尾矿库风险分析及安全评价方法.ppt
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1、,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,提 纲,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库事故频发,引起了国务院领导同志的高度重视。2006年12月27日12时20分,贵州紫金矿业股份有限公司贞丰县水银洞金矿尾矿库子坝发生塌溃事故,致使约20万立方米尾矿下泄,造成1人轻伤,下游2座水库受到污染。事故发生后,国务院副总理曾培炎同志高度重视,做出重要批示:“近年来出现多起由于尾矿垮塌造成有毒污染物下泄事故,严重影响当地群众饮水安全,损失很大,对此应引起重视。要组织一次专项行动,对有毒污染物矿山尾矿库进行彻底检查,消除垮塌隐患,做好应急预案,避免类似事件的发生。”,尾矿库专项整治行动
2、,尾矿库风险分析及安全评价方法,为全面贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,进一步加强尾矿库安全生产和环境安全的监督管理,规范尾矿库安全生产和环境保护行为,经国务院同意,决定在全国范围内开展尾矿库专项整治行动。为此,安全监管总局、发展改革委、国土资源部、环保总局联合下发了关于印发开展尾矿库专项整治行动工作方案的通知(安监总管一2007112号)。并成立了由安全监管总局、发展改革委、国土资源部、原环保总局有关领导和相关同志组成的尾矿库专项整治行动工作协调小组,深入开展为期2年半的尾矿库专项整治行动。,尾矿库专项整治行动,尾矿库风险分析及安全评价方法,各省(区、市)成立了尾矿库专项整治行动领
3、导小组,并制定了具体实施方案。 全国范围内的尾矿库基础数据普查,见下图。 全国范围内的尾矿库事故隐患排查和整治工作。 组织申报尾矿库治理中央投资项目。,尾矿库专项整治行动,尾矿库风险分析及安全评价方法,图给出了我国尾矿库溃坝事故类型的初步统计结果。从初步的统计结果可知,稳定性不足、洪水漫顶、结构破坏、渗流破坏是造成尾矿库溃坝事故的主要类型。,国内外的尾矿库事故,尾矿库风险分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,美国大坝委员会(USCOLD)在美国范围内进行了一次大坝事故的全面统计,有超过500个包括大坝失事、事故和大坝设施隐患整改的案例在统计之中,其中,24的案例属于大坝失事溃决。,尾矿库风险
4、分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,1994年美国大坝委员会还针对世界范围内的尾矿坝事故进行了统计,统计囊括了1917年至1989年之间185个发生了溃决、渗漏以及其它破坏类型的尾矿库。此后,美国国家环境署(UNEP)又在185个尾矿库样本的基础上增加了26个事故案例。,尾矿库风险分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,案例中尾矿库事故与坝高的关系见图所示。从图中可以看出,57的尾矿库事故发生在坝高小于20m的尾矿坝上。尾矿坝发生溃决失事的数量与坝高的关系曲线统计于图中。,尾矿库风险分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,案例中尾矿库溃坝事故与坝高的关系见图所示。从图中可以看出,统计表明,
5、63的尾矿坝失事是发生于坝高小于20m的尾矿坝上。,尾矿库风险分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,尾矿坝的坝体型式对其安全行为有很重要的影响。最早和最普遍的筑坝方式是上游法筑坝,最早有关上游法筑坝的记载可以考察到1900年的南非。但是,由于上游法筑坝方式受到地震荷载等条件的制约,又相继出现了中线法、下游法等筑坝方式,图给出了不同筑坝型式和尾矿库事故之间的关系曲线。从关系曲线可知,上游式尾矿库发生的事故数量高于其它型式的尾矿库事故数量。,尾矿库风险分析及安全评价方法,【释义与知识】 上游式筑坝的特点是子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升,坝体由流动的矿浆自然沉积而成。该坝型受排矿方式的影响
