尖山铁矿排土场“8.1”特别重大垮塌事故调查报告

山西省娄烦尖山铁矿排土场“8.1”特别重大垮塌事故调查报告2008年8月1日0时45分左右，太原娄烦县境内的太钢尖山铁矿排土场发生一起特别重大事故，造成位于尖山铁矿南排土场下面的娄烦县马家庄乡寺沟旧村93间房屋被埋，导致45人死亡，1人受伤，直接经济损失3080.23万元。一、事故发生经过2008年8月1日0点15分左右，尖山铁矿南排土场筑排作业区推土机司机张振文发现1632平台照明车外约10米处出现大面积下沉，下沉宽约20米，落差约400毫米，然后向筑排作业区当班作业长苏成茂汇报了此情况。苏成茂赶到现场后，于0点35分先后给筑排作业区主管侯效伟、丙班调度郭云海打电话，告诉1632平台出现大面积下沉，照明车也下沉了，郭云海随即通知苏成茂所有车辆不得进行外排作业。甲班调度杜原林接班后，1点20分左右接护矿消防队采区治安组王军电话，告寺沟旧村发生了垮塌事故，杜原林于1点25分将此情况用电话向值班干部尖山铁矿副矿长王建中、调度长陈建宇汇报，王建中、陈建宇于1点45分到达1632平台，通知杜原林停用1632平台，改为使用1680平台。尖山铁矿矿长闫确娃于2点10分到达现场，组织20多台套设备、60多人到达寺沟新村等待救援。集团公司副总经理秦同文、安全生产管理部部长王高峰、矿业公司经理助理黄双智于5点左右到达现场，集团公司总经理胡玉亭、副总经理彭存根、总会计师周宜洲于7点左右到达尖山矿，组织有关人员开展事故抢险救援。2008年8月1日0点45分左右，娄烦县公安局110报警服务台接到寺沟村村民胡建军电话报警称：“地处尖山铁矿渣山附近的马家庄乡寺沟旧村发生地震，村里部分房屋被渣山山体掩埋，请求紧急救援”，县公安局局长带领干警60余人于1点10分到达现场，当证实部分村民被埋后，当即报告县委、县政府。并逐户逐人紧急查找，2点左右公安人员紧急组织撤出了村中受威胁的群众26人。二、事故原因分析（一）寺沟地区地质环境1、地形地貌特征寺沟地区地貌为中低黄土丘陵区，山梁呈斜坡形，连续完整，两侧发育众多的沟谷，沟谷多为V字型，平面形状多为树枝状，沟谷两侧边坡坡度为17°~35°。寺沟沟谷总体呈北西-南东展布，沟底标高为1501m~1580m，沟床纵向坡降平均为5.7%，主要地形地物由寺沟旧村、水泵房以上沟谷及西侧的两条支沟组成。2、气象本区最高气温36℃，最低气温-21.4℃，多年平均降水量439毫米，年最大降水量563.5毫米（1988年），年最小降水量213毫米（1972年）。娄烦县气象局在马家庄乡蔡家庄和盖家庄乡南峪村设有雨量观测站，其中马家庄乡蔡家庄雨量观测站距寺沟3公里，盖家庄乡南峪村雨量观测站距寺沟6.75公里。表1为2006~2008年5~7月份月降雨量统计表，表2为两个观测站2008年5~7月份日降水量统计表。表1尖山地区降雨量月统计表月份2006年娄烦站（mm）2007年娄烦站（mm）2008年南峪村雨量站（mm）2008年蔡家庄雨量站（mm）5月42.738.947.336.66月29.451.677.495.77月41.699.2100.445.7合计113.7189.7224.1178.0备注：2006年娄烦未在尖山附近设气象站，2008年娄烦在南峪村和蔡家庄设气象观测站，尖山铁矿排土场位于南峪村和蔡家庄气象观测站之间，并靠近蔡家庄雨量观测站一侧。表2尖山地区2008年5~7月降雨量日统计表（单位：毫米）日5月份6月份7月份马家庄乡蔡家庄雨量站盖家庄乡南峪村雨量站马家庄乡蔡家庄雨量站盖家庄乡南峪村雨量站马家庄乡蔡家庄雨量站盖家庄乡南峪村雨量站12318.420.90.80.740.13.517.455.04.265.221.713.172.717.28912.73.1100.20.7112.4120.2135.44.31428.017.19.915.31518.716.92.32.51613.916.8171.42.012.522.81812.511.7193.02021222.62.0232425260.21.8270.928290.2301.726.1310.4合计36.647.395.777.445.7100.43、地层岩性寺沟附近出露地层简单，由老至新为上太古界吕梁群袁家村组中、上部各种片岩及第四系松散堆积层。