尾矿库

尾矿库安全技术和监管重点中国有色工程设计研究总院(国家局金属非金属矿山尾矿库安全技术中心)田文旗2009年5月1．尾矿库基本知识2．我国尾矿库现状3．尾矿库安全监管重点1.尾矿库基本知识尾矿—金属或非金属矿山开采出的矿石，经选矿厂选出有价值的精矿产生砂一样的“废渣”，称作尾矿。尾矿处理—将选矿厂排出的尾矿送往指定地点堆存或利用的过程称作尾矿处理。尾矿设施—为尾矿处理所建造的设施系统称作尾矿设施。第一节概述排水井堆积坝砂泵站截渗坝回水池选厂回水及污水处理站初期坝排水管尾矿库尾矿设施示意图尾矿设施重要性1.尾矿设施是维持矿山生产的重要设施为保护环境、保护资源、节约用水、维持矿山正常生产，必须设有完善的尾矿库处理设施。尾矿库作为堆存尾矿的设施是矿山不可缺少的生产设施。2.尾矿设施是重要的污染源尾矿库堆存的尾矿和尾矿水都是重要的污染物，若得不到妥善处理，必然会对周围环境造成严重污染，因此尾矿库是矿山的重要污染源。3.尾矿设施是重要的危险源尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。在长达十多年甚至数十年的时间里，各种自然的和人为的不利因素都会直接威胁着它的安全。事实一再表明，尾矿库一旦失事，必将对下游人民的生命财产造成严重损失。尾矿库类型：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。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝较易管理维护；库区纵深较长，尾矿水澄清距离及干滩长度易满足设计要求；我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。第二节尾矿库山谷型尾矿库2.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。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；汇水面积较小，但调洪能力较低，库区纵深较短，尾矿水澄清距离及干滩长度受到限制，堆积坝的高度和库容一般较小；国内低山丘陵地区中小矿山常选用这种类型尾矿库。傍山型尾矿库3.平地型尾矿库平地型尾矿库是在平缓地形周边筑坝围成的尾矿库。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量大；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；国内平原或沙漠戈壁地区常采用这类尾矿库。平地型尾矿库4.截河型尾矿库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。它的特点是库区汇水面积不大，但尾矿库上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排洪系统，配置较复杂。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂，国内采用的不多。截河型尾矿库库容全库容尾矿坝某标高顶面、下游坡面及库底面所围空间的容积。有效库容某坝顶标高时，初期坝内坡面、堆积坝外坡面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里），沉积滩面以下，库底以上的空间，即容纳尾矿的库容。调洪库容某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上的库底、正常水位三者以上，最高洪水位以下的空间。总库容设计最终堆积标高时的全库容。堆积高程（以下为全库容）初期坝最高洪水位正常水位调洪库容有效库容尾矿库库容示意图坝高坝高—对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底的高差;对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差。总坝高—与总库容相对应的最终堆积标高时的坝高。堆坝高度（堆积高度）—尾矿堆积坝坝顶与初期坝坝顶的高差。初期坝最终堆积标高尾矿堆积坝总坝高堆坝高度初期坝高坝高示意图超高、滩长沉积滩—水力冲积尾矿形成的沉积体表层，常指露出水面部分。滩顶—沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积滩的最高点。