6、,往往含细粒夹层较多,渗透性能较差,浸潤线位置较高,故坝体稳定性较差。但它具有筑坝工艺简单,管理相对简单,运营费用较低等突出优点,所以国内外均普遍采用。,尾矿坝筑坝方式,尾矿库风险分析及安全评价方法,【条文】 3.10 中线式(尾矿筑坝法) 在初期坝轴线处用旋流器分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方式。 【释义与知识】 中线式尾矿筑坝工艺与下游式尾矿筑坝类似,但坝顶中心线位置始终不变。其优缺点介于上游式与下游式之间。,尾矿坝筑坝方式,尾矿库风险分析及安全评价方法,【条文】 3.11下游式(尾矿筑坝法) 在初期坝下游方向用旋流器分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方式。,【释义与知识】 下游式尾矿筑坝是用水力旋流器将
7、尾矿分级,溢流部分(细粒尾矿)排向初期坝上游方向沉积;底流部分(粗粒尾矿)排向初期坝下游方向沉积。其特点是子坝中心线位置不断向初期坝下游方向移升,如图所示。由于坝体尾矿颗粒粗,抗剪强度高,渗透性能较好,浸潤线位置较低,故坝体稳定性较好。但分级设施费用较高,且只适用于颗粒较粗的原尾矿,又要有比较狭窄的坝址地点。国外使用较多,国内使用尚少见。,尾矿坝筑坝方式,尾矿库风险分析及安全评价方法,国内外的尾矿库事故,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,1972年2月26日,美国布法罗尼河矿尾矿
8、坝溃坝,造成125人死亡,4000人无家可归;1985年7月中旬,意大利东北部的普瑞皮尔尾矿库溃坝,造成250人死亡。 1962年9月25日,我国云锡公司火古都尾矿库溃坝,造成171人死亡、92人受伤,受灾人口13970人。,几起特大尾矿库事故,尾矿库风险分析及安全评价方法,广西南丹县鸿图选矿厂尾矿库 “10.18“垮坝事故,一、事故概况 时间:2000年10月18日上午 9时50分 地点:广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂尾矿库 伤亡:28人死亡,56人受伤,直接经济损失340万元。,尾矿库风险分析及安全评价方法,二、选矿厂基本情况,企业性质:私营 投资额:500万元 建设期:1998年8月1999
9、年6月 设计选矿能力:120吨/天 实际日处理量:200吨/天。,尾矿库风险分析及安全评价方法,三、事故经过 2000年10月18日上午9时50分,尾矿库后期坝中部底层首先垮塌,随后整个后期堆积坝全面垮塌,共冲出水和尾砂14300立方米,其中水2700立方米,尾砂11600立方米。一直冲到离坝首约700米处,其中绝大部分尾矿砂则留在坝首下方的30米范围内。事故将尾矿坝下的34间外来民工工棚和36间铜坑矿基建队的房屋冲垮和毁坏。,尾矿库风险分析及安全评价方法,四、事故性质和原因 这是一起由于企业违规建设、违章操作,有关职能部门管理和监督不到位而发生的重大责任事故。 1、事故的直接原因 由于基础坝
10、不透水,在基础坝与后期堆积坝之间形成一个抗剪能力极低的滑动面。又由于尾矿库长期人为蓄水过多,干滩长度不够,致使坝内尾砂含水饱和、坝面沼泽化,坝体始终处于浸泡状态而得不到固结并最终因承受不住巨大压力而沿基础坝与后期堆积坝之间的滑动面垮塌。,尾矿库风险分析及安全评价方法,2、事故的间接原因 严重违反基本建设程序,审批把关不严 超量排放尾砂,库内蓄水增多 尾矿砂的平均粒径只有0.07-0.4mm 缺乏专业培训,素质低 安全生产责任制不落实 政府行为混乱,对安全生产领导不力,尾矿库风险分析及安全评价方法,陕西商洛市“4.30”尾矿库溃坝事故,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库总坝高74m,高程为96
11、0m,总库容为2840万m3。,尾矿库风险分析及安全评价方法,农作物受损780亩、房屋受损22户,污染下游水体共产生死鱼0.678万斤左右,没有人员失踪、伤亡和中毒,疏散704户。,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,日本阪神地震砂土地震液化,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿特征粒径沿着 干滩面的变化规律,和尚峪尾矿坝尾矿 d10的空间分布,沉积规律:水平方向上随着距放矿位置的由 近及远以及垂直方向上随着深度的增加,尾 矿由颗粒较粗的尾粗砂渐变为细颗