（1）上太古界吕梁群袁家村组（ALy）：该层主要岩性为全风化角闪片岩、强~中风化角闪片岩、石英岩、石英片岩等。（2）第四系（Q）：又可分为上更新统（Q3）及全新统（Q4）。上更新统（Q3）：主要为土黄—黄褐色的粉土、粉质粘土，中间夹有碎石层，粉土结构疏松、多孔，具大空隙性，垂直节理发育。主要分布在黄土山梁上部。厚度5~30米。全新统（Q4）：主要为砾卵石层和黄褐色次生黄土。分布在寺沟沟谷及冲沟中。4、水文地质条件场地地下水主要类型为基岩裂隙水和赋存于碎石土中的潜水,主要靠大气降水补给。在寺沟村西北有一泉水，流量为1~2L/s，为寺沟村居民的主要饮用水源，由于长期饮用，水位下降，泉水已改造成为水井，当井水位较高时，地下水从井口砌石的石缝中溢出。边坡上部汇水面积不大，雨季在1620平台坡脚有一地下水渗出口。事故发生后，由于寺沟被堵塞，并且水井停用，致使地下水位上升，在地表形成一面积约为200米2的水池，四周松散土体浸湿面积不断增大。5、地震根据国家地震局1∶400万地震烈度区划图，本区属Ⅵ度地震烈度区，动峰值加速度为0.05g，根据娄烦县地震局提供资料，2008年6月后，娄烦地区仅6月22日和6月27日纪录有0.9级和1.0级地震。按震级大小不同分类，1级≤震级3级的地震属于微震，微震不会影响排土场边坡稳定性。（二）事故发生前1632平台的隐患情况详细查阅了事故发生前排土场生产现场有关记录，包括：《尖山铁矿安全生产隐患排查治理台帐》、《尖山铁矿调度记录》、《筑排作业区土场检查记录》（由于筑排作业区2008年4月份刚成立，4~5月份以运输作业区养路班排日志代替）、《筑排作业区三班运行日志》。经查阅资料，与1632平台同时使用的1680、1656平台极少有不稳定、裂缝等现象的记录，而2008年4月份以来，1632平台多次发生裂缝和局部下沉、塌陷，并呈上升趋势。特别是6月下旬排土场产生较大面积的局部滑塌，6月17日~7月3日，一直处于不稳定和下沉状态，其中6月22日、23日发生局部滑坡、24日出现整体塌方。1632平台7月3日出现下陷快的情况后，于19点54分暂停使用，7月4日~7月21日停用期间一直下沉，其中7月13日还发生大面积塌陷。7月21日重新启用仍在下沉的1632平台，启用后继续下沉，其中：7月21日~25日连续五天和7月28日都出现整体下沉和下沉严重现象。据《尖山铁矿调度记录》，7月31日分别于上午11点、晚18点50分和22点15分发现1632平台三次发生塌陷情况，其中晚18点50分1632平台发生塌陷较严重；据《筑排作业区土场检查记录》；8月1日0点15分(这次事故的发生时间)1632平台发生整体大滑坡；另查《筑排作业区三班运行日志》记录，7月31日乙班1632平台南部大面积下沉，丙班0点20分（8月1日）1632平台大部分塌陷。由于南排土场1632平台地基为黄土软弱地基，1632平台在软地基上排土，未对不良地基进行处理，也未根据地基情况调整排土参数，持续出现不稳定、下沉塌陷，并多次出现局部滑坡、整体下沉（塌方）、大面积塌陷等情况。根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）、《金属非金属矿山排土场安全生产规则》（AQ2005-2005）有关规定和事故发生前生产现场有关记录，1632平台事故发生前已属于危险级排土场。注：下沉一般指平台边缘2~3米范围出现开裂、下沉，下沉严重指平台边缘20~30米范围出现开裂、下沉。（三）垮塌滑体特征描述1、垮塌滑体规模排土场垮塌滑体平面示意图如图1，纵剖面示意图如图2，横剖面示意图如图3。