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1、尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的、用以堆存金属非金属矿山矿石选别 后排出的尾矿的场所，它是维持矿山正常生产的必要设施，也是金属非金属矿山 的重大危险源。作为具有高势能的人造泥石流危险源，尾矿库一旦发生溃坝事故， 将会给下游人民的生命财产安全造成巨大损失，给周边环境造成严重污染。山西省先后发生了娄烦尖山铁矿“8.1”特别重大排土场垮塌事故和襄汾县新 塔矿业公司“9.8”特别重大尾矿库溃坝事故，分别造成45人死亡（失踪）和276人 死亡。两起事故再一次使尾矿库的安全成为全社会关注的焦点。我国尾矿库基本状况及主要问题目前，我国尾矿库尚存在着以下几个方面的问题，影响其安全运行。1. 数量多、规模小我
2、国是世界矿业大国，目前，全国有金属非金属矿山9万2071座，其中金属 矿山8239座、非金属矿山8万3832座，冶金、有色、化工、核工业、建材和轻 工业等行业的矿山都有尾矿设施。经初步统计，全国现有尾矿库7919座。在这些尾矿库中，中小型尾矿库又占据着较大比例。据统计资料显示，四等尾 矿库约占尾矿库总量的14%，五等尾矿库约占尾矿库总量的55%，四等以下的 中小型尾矿库共占尾矿库总量的87.07%。这些中小型尾矿库不仅浪费了大量土 地资源，严重污染了周边环境，而且还容易引发生产安全事故。2000年以来， 我国发生的尾矿库事故多在这种小型尾矿库中。最近发生的曾造成276人死亡的 山西襄汾新塔矿业
3、公司“9.8”特别重大溃坝事故中的尾矿库，就属于中小型尾矿 库。各等别尾矿库及其比例如图1所示。等，27 * 0*三等.2WL件不明.146, 2%没1H96-寻口三等口四等的何没仲写图1各等别尾矿库及其比例2. 坝体稳定性较差我国尾矿库的筑坝方式主要有以下几类：上游式、中游式、下游式、十式堆存、 一次性筑坝，其他等。在全国尾矿库中，采用上游式筑坝方式的有3689座，采 用中游式筑坝方式的有136座，采用下游式筑坝方式的有229座，采用干式堆存 的有361座，采用一次性筑坝的有1190座。上游式尾矿坝由于具有筑坝工艺简 单、管理相对简单、运营费用较低等突出优点，在我国得到广泛应用。但是这种 坝
4、型往往含细粒夹层较多、渗透性能较差、浸润线位置较高，从而导致尾矿库坝 体稳定性较差。3. 未经正规设计尾矿库是矿山企业重大危险源，事关矿山企业、下游居民以及工农业设施的安 全，一旦出现溃坝事故，必然会造成人员伤亡和经济损失。因此，尾矿库工程必 须由具有相应资质的设计单位，按照国家有关规范、规程和标准要求，进行正规设计，并须报经有关部门批准，以避免尾矿库建设出现“先天性不足”。但是，我 国尾矿库不仅下游普遍临近重要城镇、工矿企业或人口密集区，而且全国有相当 一部分尾矿库未经设计单位设计，由企业自行建造。这些尾矿库极不规范，往往 在关系尾矿库安全的坝体稳定性和尾矿库防洪能力方面存在严重的安全隐患。
5、一 旦发生事故，极易造成特大危害。山西襄汾新塔矿业公司“9.8”特别重大尾矿库 溃坝事故，就属于这种类型尾矿库设计存在先天不足，后天管理使用又极不 规范，违规使用。4. 安全度仍处于较低水平全国尾矿库总体看来，正常库率虽有所提高，尤其是危库险库率显著降低，这 是近两年来尾矿库安全整治工作取得的明显成效。但我们还必须清醒地看到，一 方面，全国仍有一部分尾矿库处于不安全状态，且基数较大；另一方面，尾矿库 安全度主要是依据安全评价的结果确定的，受目前尾矿库安全评价的诸多因素限 制，相当多的尾矿库评价结论是不符合实际的，一些评价单位为了追求利益，甚 全将病库、危库、险库评定为正常库，这种现象屡见不鲜。
6、此外，还有相当数量 的尾矿库未经安全评价，仅仅是以一般性的安全检查来确定其安全度。这些因素 决定了我国尾矿库安全度总体仍处于较低水平。尾矿库安全监测的关键点实行尾矿库安全监测，对于加强尾矿库安全监管，把握尾矿库安全现状，减少 尾矿库溃坝事故等具有重要意义。目前，由中国安全生产科学研究院矿山安全技 术研究所承担的国家“十一五”科技支撑项目尾矿库风险分级及监测、预警关 键技术研究，课题提出的尾矿库安全监测和预警系统正在试点应用，该系统提出 了浸润线、库水位、滩面标高、坝体位移、视频图像5个实时监控关键指标的预 警等别和预警方法，并利用光纤传感器、GPS卫星定位系统，对尾矿库关键指标 的运行状况实施
