尾矿库溃坝事故案例

尾矿库溃坝事故案例国家安全生产监督管理总局相桂生教授级高级工程师一、尾矿库事故几率分析根据尾矿库实际发生事故的统计资料分析，尾矿库事故中几乎占l/3的是由于洪水原因所造成的，其中包括泄洪能力不足，超标洪水、排洪设施损坏或淤堵等；其次坝基渗漏事故约占1/5强，其中运行前5年发生事故的约占1/3，而其中运行第一年发生事故的约占一半；排洪设施事故多发生在投入运行后的第一年的约占1/3，其中大半发生在汛期泄流时，其他事故中包括坝坡失稳以及地震液化等。一、尾矿库事故几率分析洪水漫顶28%坝基渗漏22%坝体破坏19%其他15%排洪设施16%二、因洪水而发生的事故1.美国布法罗河煤泥库该库位于美国西弗吉尼亚州的布法罗河上，该库由三座相连的小库组成，下游库坝高45m、顶宽152m、坝长365m，坝材为煤矸石、低质煤、页岩、砂岩等。在下游坝上游180m及364m处又用煤矸石新建两座新坝，新坝坝高13m、顶宽146m、坝长167m，库内设有直径610mm排水管，以控制上游库内水位。自1972年2月23日起，连续降雨三天，23日雨量达94mm，致库内水位急剧上涨，水位高于坝顶标高2m，上游坝体出现纵向裂缝，继而坝坡产生大滑动。塌滑体挤压第二库(中库)，致造成第二库(中库)内泥浆涌起而越过坝顶，高达4m进入下游库区，致泥浆流冲开下游坝体宽度15m、深达7m的缺口，使上游库内4.8×lO5m3煤泥废水在15分钟内全部泄空，3小时内泄流距离24km，达到布法罗河口。布法罗河煤泥库溃坝事故，造成125人死亡、4000多人无家可归，并冲毁桥梁9座、一段公路、经济损失达6200多万美元。2.岿(kui)美山尾矿库该库位于我国江西省赣州地区，因尾矿库泄洪能力不足，1960年8月27日，洪水漫顶造成溃坝。该库初期坝坝高17m、宽度3m、坝长198m、相应库容5.0×lO5m3，库内设有直径1.6m的排水管、上部为0.5m×0.6m双格排水斜槽。溃坝之前已连续降雨16小时，雨量达136mm，库内已是汪洋一片，排水斜槽盖板已被泥沙覆盖，泄流不足，导致洪水漫顶、坝体溃决，冲走土方4×104m3，尾矿3×104m3，近千亩田地受害。3.牛角垅尾矿库该库位于湖南省郴州地区，为一山谷型尾矿库。初期坝坝高16m、坝顶宽度3m、坝长92m。后期坝采用上游法水力冲填坝，尾矿堆积坝坝高41.5m、库容150×104m3。库内设有断面为1.2m×l.9m的排水沟及涵洞、长度约570m，库尾还设有断面为4m×2.9m、长度222.7m的截洪沟，将库区洪水排入东河。溃坝前该库已堆尾矿约110×104m3，溃坝前连降暴雨，雨量达到429.8mm，属于数百年不遇之特大洪水(郴州地区最大降水量为180mm)，1985年8月25日由于洪水超标，加之暴雨时大量泥石流下泄，上游洪水越过截水沟进入尾矿库，超标洪水致尾矿库水位上涨，造成洪水漫顶冲垮坝体近60m长的缺口，致高达23m的尾矿堆积坝全部冲溃，尾矿流失量达100×104t左右。本次超标洪水灾害造成49人死亡，冲毁房屋39栋，输电、通讯线路被毁近8km，公路损坏7.3km，直接经济损失达1300多万元。类似洪水漫顶溃坝事故实例还有：银山铅锌矿尾矿坝于1962年7月2日，因洪水造成初期坝决口溃坝，致部分尾矿泄漏造成环境污染，所幸未造成人员伤亡；新冶铜矿龙角山尾矿坝于1994年7月12日，因发生超标洪水，造成洪水漫顶导致溃坝，本次事故造成26人死亡、2人失踪和重大经济损失。三、因坝体失稳而发生的事故火谷都尾矿库1.概况该库位于我国云南省红河州境内，为一个自然封闭地形。它位于个旧市城区以北6km，西南与火谷都车站相邻，东部高于个旧一开远公路约100m，水平距离160m，北邻松树脑村，再向北即为乍甸泉出水口，高于该泉300m，周围山峦起伏、地势陡峻。库区有两个垭口，北面垭口底部标高1625m，东部垭口底部标高1615m，设计最终坝顶标高1650m，东部垭口建主坝，待尾矿升高后，再以副坝封闭北部垭口。