尾矿库危险有害因素分析及安全监测系统

2023-09-26
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尾矿库是贮存金属和非金属矿山尾矿或废渣的场所,是矿产资源利用过程中的一个重要工业设施。同时,贮存着当前技术条件下无法利用或尚未发现利用价值的矿产资源;即在某种意义上,尾矿是重要的二次矿产资源。


但是,尾矿库的服务年限和库容量达到一定时,将会是重大危险源和环境污染源,既对尾矿库下游人民生命和财产安全构成威胁,又易造成环境污染事故。


因此,确保尾矿库的安全运行,杜绝环境污染事故,是尾矿库安全管理的重要任务。


尾矿库基本情况



尾矿库按筑坝方式分为上游式、中线式、下游式等,根据库容量和坝高将尾矿库分为五个等别,并由此确定与尾矿库有关的构筑物级别安全监督管理等级(见表1)。

表1   原矿库等别与构筑物级别安全监督管理等级

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据统计,国内大中型矿山尾矿库约有1500多座,加上小型尾矿库,总尾矿库数量超过10000座。如何加强尾矿库的安全监督管理,国家安全生产监督管理总局制定发布了《尾矿库安全生产监督管理规定》和《尾矿库安全技术规程》,对尾矿库的设计建设、生产运行、安全检查、安全度、闭库、再利用、安全评价等方面进行了规范,以预防和减少尾矿库生产事故,保障人民群众生命和财产安全。

在尾矿库安全监督管理中,必须对尾矿库潜在的危险有害因素进行分析,有针对性制定安全对策和措施,消除和控制尾矿库危险有害因素对尾矿安全环保构成的威胁,保证尾矿库的安全程度。

尾矿库危险有害因素分析





危险因素

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危险因素是直接造成人员伤亡和财产损失的因素,尾矿库安全和环境污染事故往往是其潜在的危险因素失去控制而引发的。根据国家标准《重大危险源辨识》(GB 18218-2000)对重大危险的规定,库容量100万m3以上的尾矿库是重大危险源;它一旦发生事故,对下游区域人民的生命和财产及环境将造成巨大灾难,后果无法估量。国内矿山尾矿在历史上曾发生过多起重、特大事故。因此,消除和控制尾矿库潜在的危险因素,消除事故隐患是尾矿库安全管理的重大责任。


尾矿库事故的主要表现形式为溃坝和尾矿泄漏。重大的溃坝和尾矿泄漏会造成大量的人员伤亡、建筑物损毁和环境污染。


导致尾矿库溃坝和尾矿泄漏事故的因素很多,可归纳为:自然因素、设计因素、施工因素、管理因素、社会因素、技术因素。


在尾矿库安全监督管理中,直接导致尾矿库事故的危险因素主要有:尾矿堆积坝边坡过陡,浸润线逸出,裂缝,渗漏,滑坡,坝外坡裸露拉沟,排洪构筑排洪能力不足,排洪构筑物堵塞,排洪构筑物错动、断裂、垮塌,干滩长度不够,安全超高不足,抗震能力不足,库区渗漏、崩岸和泥石流,地震,淹溺,雷击等。


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尾矿库溃坝,数万立方泥浆阻塞交通干道


(1)尾矿规程坝边坡过陡。尾矿规程坝边坡直接决定其稳定性。造成尾矿堆积坝边坡过陡的主要原因有:放矿工艺不合理;为增加库容人为改陡坡比。造成初期坝边坡过陡的主要原因有:盲目节省投资,人为改陡坡比;有的堆石坝是用生产废石进行堆坝,没有控制陡坡比。


(2)浸润线逸出。浸润线的高低和变化直接决定其稳定。浸润线从坝外逸出,说明坝坡的稳定性很差,有可能发生滑坡事故。造成浸润线逸出主要原因有:无排渗设施;排渗设计不合理;排渗设施施工质量不良;排渗设施管理不当。


(3)裂缝。裂缝是尾矿坝较为常见的危险因素。某些细小的横向裂缝有可能成为坝体的集中渗漏通道,有的纵向裂缝或水平裂缝也可能是坝体出现滑塌的预兆。裂缝的主要原因有:坝基承载能力不均衡;坝体施工质量差;坝身结构及断面尺寸设计不当。


(4)渗漏。渗漏是尾矿库常见的危险因素,会导致溢流出口处坝体冲刷及管涌等多种形式的破坏,严重的会导致垮坝事故。按渗漏的部位可分为:坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏和绕坝渗漏。


