紫金矿业集团股份有限公司紫金山金铜矿
摘要：尾矿是选矿厂依据当时的技术条件，将原矿磨细并提取出有用组分后剩余的排放物。目前尾矿已成为我国产出量最大的固体废弃物。尾矿被视为废弃物大量的堆积于地表，这样的处置方式不仅占用了宝贵的土地，也易引起一系列的安全及环境问题，其中又以尾矿库溃坝事故的影响最为恶劣。本文对金属矿山尾矿库溃坝诱因及措施进行分析。
关键词：金属矿山；尾矿库；溃坝诱因；措施
１尾矿库溃坝特征
尾矿库是尾矿经水力冲填沉积、逐年加高形成的类似于水库的尾矿储存场所。尾矿坝与土石挡水坝的主要区别见表１。无论是尾矿坝还是挡水坝，溃坝无疑是危害最为严重的事故类别。根据溃坝时间的长短，可以将溃坝分为瞬时溃坝和逐渐溃坝。瞬时溃坝事故多发于混凝土坝等刚性较大的坝体，而逐渐溃坝事故则常常发生在散体材料组成的坝体上，如土坝、土石坝、堆石坝等。尾矿坝是以小颗粒尾矿为主要材料构成的散粒堆积坝，坝体柔性较强，因此坝体的溃坝形式一般为逐渐溃决。关于尾矿库溃坝的研究涉及土力学、水力学、泥沙动力学等相关学科的交叉领域。目前关于尾矿库溃坝的研究主要分为坝体破坏模式、泥石流演化规律两部分。本文主要对尾矿库溃坝事故的原因进行分析总结，并提出应对措施。
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2金属矿山尾矿库溃坝诱因
（1）渗透破坏。渗透破坏主要是由于尾矿库库内水位的上升，导致尾矿库干滩长度减小，尾矿坝坝内浸润线升高，最终诱发渗流破坏。（2）地震液化。地震液化主要是由于堆积坝尾砂粒度较细或尾矿欠密实，在地震作用下，超静孔隙水压力迅速增加，导致尾砂液化，进而形成裂隙渗流通道，造成坝体失稳破坏等。（3）坝体滑坡。坝体滑坡主要因坝体坡度较陡、筑坝材料黏聚力及抗剪强度较低，进而引起坝体局部或整体失稳破坏。（4）洪水漫顶。洪水漫顶主要是因突发超标准暴雨、洪水,或排洪设施失效等，导致尾矿库库内水位持续上升，致使子坝挡水，且洪水最终漫过子坝，进一步诱发了坝面拉沟、坝体失稳坍塌及尾矿水外泄等危害。
渗透破坏、地震液化及坝体滑坡这3类致灾机理倾向于尾矿坝稳定分析范畴，在设计过程中可通过降渗、抗液化及坝坡放缓等措施控制。而洪水漫顶则是由于出现了突发暴雨，且排洪系统堵塞失效而造成尾矿库事故。相对前3类溃坝方式，洪水漫顶导致的尾矿库溃坝事故对下游影响范围更广，危害更严重。尾矿坝漫顶溃决过程及其机理可以大致描述为：洪水漫过尾矿坝，漫顶水流在重力作用下不断冲刷尾矿坝。在尾矿库下部位置，漫顶水流率先达到尾砂起动流速，尾矿坝坝身的尾砂开始与漫顶水流一起形成挟砂的尾矿水进一步冲刷坝体下游。尾矿坝坝体经过不断地冲刷和掏深，形成了坡度很陡的深沟。当深沟两侧尾砂体不能维持重力作用下的稳定时，坝体发生垮塌，使得溃口不断变宽变深，并逐渐向上游延伸，致使更多的尾矿水流出。尾矿水流速在崎岖地形和沿程阻力的作用下逐渐降低，尾砂的水挟砂能力也逐步降低，最终尾砂沿程沉积。
3防止尾矿库溃坝的措施
3.1尾矿库建设
从事尾矿库勘察、设计、施工、监理等工作的单位需具有相应的资质。设计阶段，尾矿库设计书的内容应包含坝体稳定性、排洪设施、库区防洪能力、安全监测设施等内容。尾矿库施工阶段，要做好施工记录，并建立尾矿库工程档案，尤其是隐蔽工程档案，隐蔽工程验收合格后，方可进行下一阶段施工。
