2015年安全工程师《生产技术》尾矿库灾害及防治技术考点

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　　第三节 尾矿库灾害及防治技术

　　一、尾矿库及尾矿坝类型

　　尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以储存金属非金属矿山进行矿石选别后排除尾矿的场所。

　　尾矿坝是由尾矿堆积而成的坝，它是尾矿库中最主要的构筑物。按照尾矿堆积方式的不同，尾矿坝可分为上游法、中线法、下游法、高浓度尾矿堆积法和水库式尾矿堆积法5种主要形式。其中，上游式堆坝法由于工艺简单、便于管理、经济合理而被广泛采用，我国有85%以上的尾矿库是采用该法堆坝。

　　(1)尾矿库的等别

　　尾矿库各使用期的设计等别是根据该期的全库容和坝高分别确定的。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。

　　(2)尾矿库安全度的分类

　　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、病库和正常库四级。

　　1)危库

　　危库是指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库。危库必须停止生产并采取应急措施。

　　尾矿库有下列工况之一的为危库：

　　a)尾矿库调洪库容严重不足，在设计洪水位时，安全超高和最小干滩长度都不满足设计要求，将可能出现洪水漫顶;

　　b)排洪系统严重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急剧降低;

　　c)排水井显著倾斜，有倒塌的迹象;

　　d)坝体出现贯穿性横向裂缝，且出现较大范围管涌、流土变形，坝体出现深层滑动迹象;

　　e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值的0 95;

　　f)其他严重危及尾矿库安全运行的情况。

　　2)险库

　　险库是指安全设施存在严重隐患，若不及时处理将会导致垮坝事故的尾矿库。险库必须立即停产，排除险情。

　　尾矿库有下列工况之一的为险库：

　　a)尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时安全超高和最小干滩长度均不能满足设计要求;

　　b)排洪系统部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，达不到设计要求;

　　c)排水井有所倾斜;

　　d)坝体出现浅层滑动迹象;

　　e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值的0 98;

　　f)坝体出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸，出现大面积沼泽化;

　　g)其他危及尾矿库安全运行的情况。

　　3)病库

　　病库是指安全设施不符合设计要求，但符合基本安全生产条件的尾矿库。病库应限期整改。

　　尾矿库有下列工况之一的为病库：

　　a) 尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和最小干滩长度的要求;

　　b)排洪设施出现不影响安全使用的裂缝、腐蚀或磨损;

　　c)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数满足规定值，但部分高程上堆积边坡过陡，

　　可能出现局部失稳;

　　d)浸润线位置局部较高，有渗透水出逸，坝面局部出现沼泽化;

　　e)坝面局部出现纵向或横向裂缝;

　　f)坝面未按设计设置排水沟，冲蚀严重，形成较多或较大的冲沟;

　　g)坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩;

　　h)堆积坝外坡未按设计覆土、植被;

　　i) 其他不影响尾矿库基本安全生产条件的非正常情况。

　　4)正常库

　　同时满足下列工况的为正常库：

　　a)尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度均符合设计要求;

　　b)排水系统各构筑物符合设计要求，工况正常;

　　c)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。

　　二、尾矿坝(库)事故的主要类型及防治技术

　　(1)尾矿坝溃坝事故

　　尾矿坝溃坝事故的主要原因是尾矿库建设前期对自然条件了解不够，勘察不明、设计不当或施工质量不符合规范要求，生产运行期间对尾矿库的安全管理不到位，缺乏必要的监测、检查、维修措施以及紧急预案等，一旦遇到事故隐患，不能采取正确的方法，导致危险源状态恶化并最终酿成灾难。

　　可以通过声发射，位移监测等技术手段监测尾矿坝溃坝事故。

　　(2)边坡失稳事故

　　尾矿库的稳定性包括坝体的稳定性和天然边坡的稳定性。由于坝体和岩土体的物质组成不同，它们有着不同的结构，工程地质、水文地质及力学特性差异显著，使得力学性能很不相同，它们的变形机理和破坏模式的差别也十分显著。自然边坡的破坏方式可分为崩塌、滑坡和滑塌等几种类型，尾矿坝坝坡除会发生滑坡和滑塌破坏外，还可能发生塌陷、渗漏及管涌溃堤、渗流冲刷造成尾矿堆石坝破坏等事故。

　　(3)洪水漫顶事故

　　造成洪水漫顶事故的原因包括：

　　1)设计、施工的防洪标准、设施不符合现行尾矿设施设计施工规范，导致的洪水漫顶、溃坝事故;

　　2)洪水超过尾矿库设计标准导致的漫顶、溃坝事故;

　　3)对气候、地质、地形等发生变化而引起的尾矿库最小安全超高和最小干滩长度等发生的不利变化，没有及时采取正确的应对方法所导致的事故。

　　4)疏于日常管理，对库区、坝体、排洪设施等出现的事故隐患未能采取及时处理措施，导致的洪水漫顶、溃坝;

　　5)缺乏抗洪准备和防汛应急措施，对洪水可能造成的破坏没有应急预案而造成的事故。

　　(4)排洪设施破坏

　　造成排洪构筑物损坏的事故原因包括：

　　1)构筑物的设计、施工不符合水工构筑物设计规范，在实际生产运营过程中，不能承担排洪作用;

　　2)疏忽构筑物的日常检查、维修工作，导致漏砂、漂浮杂物沉积并堵塞在进、出水管道;从而影响排洪的功能;

　　3)临近山坡的溢洪沟(道)、截洪沟等设施，由于气候、地质变化而毁坏，不能满足排洪要求;

　　4)废弃的排水构筑物未能处理或处理不符合规范，产生事故;

　　5)暴雨、洪水过后，未能对构筑物全面检查和清理，对已有隐患没有及时修复，在连续暴雨期内发生事故;

　　6)因负重、锈蚀等因素导致排水管道、隧洞破损、断裂、垮塌，地形、地质变化导致构筑物发生变形、沉降，而不能承担防汛功能。

　　(5)地震液化事故

　　根据遭受地震破坏的尾矿坝情况分析，地震对尾矿坝的破坏具有下列特点：1)尾矿坝的破坏是尾矿的液化引起的;2)尾矿坝的破坏形式表现为流滑;3)遭受地震破坏的尾矿坝，其坝坡大都在30。～40。。经验表明，影响砂土液化最主要的因素为：土颗粒粒径、砂土密度、上覆土层厚度、地震强度和持续时间、与震源之间的距离及地下水位等。砂土有效粒径愈小、不均匀系数愈小、透水性愈小、孔隙比愈大、受力体积愈大、受力愈猛，则砂土液化可能性愈大。

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