尾矿库失稳原因及治理

尾矿库失稳原因及治理

李友强

上海胜义环境科技有限公司  上海  201100

摘要：多年以来，尾矿库安全问题频发，对社会造成巨大的压力和损失。文章从多方面分析了尾矿库失稳的原因，并简述了尾矿库安全治理的策略和方法，指导尾矿库安全建设和运行管理，为尾矿库安全治理指明方向。

关键词：尾矿库、失稳、治理、浸润线、安全

1 前言

在金属或非金属矿山类企业，尾矿库作为重要的组成部分，在企业可持续发展中起到至关重要的作用。我国是一个矿业大国，从2008年以来，我国尾矿年排放量均超过10亿吨，2014年尾矿排放量更是接近20亿吨(18.57亿吨)，尾矿的综合利用率却不到20%。在现有技术经济水平下，堆存是目前尾矿最主要的处理方式。截止目前，全国尾矿库数量超过13000座，其中已闭库的尾矿库数量接近10%，有近12000座尾矿库依然在运行中，且其中有超过15%的尾矿库属于“头顶库”。

尾矿库作为工业固体废弃物堆存区域，并不能为企业带来直接经济效益，所以一般企业的重视程度不够，在尾矿库管理和运营部门的经费和人员投入也相对较少，给尾矿库的安全管理带来了一定的影响，使得尾矿库成为工矿企业的一个重大危险源。如2008年9月，山西省襄汾县新塔矿业公司发生迄今为止世界上最大的尾矿库溃坝事故，造成277人死亡。2020年2月，伊春鹿鸣矿业“3·28”尾矿库泄漏事故，次生了中国近20年来尾矿泄漏量最大、应急处置难度最大、后期生态环境治理修复任务异常艰巨的突发环境事件。2019年1月，巴西米纳斯吉拉斯州淡水河谷公司一处铁尾矿库发生的溃坝事故，导致该公司的办公区及附近村落被淹，造成237人遇难，近百人失踪。2015年11月，巴西萨马科矿业公司的丰当尾矿库发生溃坝事件，据联合国环境署相关资料显示，直接导致1469公顷的植被被污染，杀死至少11吨鱼类种群，泥浆流经之处水生生物基本灭绝，至少40万人无法正常用水。该事件危害之大、影响之深，被认为是“巴西历史上最严重的环境灾难”。此类事件不胜枚举，因此，找到尾矿库失稳的原因，并做好相应的治理对策，对尾矿库的安全管理、事故预防有着重要意义。

2 尾矿库失稳原因

2.1 坝体失稳

不管是山谷型尾矿库、平地型尾矿库、傍山型尾矿库，还是截河型尾矿库，其尾矿库的失稳，基本伴随着坝体的破坏。在尾矿坝破坏以后，库内尾矿才不断底涌出和泄露，从而成为事故发生的重要因素。如果坝体稳定，一般不会发生大的安全事故，仅可能发生库内水体外溢的环境事故。因此，坝体的稳定性在尾矿库工程建设中至关重要。

对于坝体失稳的原因，又包括内部因素和外部因素。内部因素有勘察、设计和施工缺陷，比如设计的边坡坡度、坝体材料、排水系统设计缺陷、设计堆存高度、勘察不准中导致的坝体失稳、施工未按要求导致的坝体失稳等原因。外部因素有天气原因、水的因素、运行管理问题、未按要求堆填、坝体过载等，各个环节出现问题也可能导致尾矿库不能正常使用，甚至溃坝。

2.2 浸润线过高

水对尾矿坝体的强度影响较大，水的浸润会降低坝体材料的强度，从而影响尾矿库坝体的稳定性。同时，尾矿库内水的存在，会改变库内堆存物对坝体的受力方向。无水条件下，尾矿对坝体的压力可认为是重力的分力；而当有水存在时，水对坝体的压力垂直于坝体边坡，导致坝体的水平推力会大于无水时，同时，水的进入会进一步增加堆体的总重度，进一步增加了坝体的压力。另外，浸润线越高，坝体所受的水压力越大。因此，浸润线是坝体稳定性的重要影响因素。

2.3 暴雨天气

一般尾矿库设计时会根据库的等级，设计院按百年一遇、五百年一遇等计算雨量，并依次来设计尾矿库内的排水系统，对库内水及时进行导排，来保证尾矿库在遭遇暴雨时候的安全稳定。但尾矿库的排水系统除了受到施工的影响外，在长期使用过程中，地下导排系统经常会部分失效，地面导排系统也会因为管理和维护的问题，导排能力降低，从而跟原设计相比，导排水能力降低明显。从而导致尾矿库在暴雨时节库内积水过多，导致库内浸润线过高，严重时会影响坝体和整个堆体的稳定性。

2.4 运行管理

一般在尾矿库失稳前都会有一些征兆，比如坝体失稳前表面会有较大位移、管涌、裂纹等问题出现，需要在尾矿库的日常运行的过程中及时检查和发现，出现征兆或者有倾向时，要采取及时的治理措施进行防范。同时，尾矿库的浸润线等要经常性检查，避免浸润线过高。在尾矿库运行过程中，若是尾矿库的运行管理不及时，事态可能进一步扩大，运行管理的重要性对尾矿库是不言而喻的。