坝体构造该库位于溶岩不甚发育地区，周边有少许溶洞，主坝位于库区东部垭口处。原设计为土石混合坝(图3)，因工程量大分两期施工。第一期工程为土坝，坝高18m，坝底标高1615m，坝顶标高1633m，内坡为1:2.5～l:2，外坡为1:2，相应库容475×104m3，土方量12×104m3。第二期工程为土石混合坝，坝高35m，坝顶标高1650m，相应库容1275×104m3，土方量32×104m3，石方量18×104m3。第一期土坝工程施工质量良好，实际施工坝高降低了5.5m，坝顶标高为1627.5m，相应减少土方工程量9×104m3，相应库容量为325×104m3。生产运行中，坝体情况良好，未发现异常现象。按原设计意图在第一期工程投入运行后，即应着手进行尾矿堆筑坝体试验工作，若不能实现利用尾矿堆筑坝体，则应按原设计进行二期工程建设。该库于1958年8月投入运行，至1959年底，库内水位已达1624.3m，距坝顶相差3.2m，库容将近满库，此时尚未进行第二期工程施工。为了维持生产，于1960年全年，生产单位组织人员在坝内坡上分5层填筑了一座临时小坝，共加高了6.7m、坝顶标高为1634.2m，如图4所示。筑坝与生产放矿同时进行(边生产边放矿)，大部分填土没有很好夯实，筑坝质量很差。1960年12月，临时小坝外坡发生漏水，在降低水位进行抢险时又发生了滑坡事故。经研究将二期工程的土石混合坝坝型改为土坝，坝顶标高1639.5m，并将坝体边坡改陡至内坡1:1.5，外坡1:(1.5～1.75)，以维持生产。第二期筑坝工程施工质量理应按第一期工程的质量要求进行工程施工，至于第二期坝体能否堆筑在临时小坝坝体之上以减少筑坝工程量，必须等待工程地质勘察做出结论后再行决定。1961年3月第二期工程坝体已施工至l625m标高，但筑坝速度(坝体增高)落后于库内水位上升速度。为了维持生产并减少筑坝工程量，在没有进行工程地质勘察情况下，即决定将第二期工程部分坝体压在临时小坝上，同时提出进一步查明工程地质情况和尾矿沉积情况后，再决定第二期工程坝体采取前进(全部压在临时小坝上)方案或后退(只压临时小坝1/3)方案。1961年5月，在未进行工程地质勘察的情况下，决定将第二期工程坝体全部压在临时小坝上，且坝体增高4.5m，即坝顶标高为l644m，土坝内坡为1:1.5，外坡分别为1:1.5、l:1.6、1:1.75，修改后坝体断面构造如下图所示。第二期工程从1961年2月开工到1962年2月完工。按原设计要求施工时每层铺土厚度15～20cm、土料控制含水率20％时，相应干密度不小于1.85t/m3。但施工中压实后坝体干密度降低为1.7t/m3，没有规定土料上坝的含水率，并且施工与生产运行齐头并进，甚至有4～5个月时间，由于库内水位上升很快，不得不先堆筑土坝来维持生产，因此施工中坝体的结合面较多(较大的结合面有6处)。坝体的结合部位没有采取必要的处理措施，施工质量差，施工中经试验后规定每层铺土厚度为50cm，实际铺土厚度大部分为40～60cm，个别铺土厚度达80cm，施工中质检大部分坝体湿密度达1.7t/m3以上。在施工期间已发现临时小坝后坡有漏水现象，有一段100m×lm×lm的坝体(为后来的决口部位)含水较多，没有压实。在临时小坝内还存在抢险时遗留的钢轨、木杆、草席等杂物，以及临时小坝外坡长约43m、高5～9m的毛石挡土墙。第二期工程完工后不久，于1962年3月曾发现坝顶有长84m、宽2—3cm的纵向裂缝一条，经过一个多月的观测，裂缝仍在发展，于5月将裂缝进行了开挖回填处理。溃坝事故由于施工期生产与施工作业同时进行，未进行坝前排放尾矿、坝前水位较高，加之事故前3天下了中雨，至库内水位已达l641.66m；1962年9月20日曾发现坝南端及后来溃坝决口处的坝顶上各有宽2～3mm的裂缝两条，长度约12m左右；另外，在内坡距坝顶0.8m处(事故决口部位上)亦发现同样裂缝一条。