滩长—由滩顶至库内水边线的水平距离。最小干滩长度—设计洪水位时的干滩长度。最小安全超高—规定的安全超高最小允许值。1.尾矿库基本知识滩顶最小安全超高最小干滩长度滩顶、滩长、超高示意图干滩正常水位最高洪水位初期坝堆积坝子坝尾矿库安全设施直接影响尾矿库安全的设施，包括：1.初期坝、堆积坝、副坝、排渗设施2.尾矿库排水设施；3.尾矿库监测设施；4.其他影响尾矿库安全的设施。尾矿库等别、构筑级别尾矿库根据坝高和库容的大小分为五个等别。尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表1确定。当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。等别全库容V（万m3）坝高H（m）一二等库具备提高等别条件者二三四五V≥100001000≤V＜10000100≤V＜1000V＜100H≥10060≤H＜10030≤H＜60H＜30尾矿库等别尾矿库等别构筑物的级别主要构筑物次要构筑物临时构筑物一134二234三355四455五555构筑物级别第三节尾矿坝一尾矿坝定义1.尾矿坝—挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。2.初期坝—基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。3.堆积坝—生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝。排水井堆积坝截渗坝初期坝排水管子坝尾矿库示意图二初期坝1.初期坝的类型不透水初期坝──用透水性较小的材料筑成的初期坝。因其透水性差，不利于后期坝的稳定。这种坝型适用于挡水式尾矿坝或尾矿堆坝不高的尾矿坝。透水初期坝──用透水性较好的材料筑成的初期坝。因其透水性强，有利于后期坝的稳定性。它是比较合理的初期坝坝型。2、初期坝的坝型（1）均质土坝（2）透水堆石坝（3）废石坝（4）砌石坝（5）混凝土坝三堆积坝1.堆积坝功能与特点实质上是尾矿沉积体，这种水力充填沉积的砂性土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿坝的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以如何确保堆积坝的安全历来是设计和生产部门十分重视的一项工作，也是安全生产管理和安全监督管理工作的重点之一。初期坝子坝上游式尾矿坝特点:1.工艺简单管理方便2.费用低3.浸润线高4.上粗下细堆积坝下游挡堤②排水层①④③初期坝溢流旋流器给矿沉沙细尾砂下游式尾矿坝特点:1.粗砂筑坝,渗透性强,稳定性好2.工艺复杂,管理复杂,费用高3.实用性较差⑤下游挡堤初期坝③排水层①②④细尾砂给矿沉沙溢流特点:1.粗砂筑坝渗透性较强稳定性较好2.管理较复杂3.有一定适用性中线式尾矿坝堆积坝旋流器干式堆存（膏体堆存）1.正常情况库内无水,安全性较好2.建设费用和运营费用高一次性筑坝1.安全性能好2.管理简单3.建设费用高第四节尾矿库排洪设施排洪设施是尾矿库必须设置的安全设施，其功能在于将汇水面积内洪水安全地排至库外，保证尾矿库在洪水运行期的安全运行。它的安全性和可靠性直接关系到尾矿库防洪安全。排洪方式1.井(塔)—管(洞)式2.斜槽—管(洞)式3.截洪沟4.溢洪道5.截洪坝—管(洞)式排水井堆积坝初期坝排水管井(塔)--管(洞)式排洪示意图排水斜槽堆积坝初期坝排水管斜槽--管(洞)式排洪示意图截洪沟式排洪示意图98767896截洪沟截洪沟截洪沟堆积坝初期坝98767896截洪坝--管(洞)式排洪示意图初期坝堆积坝排洪隧洞截洪坝第五节尾矿库观测设施库水位观测坝体位移观测浸润线观测构筑物变形观测渗流水观测孔隙水坝体固结观测第六节尾矿库安全度尾矿库安全度主要根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库、正常库四级。尾矿库安全度划分的主要原则是依据尾矿库防洪能力和尾矿坝体稳定性的安全程度。1）尾矿库防洪能力的安全程度或可靠程度主要指防洪标准、调洪排洪能力及排洪设施安全可靠性是否符合安全规定及符合程度；2）尾矿坝稳定性安全程度主要指坝体在规定的工况条件下静力、动力和渗流稳定性是否符合安全规定及符合程度。尾矿库安全度是通过安全现状评价对影响尾矿库安全的各种危险有害因素进行定性、定量分析而确定的。