库式、 干排干堆式及高浓缩尾 矿锥式等类型。 1. 2 尾矿库设施的组成 尾矿库设施一般由尾矿输送系统、 尾矿堆存系 统、 尾矿排水系统、 尾矿水处理系统等组成。 1尾矿输送系统。该系统一般包括尾矿浓缩 池、分级砂泵站、 尾矿输送管道、 尾矿自流沟渠、 事故泵站及事故池等设施。 2尾矿堆存系统。该系统包括坝上放矿管道、 初期坝、 后期尾矿堆坝、 浸润线观测、 位移观测及排渗 设施等。 3尾矿排水系统。该系统一般由截洪沟、 溢 洪道、 排水井塔、 排水隧洞管等水工构筑物组 成。 4尾矿水处理系统。该系统一般由尾矿库澄 清水的回水设施和尾矿水的净化设施组成。 2 尾矿库的危险有害因素辨识 危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发 性损害的因素;有害因素是指能影响人的身体健康、 导致疾病或对物造成慢性损害的因素。通常情况下, 二者并不加以区分而统称为危险有害因素。笔者根 据 选矿厂尾矿设施设计规范 ZBJ1 90 [2 ]、 冶 金矿山尾矿设施管理规程 [ 90冶矿字第185 号] [3 ]、 国家安全生产监督总局尾矿库安全监督管 理规定2006第6号 [4 ] 和尾矿库安全技术规 程AQ 20062005 [5 ] ,对尾矿库存在的危险有害 因素进行分析。 2. 1 尾矿坝单元的危险有害因素 尾矿坝最大的危险有害因素是溃坝。一旦溃 坝会引起滑坡、 泥石流等重大灾害,造成重大人员 伤亡、 财产损失和环境污染。引起溃坝的原因很 多 [6 ] ,主要原因有① 调洪高度不能满足需要、 安全 超高不够、 泄洪排水系统防洪标准偏低、 泄洪排水 构筑物破坏或堵塞、 库区内发生大的泥石流、 岸坡 发生滑坡和坍塌等;②坝体边坡过陡、 有局部坍塌 或隆起、 坝面有冲刷或塌坑等不良现象;③排渗设 施失效或破坏,渗流破坏不断扩大,产生管涌、 漏 砂。主要触发原因有滑坡、 管涌或洪水漫坝、 坝坡 失稳、 堆积坝溃口、 渗流破坏。 现针对可能引起溃坝的各个危险有害因素分 析如下 1滑坡岸坡坍塌。由于尾矿库建在陡峭山 体上,爆破取石筑路活动、 岩体风化、 尾矿库水淹浸泡 而导致山体失稳,最终引起滑坡。 2坝坡失稳。由于坝体边坡过陡,有局部坍塌 或隆起,坝面有冲刷、 塌坑等不良现象;坝基下存在软 基或溶岩,坝体疏松使渗流破坏不断扩大导致坝体裂 缝、 管涌,引起坝体滑坡坍塌。 3坝体局部浸润线过高。上游式尾矿坝主要 是通过冲填形成的尾砂滤水体排去浸入坝体内部的 渗透水;一旦滤水体结构因某些原因如坝体内细粒 级的沉积矿泥夹层过多等而难以形成或被破坏,坝 体内部的浸润线就会升高,渗透水就可能从坝坡逸 出,在坝面形成沼泽 [7 ]。 4坝面拉沟。由于尾矿库未进行坝面维护,坝 面无防冲刷措施,遇暴雨会引起坝面拉沟,局部塌陷。 5渗流破坏。由于排渗体局部发生淤堵,排渗 能力下降,致使坝体内的水不能及时排出,坝体内浸 润线升高,坝面或下游发生沼泽化,导致坝体、 坝肩和 不同材料结合部位有渗流水流出,渗流量增大,渗流 水混浊引起管涌、 渗漏等 [8 ]。 6管涌。当库区水位过高而引起坝基渗透压 力过大,排渗设施失效时就会引起管涌。 7裂缝。由于坝体、 坝基不均匀沉陷或滑坡、 坝体施工质量差或坝身结构及断面尺寸设计不当,当 坝体滑移、 暴雨或低温冰冻时,就会使坝体产生裂缝, 裂缝种类及特性见表1 [9 ]。 