12、粒的尾粉 砂和尾粉土,尾矿库风险分析及安全评价方法,和尚峪尾矿坝尾矿 d30的空间分布,和尚峪尾矿坝尾矿 d50的空间分布,尾矿库风险分析及安全评价方法,和尚峪尾矿坝标准贯入试验:可以得到示范工程不同位置尾矿砂的密实度,尾矿库风险分析及安全评价方法,根据和尚峪尾矿坝标准贯入试验,得到内摩擦角随着深度的变化规律,尾矿库风险分析及安全评价方法,和尚峪尾矿坝圆锥动力触探试验:在试验的探测范围内,随着深度的增加,尾砂密实度基本表现为逐渐增加,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,尾矿库危险有害因素辨识 1. 坝坡失稳 2. 坝面拉沟、溃口 3. 库内
13、滑坡 4. 渗漏 5. 排洪构筑物破坏 6. 洪水浸顶、溃坝 7. 其他,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,崩塌:指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下。岩体无明显滑移面,同时下落的岩块或未经阻挡而落于坡角,或于斜坡上滚落、滑移、碰撞最后堆积于坡角处。,边坡失稳的类型,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,边坡失稳的类型,滑坡:指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。与崩塌相比,滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至延伸到坡脚以下。根据滑面的形状,其滑坡形式可分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动。对尾矿库两种坡体的性质分析可
14、知,尾矿库的自然边坡易发生平面剪切滑动。,尾矿库风险分析及安全评价方法,平 面 剪 切 滑 坡 及 其 分 类,尾矿库危险有害因素辨识与分析,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,边坡失稳的类型,滑塌:松散岩土的坡角 大于它的内摩擦角 时,因表层蠕动进一步发展,使它沿着剪变带表现为顺坡滑移、滚动与坐塌,从而重新达到稳定坡角的斜坡破坏过程,称为滑塌或称为崩滑。,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,坝坡失稳的原因分析 自身原因 1)尾矿坝的稳定性 坝型 尾矿成分 材料特性 坝坡坡度 筑坝方法 过滤层 2)自然边坡的稳定性,尾矿库危险有害因素辨识与分析,
15、外部原因 地震 暴雨 泥石流 风化 人为原因 管理差 施工存在问题 库区人工爆破、采石(土)等 长期独头放矿 子坝堆积过高、坝前淤泥沉积,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,坝面拉沟、溃口,造成坝面拉沟、溃口的主要因素包括: (1)坝面植被遭到长期破坏或无保护性植被,缺乏纵横排水沟或疏忽管理,忽视风蚀、雨水、放矿矿浆回流冲击等所造成的坝面损伤; (2)忽视尾矿库安全管理、违章操作,放矿管件损坏,漏矿冲刷坝体或坝体变形裂缝等未及时采取措施而导致的坝面拉沟、溃口; (3)机器、车辆对坝面造成的破坏未受注意,没有及时回填、夯实; (4)坝土密实度不够、坝料含砂过多,长期风蚀、
16、气候变化条件下,坝面出现裂缝、拉沟乃至溃口。,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,筑子坝困难、库内滑坡,尾矿沉积粗细不均,细粒集中:长期定点放矿、独头放矿造成坝前尾矿沉积粗细不均,细粒尾矿在坝前大量集中,对构筑子坝不利;而沉积的泥浆太厚,会限制筑坝的高度、影响坝体的稳定; 沉积滩面与坝轴线不平行:不均匀的沉降使滩面难以均匀上升,从而造成库区内出现侧坡、扇形坡等高低起伏的喀斯特形状; 浸润线抬高:库内水位过高、排渗设施不能正常工作、忽视对渗流浸润线变化的观测与控制。,造成坝面拉沟、溃口的主要因素包括:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,尾矿库渗漏