1962年9月26日，在坝体中部(坝长441m)发生溃坝，决口顶宽113m，底宽45m(位于1933m一期坝高)深约14m，流失尾矿330×104m3，澄清水38×104m3，共流失尾矿及澄清水达368×104m3。此次溃坝事故共造成171人死亡、92人受伤，造成11个村寨及1座农场被毁，近8200亩农田被冲毁及淹没，冲毁房屋575间，受灾人达13970人，同时还冲毁和淹没公路长达4.5km，本次事故造成了巨大的人民生命、财产损失，是我国尾矿库事故中最为严重的一次。产生本次溃坝事故的主要原因是：坝体边坡过陡；施工质量差，且临时小坝基础为尾矿和矿泥，自身不稳，而二期坝体又筑在临时小坝之上；坝前又未排放尾矿，坝体完全处于饱和状态；对事故发生前已有滑坡迹象又未得到足够的重视，最终导致坝内临时小坝失稳向库内滑动，从而导致整个坝体溃决。鸿图选矿厂尾矿库溃坝事故鸿图选矿厂位于广西壮族自治区南丹县大厂镇，是一家民营企业，设计生产规模120t/d。1999年建成投产，实际处理能力为200t/d。尾矿库为山谷型，未进行正规设计，初期坝是浆砌石不透水坝，坝顶宽4m，坝长25.5m，地上部分高2.2m，埋入地下约4m，后期坝采用集中放矿上游式筑坝，后期坝总高9m，库容2.74×104m3，尾矿库基本未设排洪设施。尾矿坝下有几户农民和铜坑矿基建队的10多间职工宿舍，1999年下半年，便陆续有外地民工在此搭建工棚。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，尾砂和库内积水直冲坝下游对面山坡反弹后，再沿坝侧20m宽的山谷向下游冲出700m，共冲出水和尾砂1.43×104m3，其中水2700m3，尾砂1.16×104m3，库内尚留存尾砂11.3×104m3。此次垮坝事故造成28人死亡，56人受伤，其中铜坑矿基建队职工家属死亡5人，外来人员死亡23人，冲毁民工工棚34间和铜坑矿基建队的房屋36间，直接经济损失340万元。事故的直接原因是初期坝坝不透水，尾矿库长期高水位运行(干滩长仅4m)，坝体处于饱和状态，坝面沼泽化严重，造成坝体失稳。镇安金矿尾矿坝镇安金矿位于陕西商洛市镇安县，目前选矿厂日处理量450t。尾矿库为山谷型，原设计初期坝高20m，后期坝采用上游法尾矿筑坝，尾矿较细，粒径小于0.074mm的占90％以上。堆积坡比1:5，并设排渗设施。堆积高度16m，总坝高36m，总库容28×104m3。1993年投入运行，在生产中改为土石料堆筑后期坝至标高735m时，已接近设计最终堆积标高736m，下游坡比为1:1.5。此后，未经论证、设计，擅自进行加高扩容，采用土石料按l:1.5坡比向上游推进实施了三次加高增容工程，总坝高50m，总库容约105×104m3。2006年4月又开始进行第四次(六期坝)加高扩容，采用土石料向库内推进10m加筑4m高子坝一道，至4月30日18时24分子坝施工至最大坝高处突发坝体失稳溃决，流失尾矿浆约15×104m3，造成17人失踪，伤5人，摧毁民房76间，同时流失的尾矿浆还含有超标氰化物污染了环境，经采取应急措施得到控制。事故经过2006年4月30日下午，镇安县黄金矿业有限责任公司（以下简称镇安黄金矿业公司）组织1台推土机和一台自卸汽车及4名作业人员在尾矿库进行坝体加高施工作业。18时24分左右，在第四期坝体外坡，坝面出现蠕动变形，并向坝外移动，随后产生剪切破坏，沿剪切口有泥浆喷出，瞬间发生溃坝，形成泥石流，冲向坝下游的左山坡，然后转向右侧，约12万立方米尾矿渣下泄到距坝脚约200余米处，其中绝大部分尾矿渣滞留在坝脚下方的200m×70m范围内，少部分尾矿渣及污水流入米粮河。正在施工的1台推土机和1台自卸汽车及4名作业人员随溃坝尾矿渣滑下。下泄的尾矿渣造成15人死亡，2人失踪，5人受伤，76间房屋毁坏淹没的特大尾矿库溃坝事故。尾矿库四次加高扩容情况1992年12月，镇安黄金矿业公司尾矿库由兰州有色冶