4 尾矿库典型事故实例及教训

第四章尾矿库典型事故实例及教训尾矿库重大事故的诱发因素比较容易分辩，但导致事故发生，都有着多种原因，而且往往互为因果。因而事故的教训也是多方面的。勘察、设计、施工、生产管理以及政府有关部门都能从下面几个典型事故实例中汲取到有益的教训。第一节火谷都尾矿库溃坝事故及教训（一）事故概况火谷都尾矿库当时存放新冠选矿厂的尾矿，属砂锡矿的尾矿，平均粒径约为0.022mm，-0.019mm的占74.44%，由于颗粒太细，设计采用一次建坝，分期施工的方案。图4－1为原设计的尾矿坝示意图。总坝高为35m，总库容为1270万m3。该库1957年7月开始施工，1958年8月投入使用，1962年9月26日发生垮坝事故。垮坝前尾矿坝的实际断面如图4－2所示。当时总坝高为29m，储存的总尾矿量为814.3万t。1962年9月20日发现坝的南端和中部坝顶各有2～3mm的裂缝两条，长度约12m，在迎水坡上距坝顶约0.8m处也发现一条同样裂缝。事故前三天降了中雨，降雨量共28.8mm，库水位上升较快，9月25日库水位达1641.66m，是投产以来的最高水位，下午6点查看未发现任何变化。图4－1火谷都尾矿库原设计示意图图4－2垮坝前尾矿坝实际断面图事故发生在9月产26日凌晨2点半到3点之间。坝顶中部决口，上宽113m，下宽45m，深约14m，共涌出尾矿浆368万m3。库水位由1641.66m降至1633m。由于涌量大，冲力猛。冲毁及淹没的田地8112亩，损失粮食675t；冲毁房屋575间；伤亡263人，其中死亡171人；此外，冲刷、淤塞河道1700m，另有3800m沟渠受到局部破坏；损坏公路路基180m，淹没公路路面4500m；受输电线路和提水泵站严重损坏的影响，大量厂矿停产10天；再加上新冠选厂无尾矿库而长期停产和被淹农田几年内都种不出好庄稼，总的损失相当惨重。（二）事故原因（1）第二期坝的修改，未作稳定验算，坝坡太陡，坝体断面单薄；上坝土料含水率和压实干容重都未明确，每层铺土过厚，土料不均。以至坝的碾压质量不好；坝体多次分期加高，较大的结合面有六处，小的接缝更多，且都未按规范要求处理；构筑时，又是边施工、边生产，蓄水放矿同时进行，坝身土壤不能很好固结；其上游坡又压在质量很差的临时小坝上；由此可知，该坝质量很差，容易产生变形和位移，坝体的整体性和稳定性都深受影响。（2）当时作为维持生产的临时小坝基础座落在尾矿砂和矿泥层上，本身就不稳定；其下游坡没有很好压实，有一段含水饱和无法碾压；1960年抢险时投入的树木、支架、草席和施工生产留下的石墩钢轨等也没有清除；而二期坝又压在上面，增加小坝变形和下滑的危险。（3）在第二期坝设计时，原考虑在上游坡利用尾矿堆积，使之对土坝起保护作用，但在使用过程中，由于没有及时在坝前放矿，以至清水逼近坝前。水浪对上游坡不断冲刷浸蚀，加之坝身断面本来就比较单薄，更降低了坝的稳定性。（4）在尾矿设施的运行管理上，缺少严格的防护、维修、观测、记录制度。运行过程中对尾矿砂的堆积情况研究不够。（三）经验教训（1）尾矿处理是冶金工业生产的一个重要环节，无论在企业投资安排、劳动力安排、经营管理，都应把尾矿处理放在重要地位，做到首尾兼顾。（2）尾矿设施的建设安排必须根据矿山生产服务年限作出长远规划。一项尾矿设施工程建设周期长，必须提前几年建设才能保证生产，不能临渴挖井或采取填填补补的临时措施。（3）尾矿库建设必须严格按基本建设程序办事。切忌边设计、边施工、边生产。（4）无论设计、施工和生产管理都要认真贯彻落实技术责任制。设计应严格执行规范，施工要确保质量，生产管理要配备足够的技术力量和维护人员，经常观测检查，重要的尾矿坝应作为要害设施，日夜巡逻。（5）对细粒级量大的尾矿来说，必须坚持从坝前均匀分散放矿，使粗粒尾矿压在坝内坡，把细粒泥浆和清水赶到尾矿池中间或末端去。（6）要充分认识尾矿设施在选矿厂的重要地位。尾矿设施直接关系到选矿厂的正常生产、经济效益、矿产资源保存和环境保护，特别是下游人民生命财产的安全。