2. 2 放矿单元的危险有害因素 矿石经过选矿厂的浮选,将尾矿经分级泵站输送 至尾矿坝顶铺设的放矿管道,同时在放矿主管道上连 接放矿支管来实现坝面放矿。由于堆积坝坝面距离 一般较长,故在放矿时存在以下危险有害因素 1未按设计要求进行放矿冲填尾矿库,沉积滩 面出现侧坡、 扇形坡或细粒尾矿大量沉积于坝体的某 一端。 2长时间独头放矿,使矿浆沿堆积子坝内坡坡 面流动冲刷坝体。 3放矿支管开启太少,造成沉积滩坡度过缓, 导致调洪库容不足。 2008年第4期/第29卷 分 析 与 环 保53 4未能均匀放矿,使沉积滩形成此起彼伏的堆 积体,导致库内干滩长度过短,坝体浸润线过高。 5放矿管道泄漏或长时间不调换放矿点,造成 个别放矿点的矿浆外溢,冲刷坝体。 表1 裂缝种类及特性 分 类名 称特 性 裂 缝表面裂缝裂缝暴露在坝体表面,缝口较宽,深处变窄逐渐消失 部 位内部裂缝裂缝隐藏在坝体内部,水平裂缝常呈透镜状,垂直裂缝多为下宽上窄的形状 裂 缝 走 向 横向裂缝裂缝走向与坝体轴线垂直或斜交,一般出现在坝顶,严重的发展至坝坡;近似铅垂或稍有倾斜 纵向裂缝裂缝走向与坝体轴线平行或接近平行,多出现在坝坡浸润线逸出点的上下部位 龟纹裂缝裂缝呈龟纹状,没有固定的走向,纹理分布均匀,一般与坝体表面垂直,缝口较窄,深度10～20cm 裂 缝 成 因 沉陷裂缝 多发生在坝体与岸坡结合段、 土坝合拢段、 坝体分区分期填土交界处、 坝下埋管的部位 滑坡裂缝 裂缝段接近平行坝轴线,缝两端逐渐向坝脚延伸,多出现在坝顶、 坝肩、 背水坡及排水不畅的坝坡下部 干缩裂缝 多出现在坝体表面,密集交错、 均匀分布、 没有固定走向,降雨过后缝隙减小或消失 冷冻裂缝 多发生于冰冻寒冷季节,表面呈破碎、 脱空现象,裂缝宽度及深度随气温变化 震动裂缝 经强烈震动或地震后出现纵、 横向裂缝,横向缝口随时间延长逐渐变小或弥合,纵向缝口几乎没有变化 2. 3 排水单元的危险有害因素 尾矿库设计排水系统的作用有两方面① 为了及 时排除雨季蓄积在库内的雨水,同时确保不让尾砂从 排洪系统泄漏 [10 ] ,即排水不排砂;② 回收尾矿库内澄 清水返回生产循环使用。排水设施一般由进水构筑 物、 输水构筑物和坝坡排水沟组成。排水单元存在的 危险有害因素有 1排水单元出现故障,导致排泄不顺畅。尾矿 库排洪系统出现故障,使洪水无法正常排泄,库内水 位会急剧升高,造成洪水从尾矿堆积坝顶溢流排出。 2泄漏尾砂。排洪构筑物局部结构存在问题, 如排水管分缝处施工不良、 预制排水管连接不良、 排 水井挡板封堵不严、 排水斜槽盖板局部损坏等,将会 导致从排洪系统漏水、 漏砂,随着时间推移,可能会导 致排洪系统淤塞或坍塌。 3排洪隧洞出现坍塌。国内许多中小型尾矿 库的排洪隧洞都采用浆砌石制成,整体性较差,承压 能力较低。由于受运行时间、 承载负荷、 渗漏水侵蚀 影响,促使衬砌结构强度降低,造成洞体坍塌,导致隧 洞排水淤堵。 3 安全管理措施 由于尾矿库是金属和非金属矿山企业中的重要 生产设施和特殊构筑物,同时其所处的位置难以避开 居民区和人口密集区,因此又属于重大危险源。 