7、实时监控，从而有效提高了尾矿库的安全管理水平。1. 浸润线尾矿库的浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的 高度直接关系到坝体稳定及其安全性能。尾矿坝渗流场是一个异常复杂的系统， 尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定；同时，从尾矿坝坝顶排放 尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透；此外，汛期大量降雨。 这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大的渗流场。再者，尾矿沉积体属非均值体， 排矿部位又需要经常调换；坝体又在不断增高；况且在尾矿库整个服务期间内， 矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。因此，对于浸润线位置的 监测，成为尾矿库安全监测的重要内容之一
8、。图2为尾矿坝孔隙水压力分布图， 图中孔隙水压力为“0的线即为尾矿坝的浸润线。图2尾矿坝孔隙水压力分布图（单位：10kPa）2. 库水位尾矿库内存有大量的尾矿浆沉淀水，水位监测的目的是根据水位的高低，判断 该库防洪能力是否满足安全要求。具体地说：一个完善的设计，在设计文本中会 给出防洪所需的调洪水深，并要求在设计洪水位（即最高洪水位）时，同时满足设 计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此，准确把握库水位位置，就可以在汛期有效避免洪水漫顶溃坝事故，同时有利于安全监管部门和企业在汛 期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由 此可见，库水位的连续动态监测也是
9、尾矿库安全监测的重要内容之一。3. 滩面标高在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允 许达到的十滩标高，当前的检测方法难以准确并快速测定这两个指标，问题在于 水边线的界线很不明显，该处又无法进人，通常只能目测，据此推算出来的总干 滩长度和调洪干滩长度自然也不准确可信。因此，在尾矿库安全自动化监测系统 中，应增加快速、简捷的标高测定方法。滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到 的十滩标高，也就成了尾矿库安全监测需要测定的指标。图3给出了安全滩长监 测法的示意图。图3安全滩长检测法如图3所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上量出Lg，并插上标杆a，用 仪器测出a点地面标高Ha
10、，当Ht=Ha-HsHt时，即认为安全滩长满足设计要求， 反之则不满足。4 .坝体位移尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反映指标，因此，对于 坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监 管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急措施，从而避免灾害的发生 或者减少灾害发生时造成的危害。图4给出了尾矿坝的变形矢量图，从图中可得 知坝体下游坡发生向下和偏向下游的变形。图4尾矿坝变形矢量图5. 视频图像在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库运行状况，通常在溢水塔、滩 顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设备，以满足准确清晰把握尾矿 库运行状况的需要。我国尾矿库安全运行的主要技术参数，如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深 等，以前均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，不仅安全监测工作量大，而 且受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，还存在着一定的系统误差和人工 误差。同时，人工监测存在着不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌 握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都会影响尾矿库的安全生产和安全管理 水平。而实施尾矿库自动化安全监测，便于企业和安全监管部门快速获取与尾矿 库安全密切相关的技术指标的最新动态，及时掌握尾矿库的运行状况和安全现 状，有效提高尾矿库的安全性和预警能力。
