1、    前言
尾矿设施是矿山生产设施的重要组成部分,其投资较大,一般约占矿山建设总投资的5%～10%。尾矿库是尾矿设施的主要部分,包括尾矿坝、库区等。尾矿中还含有各种有毒有害物质,并且是一种人造的具有高势能的泥石流形成区,其安全运行直接关系到下游人民的生命财产安全和库区周边地区的生态环境[1]。随着工业发展,尾矿坝数量越来越多,坝体堆积越来越高。目前,世界上正在使用的尾矿库和工业废料库约有20多万个,因此,尾矿库的安全问题是一个很严峻的问题[2],识别尾矿坝危险信号和控制已成为尾矿坝安全工作的重要任务之一。文中运用现代安全管理理论,结合尾矿坝实际,辨识对尾矿坝的危害因素和实施防治工作,为完善和提高尾矿坝安全管理水平,建立安全重大危险预警机制进行了探讨。

2、    识别尾矿坝有害因素
2.1尾矿坝有害因素及识别
尾矿坝有害因素可划分为尾矿坝坝基坝坡失稳、排洪系统故障、浸润线过高及管涌等渗透稳定问题。
2.2.1　导致溃坝的有害因素：
尾矿坝最大的危险是溃坝,一旦溃坝会引起滑坡泥石流等重大灾害,引起重大人员伤亡、财产损失和环境污染。引起溃坝的原因很多,如:①调洪高度不能满足需要、安全超高不够、泄洪排水系统防洪标准偏低、泄洪排水构筑物破坏或堵塞、库区内发生大的泥石流、岸坡发生滑坡和坍塌等;②坝基未处理或处理不当、坝体边坡过陡、有局部坍塌或隆起、坝面有冲刷或塌坑等不良现象;裂缝、坝基下存在软弱地层或岩溶,坝体疏松;③未按设计要求进行放矿冲填尾矿库,沉积滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量沉积于坝的某一端;④独头放矿,矿浆沿子坝内坡趾流动冲刷坝体;沉积干滩长度不足,浸润线过高,下游坝坡沼泽化;⑤排渗设施失效或破坏,渗流破坏不断扩大,产生管涌、流土。主要触发原因有滑坡、浪涌或洪水漫坝、坝坡失稳、堆积坝溃口、渗流破坏。现对可能引起溃坝的各个有害因素分析如下。
(1)滑坡(岸坡坍塌)：由于尾矿库建在陡峭山体上,采矿活动、岩体风化、尾矿库水淹浸泡而导致山体失稳,最终引起滑坡。(2)泥石流。由于库区存在大量细粒尾砂,当遇到暴雨时会引起泥石流。(3)浪涌或洪水漫坝。由于风速过大、泄洪排水构筑物破坏、堵塞、库区内发生大的泥石流或岸坡发生滑坡和坍塌等原因,引起水流高速冲击坝体或库区水位超过坝顶,致使坝坡失稳决口溃坝。(4)坝坡失稳。由于坝体边坡过陡,有局部坍塌或隆起,坝面有冲刷、塌坑等不良现象;裂缝,坝基下存在软基或岩溶,坝体疏松使渗流破坏不断扩大导致坝体裂缝、管涌或流土,引起坝体滑坡坍塌。(5)坝面拉沟。未进行坝面维护,坝面无防冲刷措施,遇暴雨会引起坝面拉沟。(6)渗流破坏。由于浸润线的位置过高,尾矿沉积滩的长度过短,坝面或下游发生沼泽化。导致坝体、坝肩和不同材料结合部位有渗流水流出,渗流量增大,渗流水混浊引起管涌。(7)管涌。当库区水位过高而引起坝基渗透压力过大,排渗设施失效时就会引起管涌。(8)坝体地震液化。当筑坝尾砂粒度不符合要求,坝坡处于饱和状态,地震时或其它震动会引起坝体液化。(9)裂缝。由于坝体、坝基不均匀沉陷或滑坡、坝体施工质量差或坝身结构及断面尺寸设计不当,当坝体滑移、暴雨或低温冰冻时就会使坝体产生裂缝。(10)粉尘。由于堆积坝外坡大面积裸露,未护坡,尾砂粒度细、含水低,会引起沙尘暴污染环境。(11)漏矿和渗水。由于将尾矿库建在断裂带、溶洞等不良工程地质条件下,使库区地层渗水通道和库外连通,使水或矿漏出。(12)滚石。由于山体陡峭、采矿活动、或岩体风化等原因,引起岩石从山体脱落冲击排洪设施,导致排洪设施破坏或由于滚石下落或重物落下击中人体而引起的事故。
2.2.2　引起排洪系统故障的有害因素
由于滚石、树枝杂草、低温冰冻、地基产生不均匀沉陷等原因导致排水井管泄洪能力降低失效、断裂,最终引起排洪系统故障。
在尾矿库整个事故中,溃坝事故发生的危害性最大,溃坝事故一旦发生,会引起重大人员伤亡财产损失和环境污染,并且因溃坝而引起的重特大事故比较多,确。如云南锡业公司火谷都尾矿库1962年09月26日发生溃坝事故,涌出尾矿330万m3,水38万m3,冲毁耕地36.05hm2,11座村寨和一个农场,共13970人受灾,其中死亡171人、伤92人,直接经济损失2000万元,也是迄今为止我国发生的最严重的一起尾矿坝事故;最近的一次如2006年4月30日陕西镇安尾矿坝坍塌事故死亡17人。
其次是洪水漫坝、决口、滑坡坍塌、地震液化、滚石、泥石流等事故一旦发生,会引起危险性较大,并较难以控制,容易发生伤亡、或群伤,造成一定的经济损失[3],这些事故的发生也有可能导致溃坝,。如1994年07月12日,湖北新冶铜矿尾矿库洪水漫顶溃坝,死亡26人,失踪2人;1992年05月24日,河南滦川县赤土店乡钼矿抢修尾矿库排洪洞发生大规模塌方,死亡14人,重伤4人。在国外,此类事故亦不鲜见。
第三是渗透破坏如流土、管涌、这些事故的发生也有可能导致溃坝。如圭亚那阿迈金矿尾矿坝垮塌，直接原因是在建坝期间，在堤坝底部安装了波纹排水钢管临时排水，在重型设备碾压管线周围的回填材料时，破坏了管路的完整性，为细粒材料流失创造了条件，由于没有采取其他有效措施阻止或有效控制管道周围回填料中的渗漏，引起坝体内部侵蚀破坏。另外细砂层与废石堆之间缺乏反滤，细砂可以容易的从废石堆孔隙之间穿过。
第四是违规作业诱发以上各种事故的发生。