中 华人民共和国安全生产法 第三十三条规定生产经 营单位对重大危险源应登记建档,进行定期检测、 评 估、 监控,并制定应急预案,告知从业人员和相关人员 在紧急情况下应当采取的应急措施;尾矿库安全监 督管理规定 6 号令 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。 3. 1 尾矿坝的安全管理措施 随着矿山企业生产规模日益扩大,尾矿排放量不 断增加,尾矿库越来越临近其设计服务年限,尾矿堆 存体积越来越大,随之带来的安全问题日益凸显,作 为尾矿库的主骨架 “ 尾矿坝 ” 是否安全稳定,直 接涉及尾矿库的安全运行,因此对尾矿坝应加强日常 管理和维护工作。 1对初期坝坝体加强维护工作,做好坝底渗流 水质、 水量观测及坝体的位移沉降观测,发现问题要 及时处理。 2在后期使用尾砂堆筑坝之前,必须对岸坡进 行处理。岸坡处理应做隐蔽工程记录,采取有效措施 处理,经处理后方可堆筑子坝。 3子坝堆筑的坡度要严格按照尾矿坝设计坡 比要求进行确定,不能过陡或过缓,每级子坝要留足 坝顶宽度,使上一级子坝的外坡脚自下一级子坝的内 坡脚边线起始,以便操作管理。 4子坝堆筑过程中,要严格按设计进行,要对 子坝分层辗压,确保子坝剖面尺寸、 密实度、 长度符合 要求。 5子坝堆筑时,尽可能选用颗粒粗的尾砂进行 堆筑,这样筑成的坝体较均匀,含泥量少,稳定性较 高。每级子坝堆筑结束,应进行质量检查,检查记录 需经主管技术人员签字后存档备查。 6当坝体出现裂缝,应通过表面观测和挖深 坑、 槽探,查明裂缝的部位、 宽度、 长度、 深度、 错距、 走 54 分 析 与 环 保 黄 金 向等,分析裂缝的深度。选用以下措施进行处理 ① 对于深度小于5m的裂缝可采用开挖回填法处理, 开挖深度应比裂缝最底部深0. 3～0. 5m,开挖长度应 向裂缝端外扩约2m,回填土质宜与原土料相同,回填 时要求分层夯实。② 对于较深的裂缝可采用灌浆法 处理或上部开挖回填、 下部灌浆的方法处理。灌浆的 浆液可采用纯黏土浆或黏土水泥浆,浆液浓度为 30～50。 7坝体的安全监测管理措施。尾矿坝坝体监 测的一部分工作内容可用肉眼进行,如观察坝坡有无 明显变形、 塌陷、 沼泽化、 渗水、 蚁穴鼠洞等;另一部分 工作内容是利用精密仪器定期进行监测。其观测项 目为① 坝体水平、 位移观测;② 坝体沉降观测;③ 坝 体孔隙水压力观测;④ 坝体浸润线观测;⑤ 坝面大口 辐射井水位观测;⑥ 水平辐射管水流量观测;⑦ 绕坝 渗流观测;⑧ 排水洞渗流量观测。对于以上各项观测 工作及资料,应专人观测、 专人管理,对观测结果要认 真整理分析,掌握尾矿坝的工作状况和运行规律。 3. 2 放矿系统的安全管理措施 1分段放矿。在生产中大部分尾矿库放矿集 中在尾矿放矿管道进入坝面的一端,远端放矿较少; 这样一方面容易造成近高远低,另一方面容易造成尾 矿沉积规律紊乱,导致远端坝体成为薄弱环节。还有 一些尾矿库长时间不改变放矿口的位置,放矿口下形 成一堆孤立的高砂丘,尾矿向库内流动的路径不稳 定,导致坝前沉积尾砂中形成多层细泥夹层。这两种 放矿现象在尾矿库的放矿管理中是绝不允许的,对坝 体较长的尾矿库,放矿必须采取分段交替作业进行, 使坝体均匀上升,避免滩面出现侧坡、 扇形坡或细颗 粒尾砂大量集中沉积于一端或一侧,应做到粗粒尾矿 沉积于坝前,细粒尾矿排至库内。 2坝面均匀分散放矿。采用多管小流量的放 矿方式,在放矿主管道上间隔安装一定数量同管径、 同长度的放矿支管,各放矿支管均安装阀门进行流量 控制,实现各放矿支管流量均匀稳定。