尾矿库的建设必须安全可靠，万无一失。“设计是基础，管理是关键。”对尾矿库的复杂性一定要有充分认识，必须建立一套科学管理的规章制度，并严格贯彻执行，及时发现和消除隐患，方能确保尾矿库的安全。第二节牛角垅尾矿库溃坝事故及教训（一）事故概况该库于1971年1月建成投产。初期坝采用有粘土防渗斜墙的干砌石坝，属不透水坝，初期坝高为16m；该矿尾矿平均粒径为0.08mm，后期坝为尾矿堆坝，设计堆高41.5m，总库容215万m3，有效库容为150万m3，等级为3级。垮坝前已堆尾矿量110万m3（约150万吨）。库区汇水面积为3km2，调洪高度1.6m。尾矿水所需澄清距离为60m。排水沟及坝底涵洞全长570m，断面为1.2m×1.9m。1979年该涵洞压裂漏砂，后用钢材支护，水泥喷抹处理。尾矿库尾端建有一截洪沟，长222.7m，断面为4m×2.9m。1985年8月24～25日连降暴雨，25日临晨3点40分左右，山洪暴发，坡陡水急，洪水夹带大量泥砂石、杂草，排洪涵洞和截洪沟已无法承担，洪水直接冲入尾矿库，加之离尾矿坝基100m处发生1#和2#泥石流直冲库内，见图4－3。仅几分钟，洪水漫顶冲垮牛角垅尾矿库。事后测算，库内尾矿约被冲走110万吨左右。损失情况在矿区内：冲毁房屋39栋，造成危房22栋，还淹没房屋27栋；造成矿区内49人死亡；冲毁设备25台，冲走钢材200多吨，水泥1200多吨，各种原材料84.7万元；冲毁输电线路3.5km，通讯线路4.38km，矿区自备公路4.3km，国家公路3km，冲毁桥梁3座，致使通讯、供电、交通全部中断。矿区直接经济损失1300万元；在下游地区：倒塌部分大型临时工程，一些房屋进水，污染东河两岸农田15454亩、生活水井29个；还造成东河河堤决口39处，冲垮拦河坝17座、涵洞15个、渠道11条，河床淤塞泥石量达201万m3，水系污染相当严重。图4－3牛角垅尾矿库溃坝示意图（二）事故原因（1）经多方面综合分析及现场勘察，认定为不可抗拒的自然灾害冲垮了尾矿坝。（2）设计时收集的日最大降雨量为180mm，设计考虑的最大日降雨量为195mm，而实际达429.6mm，因此排洪设施无法满足要求。（三）经验教训（1）设计前的汇水面积、降雨量、降雨频率、排洪能力大小等主要因素应反复调查论证，切不可马虎。（2）山谷型尾矿库的排洪系统要建立防堵塞措施，还要解决泥石流对尾矿库侵害的可行措施。（3）尾矿库的汇水面积不能只计算地表面积，还应考虑地下水的流量。（4）尾矿库的供电及通讯线路要选择可靠的线路，绝不能从坝基向上输送。（5）值班室不能建在坝下，要建在安全可靠的地点；坝下游已建好的生活、生产设施应组织撤退演习，要有明确的撤退通道。（6）尾矿库绝对禁止超期服役。第三节金山尾矿库溃坝事故及教训（一）事故概况金山尾矿库原设计的初期坝址位于金山坳公路北侧，库区纵深长度为338m，尾矿坝总高为30m，汇水面积为0.25km2，总库容为240万m3，服务年限为15年。1970年5月省主管领导现场决定，将原设计的初期坝坝址向库内移动188m，库区纵深长度减为150m，汇水面积为0.20km2，库容按堆至50m标高计只有103万m3，服务年限只有5年。初期坝为不透水的均质土坝，坝高约6m。1980年尾矿库正式投入使用。由于坝址内移，造成库内纵深长度只有150m，使用时若要保证原设计尾矿库干滩长度达到70m的要求尾矿坝，就不能满足必要的尾矿水澄清距离。尾矿颗粒中小于0.019mm的含量达33.16％，为了改善库内溢流水的水质，尾矿库经常处于高水位状态作业，平时干滩长度只有20m左右。在雨季经常被迫停用，基本不能正常运行。1985年3月设计院曾明文提出：经稳定计算，该坝坝顶不能超过45m标高。1986年4月30日凌晨3点零5分发生溃坝。当时，尾矿坝子坝坝顶标高为45.7m，子坝前滩面标高为44.88m，而库内水位为44.96m，垮坝前子坝处于直接挡水状态，见图4－4。