尾矿库安全技术

尾矿库安全技术二〇〇九年六月第三节尾矿库安全技术一、尾矿排放方式尾矿排放方式主要包括地表排放、地下排放和深水排放等三种方式。另外，目前部分矿区积极利用尾矿，变害为利，将尾矿作为散状填料或原材料，实际上也是一种最积极的尾矿处理方式。地表排放是目前最普遍使用的排放方法，仍在尾矿管理中占有重要地位。然而，由于经济条件、技术条件和管理条件的发展，必将产生更实用的、更有创新性的排放方法。1．地表排放是采用某种类型堤坝形成拦挡、容纳尾矿和选矿废水的尾矿库，使尾矿从悬浮状态沉淀下来形成稳定的沉积层，使废水澄清再返回选矿厂使用。地表排放方式有挡水坝、上升坝、环形坝和干处置。(1)挡水坝。是在开始向尾矿库排放之前一次性地按全高构筑的坝。筑坝材料通常取用各种天然土。挡水坝包括不透水心墙、排水带、渗滤层和上游式堆石等。挡水坝适宜于蓄水要求高的尾矿库，例如暴雨径流流入量大的尾矿库，或者因选矿工艺的制约限制尾矿废水再循环的场合，或者尾矿沉淀需要大的贮水容积和蒸发面积的场合，或者为控制尾矿废水污染当地水系的场合。挡水坝因建库地势不同可分山谷坝和环形坝。从工程角度看，挡水坝适用于任意类型和级配的尾矿，适用于任意排放方法，抗震性能较好，坝体一次筑就，无升高速度的限制，防渗性能要求较高，因此，筑坝成本较高。(2)上升坝。地表尾矿库使用最普遍的是上升坝，它与挡水坝不同，是在尾矿库整个服务期间分期构筑的坝。首先构筑初期坝，初期坝坝高设计一般考虑尾矿库使用头2～3年的尾矿产量以及适当的洪水流入量。继后按照预定的尾矿上升高程、库中允许洪水蓄积量齐步并升。建筑材料包括天然土、露天和地下开采的废石、水力沉积或旋流尾矿砂。上升坝的优点：①由于在尾矿库整个服务期间分配建设费用，初期工程费用低。②由于不必在筑坝初期一次性备齐筑坝材料，在筑坝材料的选择上可有很大的灵活性。采矿废石或尾矿砂都是理想的筑坝材料。除压密费用外，材料是“免费”提供的。上升坝可分为上游坝、下游坝和中心线坝三类。(3)环形坝。它是在平地上四面筑坝形成的，因此成本较高。(4)干处置。在尾矿沉淀之前尾矿以固体形式干处理，通过带式过滤机把水从中排出，形成干尾矿，从而减少尾矿废水的渗漏，但成本高。带式过滤工作原理简单，随着尾矿在合成橡胶支托的过滤编织带上移动，采用真空装置从尾矿中汲取液体，使尾矿含水量从约50％降低到20％～30％，处理成“干饼”状堆放。由于尾矿基本上呈固体形式处置，所以土地恢复可与尾矿处置同时进行有很大优点。但这种处置方法的成本较高，基建费用和作业费用都很高。2．地下排放虽然地表尾矿库是最广泛应用的尾矿排放方法，但长期以来，地下采矿已采用尾矿砂充填空区以支护岩层，客观上也起到第二作用，即减少尾矿的地表处理量。近些年来，由于地表排放的成本和环境管理规程压力的增大，日趋把地下排放视作正规的排放方案。特别是所排放尾矿属惰性、无潜在危险的场合，地下排放更有突出优点。地下排放包括地下矿山充填、露天矿坑排放和专门掘坑排放。3．深水排放是把尾矿泵入深湖或近海，但因环境生态问题的争议而一直未普及应用。深湖和近海排放的主要特点是：尾矿上面的水位形成一个理想的输氧屏障，从而能抑制硫化物生成酸的反应；减少了细菌出现，有助于防止氧化；节省了昂贵的尾矿库建设费用；如果这种排放在环境上允许，则该排放方法有少占土地和美化环境的优点。二、尾矿库的类型1．山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库，如图6—2所示。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小；后期尾矿堆坝相对较易管理和维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；库区纵深较长，澄清距离及干滩长度易于满足设计要求；但汇水面积较大，排水设施工程量大。我国大中型尾矿库大多属于这类尾矿库。2．傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库，如图6—3所示。它的特点是初期坝相对较长，初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大；由于库区纵深较短，澄清距离及干滩长度受到限制，后期堆坝高度一般不太高，库容较小；汇水面积虽小，但调洪能力较小，排洪设施的进水构筑物较大；由于尾矿·水的澄清条件和防洪控制条件较差，管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地区的尾矿库大多属于这种类型。