评价报告应对尾矿库安全度作出明确结论。2.我国尾矿库基本情况和特点第一节基本情况数量:至2008年底，全国各类尾矿库共12655座，其中已闭库1950座、在建1853座。规模：四、五等库占95%坝高：坝高60m以下占95%库容：小于100万m3占89％；100～1000万m3占9％；筑坝方式：90%上游式筑坝地理分布：1000座以上河北、山西、辽宁行业：冶金、有色、黄金行业占90%设计：三分之一以上的尾矿库未经正规设计;许可证：有近40％的尾矿库未取得安全生产许可证;第二节特点及存在的主要问题（一）基本特点：1．数量多、规模小：12655座四等库以下占95%以上;2．普遍采用上游式筑坝3．尾矿库安全度低：近40%尾矿库安全度为非正常库4．尾矿库下游居民多：尾矿库下游居民人数100人以上的占53%5．尾矿库技术力量薄弱（二）安全上存在的主要问题1．企业主体责任不落实2．尾矿库建设“三同时”不落实3．尾矿库运行不规范4．尾矿库安全评价不满足要求5．很多尾矿库无证运行有近40％的尾矿库未取得安全生产许可证;6．不按按规定闭库7．擅自进行尾矿库再利用8．行政执法不严，监管不到位9．应急预案不完善第三节尾矿库事故尾矿库最严重事故是溃坝。造成尾矿库溃坝事故的直接原因：1.坝体失稳2.洪水漫顶2000年以来尾矿库事故有上升趋势。2000年10月18日广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，死亡28人，伤56人。2006年4月23日河北迁安庙岭沟铁矿老尾矿库副坝溃决，死亡6人。2006年4月30日陕西商洛镇安金矿尾矿库溃坝，死亡17人，伤5人。2006年8月15日山西省太原市娄烦县新阳光选矿厂、银岩选矿厂发生尾矿坝垮塌事故，死亡5人，失踪2人，伤20人。2007年11月25日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝溃坝,死亡15人,失踪2人,伤39人。2008年9月8日山西省临汾市襄汾县新塔矿区特别重大尾矿库溃坝事故，死亡277人,失踪4人，是我国迄今为止造成死亡人数最多的尾矿库溃坝事故。3.尾矿库安全监管要点为深入贯彻落实党的安全生产方针和国家关于尾矿库安全生产的法律法规，促进选矿厂尾矿库企业安全生产主体责任落实，有效遏制重特大事故发生，努力实现金属非金属矿山安全生产形势稳定好转，应切实抓紧抓好尾矿库专项整治。1.充分认识当前尾矿库安全生产形势的严峻性2.充分认识加强尾矿库安全基础工作、改善安全生产条件的重要性和紧迫性3.充分认识加强尾矿库安全监管的重要性和紧迫性建设阶段可行性研究阶段—安全预评价；初步设计阶段—安全专篇；竣工验收阶段—验收安全评价。尾矿库运行阶段1.规范化管理制度：取得安全生产许可证建立尾矿库各级管理人员岗位责任制建立尾矿库安全管理机构并配备专业技术人员编制尾矿库年度作业计划尾矿库必要的安全投入制定尾矿库应急预案并进行演练2.实行分散均匀放矿，维持坝顶平整；3.堆筑子坝严格控制尾矿坝堆积坡比；4.按设计要求严格控制库内水位，保证滩顶足够的安全超高和干滩长度,满足防洪需要；5.严格控制坝体浸润线高度不超过设计规定；6.维护好尾矿库排洪设施完好、畅通；7.做好尾矿库隐患排查，加强坝体监测与巡视；8.上游式尾矿坝堆积至1/2～2/3最终设计坝高时，应对坝体进行一次全面勘察，并进行稳定性专门评价，以验证现状及设计最终坝体的稳定性，确定相应技术措施；9.维持尾矿库周边环境安全;10.按规定进行尾矿库安全现状评价并换领安全生产许可证;11.严格控制尾矿坝堆积高度不得超设计;闭库阶段1、闭库概念闭库是表明停用的尾矿库能达到长期安全稳定的要求而进行一系列工作的全过程。2、闭库尾矿库包括两类：（1）尾矿库已达到设计最终堆积高程并不再进行继续加高扩容的；（2）尾矿库尚未达到设计最终堆积高程，但由于各种原因提前停止使用的。3、闭库程序1）对停用尾矿库进行安全现状评价，确定尾矿库安全度，作为闭库设计依据，并报安全监管部门备案。2）针对安全现状评价结果和正常库标准进行闭库设计，采取必要的工程治理措施，保证闭库后的尾矿库长期安全稳定。闭库设计须报经安全监管部门和其他有关部门审批。3）闭库治理工程施工、监理。4）闭库治理工程安全验收评价，并报安全监管部门备案。5）按《非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》（第18号令）进行闭库申