3.2尾矿排放
上游法是我国尾矿筑坝的主要方式，对采用上游法筑坝的尾矿库，应将排尾管均布于坝前进行均匀放矿，保证坝内尾矿形成外粗内细的分布格局，加快坝壳的固结速度。
3.3排洪系统
库内应设置水位观测尺，标明警戒水位，并进行防洪能力验算；尾矿库必须设置排洪设施，汛前检查排洪设施确保畅通，并对库区泄洪能力进行复核，确保安全超高、干滩长度和坡比满足规范要求。
3.4建立安全监测系统
建立尾矿坝安全监测系统，实时监控坝体安全情况。安全监测系统的传感器采集尾矿库内部位移、外部位移、降雨量、浸润线等数据，通过预警灯、预警信号、无线预警模块组建成无线声光报警装置，形成尾矿库无线预警系统。开发集“感、传、知、用”于一体的尾矿库监测信息数据管理及分析预警软件，能够快速获取并分析监测数据。应用高分遥感、无人机航拍及三维激光扫描等技术，天地一体化的观测角度，同时设计尾矿库安全物联网决策支持系统，实现尾矿库监测—评价—预防系统的安全量化评估，建立安全监测及危险评价技术体系。此外，还可以基于GPＲS、GIS和OpenGL等技术，建立集尾矿库实时远程监控、边坡稳定性分析、调洪演算和安全预警于一体的尾矿库三维实时监控与预警系统。监测系统目前正处于推广应用阶段，通过监测的部分尾矿库参数，评估尾矿库的安全状况，一定程度上有益于及时了解尾矿坝安全状态。将高科技应用于安全监测系统将是尾矿坝安全管理发展的必然趋势。
3.5完善安全管理体系
尾矿库的勘察和设计要做到严谨、科学、合理，加强施工过程的规范化，严把质量关，剔除一切违规操作。对于运行中的尾矿库，企业要从尾矿库安全管理机构及职责、尾矿坝安全管理、尾矿排放的安全管理和尾矿库防洪的安全管理4个方面，提出切实、具体、可行的管理措施。例如:应在尾矿库设置醒目的水位观测标尺;明确最小安全超高、最小安全滩长、极端天气调洪水深对应的调洪滩长和最小澄清距离;在非雨季，经尾矿坝设计单位论证允许后可适当提高水位，以满足澄清距离的要求，尾矿沉积现状也可以通过一些工程方面的措施进行改善。企业定期对尾矿库管理人员进行安全技术教育培训，提高管理人员素质。安全监管部门和企业共同制定尾矿坝的排查治理和实时监控方案，建立企业负责、行业管理、社会监督、国家监察的安全生产管理体系，将尾矿库安全责任制落实到实处。政府可以考虑提高尾矿库安全生产许可的准入门槛，减少小型尾矿库、危库、险库的数量，通过整合提高尾矿库规模，尽可能地采用中游式筑坝或下游式筑坝方法;尾矿库选址应尽量避开下游居民区，在设计时应尽可能采取透水初期坝，实现尾矿库数字化安全管理自动监测。
４结语
为预防尾矿库溃坝事故的发生，本文从尾矿库设计、监测、管理等方面提出了应对措施。但目前关于各类尾矿库溃坝事故的溃坝诱发机制及溃坝启动判别准则尚不明确，且溃坝后的砂流演进规律及淹没范围方面的研究也不够完善，当前的尾矿库溃坝研究水平并不能满足溃坝灾害预警工作的需要，因此尾矿库溃坝灾害的预防预警工作仍需要进行深入研究。
参考文献
[1]尾矿库安全现状及事故防治分析[J].肖朝良.世界有色金属.2018(06)
[2]尾矿坝溃坝原因及安全稳定性分析[J].周杰,曾晟,孙冰.黄金.2018(10)