2.5 地震

地震对尾矿库安全的影响较大。由于尾矿的颗粒较细，尤其在部分低品位矿体中，为把有用成分通过选矿的方式进行浓缩，会尽可能地磨细矿石，从而导致大部分颗粒的粒径位于粘粒范畴。尾矿库内细颗粒尾矿与水共存，在地震发生时，水和粘粒在地震波的作用下，容易发生液化而变成流态，从而导致库内尾矿从初期坝翻涌而出，而产生溃坝事故。

2.6 政府监管

法规规定工矿企业也是尾矿库安全的第一责任人，但在尾矿库吃紧时，工矿企业往往为了生存，会违规使用尾矿库，有时候甚至超出设计极限。有些企业甚至找设计单位在原尾矿库的基础上进行扩容设计，甚至原来的坝体也未做任何加固和改变，这些都成为了威胁尾矿库安全的重要因素。因此，政府应加强对尾矿库的监管，若监管不到位，尾矿库失稳后影响的是人民和环境。

3 治理措施

3.1 健全应急预案

不管什么安全问题，应急预案必不可少，否则在问题出来以后，没法及时采取相关治理和防范措施。一方面不能及时治理，处理时间延长，可能会影响人员的救援和环境的治理；另一方面，不能采取相应的防范措施，可能导致问题的进一步扩大。因此，完善健全的应急预案，包括事故应对措施和风险评估等，可应对事故的突发情况。

3.2 降低浸润线

浸润线较高时，可采取水平排渗或垂直排渗方式进行定向钻孔排渗，降低尾矿库内浸润线的高度，从而增加堆体强度和坝体强度，改变堆体对坝体的压力方向，降低坝体的水平压力，从而保证坝体的稳定性和堆体的安定性。另一方面，通过运行管理加强对底部排渗系统的运行效果的检查，保证尾矿库底部排渗系统的正常运转，充分发挥尾矿库原有排渗系统的功效。同时，还应通过各级子坝建立堆体排水系统，将堆体上的水及时排初。

3.3 加强建设期工作的监管

在尾矿库地质勘探过程中，应充分探测清楚尾矿库的地层和分布情况，指导尾矿库的设计。尾矿库初期坝体应设计在较为稳定的区域，对于薄弱基础应采取相关技术进行加强。施工应严格按设计要求进行施工，并开展第三方监督和检测，保证初期坝的安全稳定。同时，在尾矿库设计过程中，应加强排渗系统的设计，保障堆体内部排渗系统的正常运转；在尾矿库周围导排系统设计中，加强边沟截排的设计，保证边沟的正常运转，减少外部雨水和地下水进入尾矿库内，减少水对尾矿库安全的影响。

3.4 加强运行管理

在尾矿库运行管理过程中，应严格遵守尾矿库管理的相关法律法规，确保合规操作。加强定期检查、监测工作和科学管理，当运行方式调整、增加尾矿子坝、恶劣天气等重大变化的过程中，要做好提前预防准备工作，加大检查和监测的力度，及时检测尾矿库各设施的运转情况，对未能正常运转的要及时修复；对边坡变形、坡脚或坡面管涌、坝体开裂等问题，要采取相应的治理措施，并组织专家论证。

尾矿库作为采矿活动中不可或缺的环节，其安全管理至关重要。合理的管理能够保护环境、保护人民的生命和财产安全，以及企业的可持续发展。工矿企业应建立健全的尾矿库运行管理体系，加强管理力度，提高管理能力和技术水平，以确保尾矿库的安全和可持续发展。

政府部门应加强监督，建立完善的法律法规体系，引导工矿企业积极履行责任，共同维护尾矿库的安全，保护人民群众的生命和财产。

4 总结及展望

尾矿库失稳受多方面因素的影响，有内因也有外因，有技术问题，也有人为检查监管因素，还受不可控因素的影响。从技术层面讲，前期应加大地质勘察的力度，保证地勘的完整性；适当增加设计的安全系数，保证运行过程中的安全，也能为后续扩容增高做准；施工方面要做好监管，严格按设计要求施工，严禁偷工减料。从管理层面出发，要加大尾矿库的运行过程管理，做好应急预案管理，政府层面加大监管，共同做好尾矿库的安全防范工作。

在现阶矿山安全生产中，尾矿库失稳是频率最大、危害程度最广的一类危险源，这也是以往各企业对尾矿库建设不重视、投入少等原因的后果体现。但是相对矿山而言，尾矿库的范围更小、材料单一、影响因子少，问题的治理更加容易。因此，在《“十四五”国家安全生产规划》等法律法规和规划的指导下，各企业提高了对尾矿库安全的重视程度，加大了尾矿库建设和安全防控方面的投入和研发力度，相信在不久的将来，尾矿库安全事故的发生频次将得到大幅度减缓，最终在技术的加持下，逐步得到有效控制。

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