17、,(1)初期坝内坡面与坝基部位处理不符合施工规程而造成漏砂; (2)初期坝内坡面的反滤层铺设不符合施工规程或遭到损坏而引起漏沙; (3)坝基土压实度不够、坝料不符合要求、坝基清理不彻底等产生渗透破坏而引起漏砂; (4)各类管道浆砌时不密实或承压力不足产生裂缝而导致漏砂。,初期坝漏砂:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,尾矿库渗漏,(1)排渗设施不符合设计、施工规范要求或排渗设施损坏,造成浸润线位置过高,渗透坡降较陡,导致坝坡渗漏、流土、管涌; (2)最小干滩长度达不到设计规范要求、库内蓄水水位过高,造成坝面、坝坡渗透逸出点提高,坝面出现沼泽化; (3)忽视观测设备的观
18、测数据变化或观测设备老化、损坏不能提供正确的渗流监测数据,从而未能对渗流状态恶化采取及时、正确的处理措施,造成渗水、流土、管涌或更严重的事故;,坝体渗流破坏:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,尾矿库渗漏,(4)坝基、坝肩的结合部位没有采取防渗措施或防渗设施遭到损害,不能承担正常的排渗功能,造成渗漏并恶化; (5)因自然灾害、地质变化等造成的坝体变形、渗流浸润线发生变化,并产生泄露、流沙(土)甚至滑坡等事故; (6)坝体沉降、坝内裂缝塌陷等造成渗流浸润线发生变化,危及坝体稳定性,造成事故等。,坝体渗流破坏:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,
19、尾矿库渗漏,一类:无污染或污染可以不予考虑,工程上不给予渗漏控制; 二类:有一定的污染性,需要进行渗流污染分析并采取拦截尾矿渗漏水的措施; 三类:高污染性,必须采取措施控制尾矿渗漏水对地下水及周边环境的破坏。但是在尾矿库实际生产运行过程中,尾矿水的渗漏及对环境的破坏是常见的事故之一。,尾矿对地下水环境的渗漏污染:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,排洪构筑物破坏,(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
20、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;,排洪构筑物破坏的主要因素:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,排洪构筑物破坏,(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。,排洪构筑物破坏的主要因素:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,洪水漫顶、溃坝,(1)设计、施工的防洪标准、设施
21、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。,造成洪水漫顶、溃坝的主要有害因素包括:,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库危险有害因素辨识与分析,其他因素,高处坠落 车辆伤害事故 触电
22、 淹溺事故 机械伤害事故 坍塌 火灾 职业危害,尾矿库风险分析及安全评价方法,尾矿库风险分析及安全评价方法,安全评价的基本概念,事故的概念,事故是一种可能造成人员伤害和财产损失的意外事件。 摘自H.W.海因里希、F.伯德 事故预防,事故是由危险因素导致的,导致人员死亡、伤害、职业危害及各种财产损失的事件都属于事故。,尾矿库风险分析及安全评价方法,1.1 安全评价的基本概念,事故的概念,行人甲看见西瓜皮,保持正常步伐小心跨过,未碰撞其他行人。 行人乙踩在西瓜皮上,滑了一下后,身体恢复平衡,未碰人,无损伤,继续前进。 行人丙带着一瓶酒踩在西瓜皮上,滑了一下后,打碎酒瓶后,身体恢复平衡,无伤,继续前
23、进。 行人丁踩在西瓜皮上,滑倒,手被划破。 行人戊踩在西瓜皮上,跌断手腕骨,撕破裤子。,尾矿库风险分析及安全评价方法,行人乙、丙、丁、戊都属于事故踩在西瓜皮上滑倒。 行人甲未发生事故,而是“险些出事”。 行人乙属于无伤无损事故,可谓“小不幸”。 行人丙属于人无伤、有物质损失的事故。 行人丁属于无物质损失的小伤事故。 行人戊属于有物质损失的大伤(致残)事故。,分析:,安全评价的基本概念,尾矿库风险分析及安全评价方法,危害( HAZARD): 危险(DANGER): 风险(RISK): 安全(SAFETY):,是造成人身伤害、物质毁损的潜在条件。,是一种现存的或潜在的不希望事件状态,危险发生时会引
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