图1排土场垮塌滑体平面示意图图2排土场垮塌滑体纵剖面示意图（A-A’~B-B’）图3排土场垮塌滑体横剖面示意图（C-C’）垮塌滑体平均长度约496米，平均宽度约178米，垮塌滑体总体积约100.3万米3。垮塌滑体形状整体呈“舌”形，近东西向展布，坡面坡度15°~20°，西高东低。根据垮塌滑体物质组成，可将垮塌滑体从后至前缘分为三段：第一段（滑体后部）主要由排土场排弃的废土、石组成，接近后缘拉裂缝密集，局部呈多台阶状,坡体长约240米，平均宽223米，厚度平均约8.0米，体积约42.8万米3；第二段（滑体中部）主要由黄土组成，坡体表面上分布有废石，混合物呈散体，坡体长约116米，平均宽152米，厚度平均约10.0米，体积约17.6万米3；第三段（滑体前部）主要由黄土组成，土体均匀，两侧土体呈散体状，土体受压后有“底鼓”现象，一般高出地面3~5米，坡体长约140米,平均宽约190米，厚度平均约15.0米，体积约39.9万米3。2、垮塌滑体变形特征本次垮塌滑体范围整体上分为两个区段，第一区段为1632平台垮塌体，第二个区段为黄土山梁滑体。1632平台垮塌后，在距1632平台边线约38米的范围内形成张裂缝区，最长张裂缝长约410米，几乎贯通了整个排土线，垮塌后的坡面角约为25°。在1632平台坡脚南侧的黄土山梁上部形成马鞍形地貌，受1632平台垮塌挤压，鼓起现象明显。根据对现场勘察情况分析，黄土山梁除中部南、北两侧的边缘未产生明显移动外，上部受挤压产生移动，下部受推力产生整体位移，最大移动距离达到75米左右，寺沟旧村局部被滑体掩埋，受到寺沟旧村北高南低的地形影响，滑体前缘在寺沟旧村东南面逐渐停止滑动，正是滑体前缘整体滑动将寺沟旧村的房屋掩埋。本次垮塌滑体具有分级滑动、滑动距离长、坡度较缓的特征。（四）1632平台、黄土山梁及寺沟旧村的位置关系1632平台、黄土山梁及寺沟旧村位置关系如图4所示。1632平台实际高程已达到1655~1657米，南侧下部地基为黄土山梁，黄土山梁呈近东西向展布，山梁长约330米，西端高程约为1610米，东端高程约为1530米，东端坡脚为寺沟旧村，坡脚距寺沟旧村房屋距离约50米，寺沟旧村距1632平台事故发生前排土位置坡底最近距离约250米。事故发生时寺沟旧村的18个院（房屋及窑洞93间）被埋，被埋房屋中共居住本村及外来人员101人。图41632平台、黄土山梁及寺沟旧村的位置关系（五）垮塌原因分析1．排土场边坡不稳定，明显处于失稳状态。1632平台2006年2月投入使用，初期排土量较小，以后排土量逐渐增大，已排土石1073.6万吨，排弃的物料为剥离的黄土和碎石混合的散体，大约80％为黄土，其余为碎石，由于排弃物料的强度低，边坡高度和台阶坡面角较大，边坡稳定性差。2008年4月份以来，1632平台多次发生裂缝和局部下沉、塌陷，并呈上升趋势，6~7月下旬，1632平台持续不稳定、下沉、塌陷，并多次出现大面积塌陷、整体塌方、局部滑坡等情况，边坡已明显处于失稳状态，最终发生大面积垮塌。2．不利的地形条件。产生移动的黄土山梁位于1632平台坡脚的东南部，北、东、南三面为沟谷，形成较为孤立的山梁。随着1632平台排土线逐渐向东南推进，与黄土山梁之间的沟谷被排弃的物料掩埋，排弃的物料和黄土山梁上部北侧山坡接触后，排土场产生的侧向压力传递至黄土山梁上部北侧的山坡，并随着排土线向东南推进，逐步增大了排土场散体对黄土山梁的侧向压力。3、排土场地基承载力低。排土场地基为第四纪地层，岩性为黄土、粉土、粉质粘土和碎石，黄土结构松散，裂隙发育，具湿陷性，地基承载力低，抗滑能力弱，在上覆废土、石的压力作用下容易产生变形，当上覆载荷超过黄土的抗滑能力时极易失稳。4、降水影响边坡稳定性。根据当地气象资料，2008年6~7月份降水较大，降水渗入地下的量相对较大。排土场为裸露的散体，其下部地基为黄土，结构松散，裂隙发育；在黄土山梁和排土场之间的沟谷已被排弃的废料填埋，使从上部散体中入渗的地下水在原沟底渗流缓慢。以上因素使降水更容易渗入地下，增加地层的含水量，使抗剪强度降低，降低了排土