坝顶决口宽245.5m，底部决口宽111m，库内84万m3的尾矿和水大部分顷刻而下，尾矿坝下游两公里范围内的农田及水塘均被淹没或污染；坝下回水泵站不见踪影，部分民房被污染；造成19人死亡，100多人受伤，损失惨重。图4－4金山尾矿库溃坝示意图（二）事故原因（1）库内水位过高，直接淹到子坝内坡，离小子坝顶只差0.7m，子坝顶宽只有1.2m左右，系用松散尾砂堆成，不可能承受水的渗透压力，先发生渗透坍塌，很快导致漫过沉积滩顶（简称漫顶）溃坝。（2）尾矿库长期处于高水位运行状态，会导致坝体浸润线过高，稳定性较差，一旦局部产生渗流破坏，会立即引发整体崩溃。（3）生产与安全的关系处理不当，未能按设计确认的45m坝顶标高及时停用闭库。（三）经验教训（1）尾矿库是采选工程中的一个重要组成环节，也是一项近期与长远相结合的筑坝工程任务，不仅与生产密切相关，而且与安全、环保及下游居民的生命财产、工农业生产等有关。因此，尾矿坝的安全问题必须予以充分重识。该坝将原设计坝轴线内移188m，不仅服务年限由12年降为5年，而且造成尾矿坝安全干滩长度和澄清距离的长期矛盾尤为突出。这是片面强调节省投资，不尊重科学，违反客观规律，不按基建程序办事的必然结果。这是最主要的教训。（2）尾矿库安全所需的干滩长（调洪滩长和最小安全滩长之和）与澄清距离发生矛盾往往是中、小型尾矿库不能正常使用和不安全因素的重要原因。在这种情况下，应设法降低库水位，必要时，排泥甚至停产，也得保坝。（3）上游法尾矿筑坝未经技术论证用子坝挡水、拦洪，不仅是违反上游法尾矿筑坝的基本原则，而且往往是造成决口垮坝的直接原因，这种做法今后是绝对不允许的。（4）对尾矿坝存在坝坡渗水、沼泽化、浸润线偏高等不安全因素，应及时采取有效的治理措施。（5）尾矿库的接替工程建设应早落实，确保采选厂的持续生产，绝对要禁止未经技术论证和批准，擅自加高尾矿坝，冒险使用。第四节广西南丹县鸿图选矿厂尾矿库垮坝事故（一）事故概况2000年10月18日上午9时50分，广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂尾矿库发生重大垮坝事故，共造成28人死亡，56人受伤，70间房屋不同程度毁坏，直接经济损失340万元。（二）选矿厂基本情况鸿图选矿厂是由姚肇奎和姚仕明共同投资500万元建设的一家私营企业，位于南丹县大厂矿区华锡集团铜坑矿区边缘，于1998年8月开工建设，1999年6月建成投产。选矿厂选矿工艺部分由华锡集团退休工程师刘德和华锡集团车河选厂工程师王万忠2人共同设计。设计选矿能力为120吨/天，但实际日处理量为200吨/天。选矿厂尾矿库没有进行设计，是依照大厂矿区其它尾矿库模式建成的，没有经过有关部门和专家评审。尾矿库修筑方式是利用一条山谷构筑成山谷型上游式尾矿库。事故后验算的库容为27400m3，实际服务年限仅为1.5年。尾矿库基础坝是用石头砌筑的一道不透水坝，坝顶宽4m，地上部分高2.2m，埋入地下约4m。在工程施工结束后，只是县环保局到现场检查一下就同意投入使用。后期坝采用人工集中放矿筑子坝的冲积法筑坝，并按照县环保局提出的筑坝要求筑坝。后期坝总高9m，坝面水平长度25.5m，事故前坝高和库容已接近最终闭库数值。尾矿库坝首下方是一条东南走向的上高下低的谷地。建坝时，坝首下方有几户农民和铜坑矿基建队的10多间职工宿舍。到了1999年下半年，便陆续有外地民工在坝首下方搭建工棚。选矿厂认为不安全，曾请求政府清除。南丹县和大厂镇政府则多次组织清理。但每次清理后，民工又陆续恢复这些违章建筑。事故发生时坝下仍有50多间外来民工工棚。（三）事故经过2000年10月18日上午9时50分，尾矿库后期坝中部底层首先垮塌，随后整个后期堆积坝全面垮塌，共冲出水和尾砂14300m3，其中水2700m3，尾砂11600m3，库内留存尾砂13100m3。尾砂和库内积水直冲坝首正前方的山坡反弹回来后，再沿坝侧20m宽的山谷向下游冲去，一直冲到离坝首约700m处，其中绝大部分尾矿砂则留在坝首下方的30m范围内。事故将尾矿坝下的34间外来民工工棚和36