3．平地型尾矿库是在平地四面筑坝围成的尾矿库，如下图所示。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量最大，维护管理比较麻烦；由于周边堆坝，库区面积越来越小，尾矿沉积滩坡度越来越缓，因而澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之减少；堆坝高度受到限制，一般不高；但汇水面积小，排水构筑物相对较小。国内平原或沙漠地区多采用这类尾矿库。平地型尾矿库4．截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库，如下图所示。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽度，三面筑坝围成尾矿库。其特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但库外上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂。国内采用者不多。截河型尾矿库三、尾矿库危险性分级的要求1.尾矿库安全度的分类：根据尾矿库的防洪能力和尾矿坝坝体的稳定性确定。尾矿库分为危库、险库、病库和正常库。(1)尾矿库有下列工况之一的为危库：尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求，不能确保坝体的安全；排水系统严重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急剧降低，排水井显著倾斜，有倒塌的迹象；坝体出现深层滑动迹象；其他危及尾矿库的情况。(2)尾矿库有下列工况之一的为险库：尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求，但平时对坝体的安全影响不大；排水系统部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，达不到设计要求；坝体出现浅层滑动迹象；坝体出现贯穿性的横向裂缝，且出现较大的管涌，水质浑浊挟带泥沙或坝体渗流在堆积坝坡有较大范围逸出，且出现流土变形；其他影响尾矿库安全运行的情况。(3)尾矿库有下列工况之一的为病库：尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求；排水系统出现裂缝、变形、腐蚀或磨损，排水管接头漏砂；堆积坝的整体外坡坡比陡于设计规定值，或虽符合设计规定，但部分高程上的堆积坝边坡过陡，可能形成局部失稳；经验算，坝体稳定安全系数小于设计规范规定值；浸润线位置过高，渗透水自高位出逸，坝面出现沼泽化；坝体出现较多的局部纵向或横向裂缝；坝体出现小的管涌并挟带少量泥沙；堆积坝外坡冲蚀严重，形成较多或较大的冲沟；坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；其他不正常现象。(4)同时满足下列工况的为正常库：尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小于滩长度均符合设计要求；排水系统各构筑物符合设计要求，工况正常；尾矿坝的轮廓尺寸符合设计要求，稳定安全系数及坝体渗流控制满足要求，工况正常。三、尾矿库危险性分级的要求2.尾矿库的整治：企业应请由有资质条件的中介技术服务机构每5年对尾矿库进行一次安全评价。尾矿库的安全评价报告必须报省级安全生产监督管理部门备案。(1)对于危库，企业必须停产抢险，并采取以下应急措施：立即降低库水位，确保坝的安全和满足汛期最小安全超高和最小干滩长度的要求，必要时，可按最小干滩长度为坝顶宽度，用渠槽法抢筑子坝，以形成所需的安全超高和干滩长度；疏通、加固或修复排水构筑物，必要时可另开挖临时排洪通道；处理滑坡，加固坝体。(2)对于险库，企业应采取以下措施在限定的时间前消除险情：降低库水位，确保满足汛期最小安全超高和最小干滩长度的要求；疏通、加固或修复排水构筑物；处理滑坡，加固坝体，消除管涌和流土。三、尾矿库危险性分级的要求(3)对于病库，企业应采取以下措施尽快消除事故隐患：抓紧进行防洪治理工程，确保汛前彻底完成治理工程量；加固、修复排水构筑物；加固坝体或适当削坡，处理局部裂缝；实施降水措施降低浸润线，消除管涌和流土；修整坝坡，开挖坝肩截水沟。3.企业对非正常级尾矿库的检查周期：对“危”级尾矿库每周不少于1次；对“险”级尾矿库每月不少于1次；对“病”级尾矿库每季不少于1次。