放矿口的间 距、 位置、 同时开放的数量、 放矿时间及水力旋流器使 用台数、 移动周期与距离,应按设计要求和作业计划 进行操作。 3放矿支管必须确保足够长度。放矿支管的 长度要根据堆筑子坝的高低及内坡比而定,一般以支 管放矿浆体不直接冲击子坝内坡脚为宜。在实际放 矿过程中,常在库内沉积干滩面上布置简易支架架设 支管,同时在子坝内坡脚堆放草袋来减少对子坝内坡 脚的冲刷。 4放矿时,应有专人管理,不得擅自离岗。 3. 3 排水系统的安全管理措施 1排水构筑物的施工要严格按设计要求进行, 严格确保工程质量。 2排水构筑物停用后封堵,必须严格按设计要 求进行。一般情况下,必须从井内井座顶部封堵或在 隧洞支洞末端封堵,严禁在排水井井筒上部封堵。 3尾矿库内要设立清晰醒目的水位观测标尺, 标明正常运行水位和警戒水位。 4在排出库内蓄水和大幅度降低库内水位时, 应控制流量,非紧急情况不宜骤降,并提前通知下游 居民。 5要认真做好汛前、 汛后及日常的排洪设施检 查,发现问题要及时处理。 3. 4 回水系统的安全管理措施 1尾矿库回水系统的设计应充分利用库中水 的位能,以节约能源,有条件时应采用静压回水方式。 2尾矿库回水取水点位置必须确保尾矿库在 全部使用期内均应满足不小于澄清距离的要求。 3尾矿库回水水池容量对中小型选厂不宜小 于6～8 h的回水水量,大型选厂不宜小于3～4 h的 回水水量 [2 ]。 4如果回水采用回水井塔,当回水井塔停用 时,应进入井内封堵,严禁在井筒上部封井。 3. 5 尾矿输送系统的安全管理措施 尾矿输送系统包括管、 槽、 渠和池等,是输送矿浆 的重要通道,一旦出现故障常出现漏砂、 堵塞等现 象 , 若没有及时采取措施,会污染环境、 破坏生态, 因此必须加强管理和维护,保障输送管道畅通无阻。 1经常巡视检查输送线路,防止堵、 漏、 跑、 冒。 对易造成磨损和破坏的部位,应特别注意观察,若发 现异常现象,要认真分析原因,及时排除。 2对无浓缩设施的尾矿系统,应定期测定输送 矿浆的流量、 流速、 浓度和密度,使其各项指标符合设 计的要求。如有不符,需通知主厂房、 浓缩池及上下 泵站,查明原因,采取措施以保证正常输送。 3寒冷季节应加强管、 阀的维护管理和防冻措 施,尽量避免停产。如果停产,必须及时开启输送管 路的放空阀门,排放矿浆,严防发生冻裂事故。 4输送管槽磨损严重部位,在停产时应及时 检修;内侧衬砌铸石管槽 , 如有铸石板脱落,必须 及时修补;管道焊接时,尽可能的减少错口。 5自流输送渠、 槽上设置的拦污栅,应定期维 护和修缮,及时清除树枝、 石块等杂物,防止发生堵塞 漫溢矿浆的现象;设有盖板的沟槽,必须及时处理掉 入沟槽的盖板;发现正在使用的沟槽中有液面升高 时,应立即查明原因,如有沉积杂物,应及时清除。 2008年第4期/第29卷 分 析 与 环 保55 4 结 语 对于矿山企业来讲,做好尾矿库的安全管理工 作,是一项长期而艰巨的任务,尾矿库的运营好坏,不 仅影响矿山的经济效益,而且与下游生态环境和居民 的生命及财产安全息息相关。因此,从可持续发展和 环境保护角度考虑,矿山企业应该将尾矿库的安全运 行作为首要任务来抓。按照有关规定和标准,科学 化、 规范化做好尾矿库日常安全管理,创建尾矿库安 全标准化系统。