(5)滑坡。滑坡是尾矿坝最危险的因素之一。较大规模的滑坡,往往是垮坝事故的先兆,即使是较小的滑坡也不能掉以轻心。有些滑坡是突然发生的;有的是先由裂缝开始,如不及时处理,逐步扩大和漫延,则可能造成垮坝重大事故。


(6)坝外坡裸露拉沟。坝外坡裸露,遇暴雨冲刷造成坡面拉沟,影响坝体的稳定性,严重时导致决口溃坝。其主要原因有:坝坡太陡;地表水未拦截或拦截不彻底;坝坡未植被覆盖。


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(7)排洪构筑物排洪能力不足。排洪构筑物不能及时排泄设计内频率暴雨的洪水,导致库水位升高,安全超高不够,甚至漫顶溃坝。其主要原因有:设计洪水标准低于现行标准;为节约投资,人为缩小泄洪道断面尺寸;排洪通道存在限制性“瓶颈”。


(8)排洪构筑物堵塞。排洪构筑物堵塞导致排洪能力急剧下降,库水位上升,安全超高不够,直接危及坝体安全。其主要原因有:进水口杂物杂物淤积;构筑物垮塌。


(9)排洪构筑物错动、断裂、垮塌。排洪构筑物断裂造成大量泄漏,垮塌造成堵塞,排洪能力急剧下降,危及坝体安全。其主要原因有:无设计或设计不合理;未按设计要求施工;地基不均匀沉陷;出现不均匀或集中荷载等。


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(10)干滩长度不够。干滩长度不够的主要原因有:干滩坡度过小;坝前放矿不均匀,滩顶高程不一;库水位控制不当。


(11)安全超高不足。库水位接近坝顶时,干滩面过短,导致上游式尾矿堆积坝浸润线过高,使坝体处于饱和状态。其主要原因有:库水位控制不当;调洪库容不足;滩顶高程不一;排洪设施能力不足。


(12)搞震能力不足。抗震能力不足会引起库区或巩体滑坡;在库区或坝体附近进行爆破等作业,会对尾矿库的安全构成威胁。


(13)库区渗漏、崩岸和泥石流。库区发生泥石流阻塞截洪沟、排洪系统等造成洪水漫坝;库区崩岸造成涌浪,对坝体冲刷甚至漫顶。


(14)地震。地震是人类无法控制和消除的自然灾害。它对尾矿库的破坏是致命性的,强烈地震将导致尾矿坝坝体滑坡、裂缝,排洪构筑物错位、变形、倒塌,还可能引起库内水面大波浪冲击坝顶而造成洪水漫顶垮坝。


(15)淹溺。操作人员在进行添加井盖板、封井、库内回水等作业时,不慎坠入水中,将造成人员淹溺事故。


(16)雷击。护坝人员在雷雨天气巡坝检查时,有可能造成雷击事故,导致人员伤亡。



有害因素

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(1)废水超标排放。尾矿废水中含有悬浮物、油类、COD和有毒有害元素等,未经处理超标排放,将对环境造成污染。使用尾矿废水灌溉,直接会导致农作物减产,还可能导致谷物、蔬菜、水果等农产品有毒有害元素超标,人长期食用将导致慢性中毒。


(2)坝面扬砂。尾矿是经破碎磨细选矿后丢弃的矿渣,粒度细,表面干燥无覆盖时,遇大风将导致尾矿飞扬,形成砂尘,污染环境;人过量吸入,则可能导致尘肺病。


(3)尾矿输送管道破裂泄漏。输送管道破裂,若发现不及时,导致大量尾矿泄漏,将造成严重的环境污染,对水源、农作物等造成危害。


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尾矿库安全监测系统


       

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蓝尊科技尾矿库在线监测及预警系统综合了传感器技术、遥感技术、计算机技术等多种科学手段,对浸润线、库水位、降雨量、坝体表面位移、坝体内部位移、干滩、库区地质滑坡表面位移等诸多影响尾矿安全的因素进行在线实时监控,使安全管理人员可以及时发现异常现象,掌握尾矿库工作性态,为尾矿库安全运行提供有力保障。


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尾矿库常规监测项目

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尾矿库一体化监测站及参数介绍

尾矿库监测设备全部均为模块化设计,运输与安装方便快捷,降低采购成本,提高效率,设备数据均可接入安全生产监测平台。

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现场安装图


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