在暴雨和汛期期间，应根据实际情况对尾矿库增加检查次数。检查中如发现重大隐患，必须立即采取措施进行整改，并向安全生产监督部门报告。三、尾矿库危险性分级的要求四、尾矿库的巡检与安全检查(一)尾矿库的巡检尾矿库的任何事故都不是突然爆发的。巡检工作就是为了发现隐患并消除隐患。因此，尾矿库的巡检工作非常重要。应建立巡检制度，规定巡检工作的内容、办法和时间等。1.对坝体部分的巡检：应检查尾矿堆积坝顶高程是否一致，坝上放矿是否均匀，尾矿沉积滩是否平整，沉积滩长度、坡度是否符合要求，水边线是否与坝轴线大致平行，库内水位是否符合规定，子坝堆筑是否符合要求，尾矿排放是否冲刷坝体、坝坡，坝体有无裂缝、滑坡、塌陷、表面冲刷、兽蚁洞穴等危及坝体安全的现象，坝面护坡、排水系统是否完好，有无淤堵、沉降、积水等不良现象，坝体下游坡面、坝脚、坝下埋管出坝处、坝肩等部位有无散浸、渗水、漏水、管涌、流土等现象，渗流水量是否稳定，水质是否有变化，观测设施(测压管、测点、水尺、警示设备、孔隙水压力计、测压盒、量水堰等)是否完好等。(一)尾矿库的巡检2.对排水构筑物的巡检：应检查排水井、排水管涵、隧洞、截洪沟、溢洪道等是否完好，有无淤堵，排水井、斜槽盖板的封堵方式、材料、方法是否符合要求，有无损坏，月闭设备有无锈蚀，是否灵活可靠，下游泄流区有无障碍物妨害行洪等。3.对辅助设施的巡检：应检查交通道路是否畅通，通讯、照明系统是否完好有效，防汛物资、器材和工具是否完好、齐备。岗位人员是否到位，管理制度与细则是否完善并行之有效等。上述巡检仅是日常的巡检。汛期应加强检查，并做好预警工作。汛前、汛后、暴雨期、地震后等应对尾矿库进行全面的安全大检查，必要时应请主管部门派人参与共同检查。(二)尾矿库的安全检查1．尾矿库防洪安全检查防洪检查包括：设计防洪标准、尾矿沉积滩的干滩长度和尾矿坝的安全超高等。(1)检查设计采用的防洪标准是否符合现行尾矿设施设计规范的要求。当设计采用的防洪标准高于或等于现行设计规范的要求时，可按原设计的洪水参数进行检查；当设计采用的防洪标准低于现行设计规范的要求时，应重新进行洪水计算及调洪演算。(2)尾矿库水位标高的检测，其测量误差应小于20mm。(3)尾矿库滩顶标高的检测，应沿坝(滩)顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于20mm。当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1～3个点；当滩顶高低相间时，应选较低处不少于3个点；其他情况，每100m坝长选较低处检测1--2个点，但总数不少于3个点。各测点中的最低点作为尾矿库滩顶标高。(4)尾矿库干滩长度的测定，视坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布置1--3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，在几个量测结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩长度。(5)检查尾矿库沉积干滩的平均坡度时，应视沉积干滩的平整情况，每100m坝长布置不少于1--3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，测点应尽量在各变坡点处进行布置，且测点间距不大于10--20m(干滩长者取大值)，测点高程测量误差应小于5mm。尾矿库沉积干滩平均坡度，应按各测量断面的尾矿沉积干滩平均坡度加权平均计算。尾矿库沉积干滩平均坡度与设计平均坡度的偏差应不大于10％。(二)尾矿库的安全检查(二)尾矿库的安全检查(6)根据检测的滩顶标高、库水位和计算出的沉积干滩平均坡度，检查尾矿库最高洪水位的最小干滩长度是否满足下列表中的要求。表6—7上游式尾矿坝的最小干滩长度尾矿库等别一二三四五最小干滩长度／m150100705040尾矿库等别一二三四五最小干滩长度／m10070503525表6—8下游式、中线式尾矿坝的最小干滩长度(二)尾矿库的安全检查(7)根据检测出的滩顶标高、库水位和计算沉积干滩平均坡度，检查尾矿库在最高洪水位时坝的安全超高是否满足表中的要求。等别全库容/万m3坝高／m一二等库具备提高等别条件者二不小于10000不小于100三不小于1000、小于10000不小于60、小于100四不小于100、小于1000不小于30、小于60五小于100小于30表6—9尾矿库的等级尾矿库等别一二三四五最小安全超高／