在实际生产管理过程中,相关职能部 门应该每班固定专人对尾矿坝进行检查维护,发现不 安全因素应及时报告上级,并采取应急措施防止事态 发展。只有通过对其危险有害因素的辨识分析,才能 有针对性地进行防范,消除各种事故隐患,最大程度 地杜绝和减少尾矿库的生产安全事故发生,最大限度 地保障下游生态环境和居民生命及财产的安全。同 时,企业应定期对尾矿库操作管理人员进行安全技术 教育培训,提高素质,认真贯彻“ 安全第一,预防为 主,综合治理 ” 的方针,确保尾矿库的安全运行。 [参考文献] [1] 徐强. 尾矿库安全监督管理规定 贯彻实施及尾矿库安全操 作、 维护、 运行管理、 检查验收、 病害治理及监督执法操作手 册[M ].北京冶金工业出版社, 2006. 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Faculty of W ater Resources and Hydraulic Power, X i’an University of Technology AbstractThe paper introduced the types and facilitiesof tailingsponds and identifies the dangerous harmful fac2 tors from the unitsof tailings dam, ore drawing and flood drainage respectively . At the same time, the authorsput for2 ward the corresponding safety controlmeasures combining with practice. Keywords tailings pond; dangerous har mful factors; safetymanagementmeasures编辑赵玉娥 商业银行可从事黄金期货交易 但不能“ 代客 ” 打理 合格的商业银行可以从事境内黄金期货交易。 银监会日前发布 关于商业银行从事境内黄金期货交易有关问题的通知 称,商业银行从事黄金期货经纪 业务应取得相应资格,不得利用自有的黄金期货交易资格代理客户从事黄金期货经纪业务。 拟从事黄金期货交易的商业银行,需满足资本充足率达到8 ,具有衍生产品交易资格和黄金现货交易资 格,同时,具有完善的市场风险管理能力。如在银行内部制度及内控要求方面,要求董事会出具同意从事此项 业务的证明文件,完成相关可行性研究分析报告,建立完善的黄金期货交易内部业务管理办法,建立开展黄金 期货交易业务所需的业务处理系统等。 商业银行从事境内黄金期货交易应取得期货交易所会员资格,需有不少于4名合格的期货行业从业资格 人员。 银监会有关负责人表示,中国许多商业银行已经积累和具备了从事黄金期货交易的条件,银监会出台此政 策根本原因是要进一步提高中国商业银行的竞争力。 试水黄金期货业务只是前奏,商业银行更大的图谋在于全面涉足期货行业。 这位负责人表示,只要风险控制措施到位,商业银行从比较熟悉的黄金品种开始,通过从事境内黄金期货 交易,逐步熟悉期货业务,可以为中国商业银行日后更广范围地参与期货市场奠定基础,有利于增强中国商业 银行全面业务能力与竞争力。转自中国黄金协会网