2015年安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》尾礦庫災(zāi)害及防治技術(shù)考點(diǎn)

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　　第三節(jié) 尾礦庫災(zāi)害及防治技術(shù)

　　一、尾礦庫及尾礦壩類型

　　尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以儲(chǔ)存金屬非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排除尾礦的場所。

　　尾礦壩是由尾礦堆積而成的壩，它是尾礦庫中最主要的構(gòu)筑物。按照尾礦堆積方式的不同，尾礦壩可分為上游法、中線法、下游法、高濃度尾礦堆積法和水庫式尾礦堆積法5種主要形式。其中，上游式堆壩法由于工藝簡單、便于管理、經(jīng)濟(jì)合理而被廣泛采用，我國有85%以上的尾礦庫是采用該法堆壩。

　　(1)尾礦庫的等別

　　尾礦庫各使用期的設(shè)計(jì)等別是根據(jù)該期的全庫容和壩高分別確定的。當(dāng)兩者的等差為一等時(shí)，以高者為準(zhǔn);當(dāng)?shù)炔畲笥谝坏葧r(shí)，按高者降低一等。尾礦庫失事將使下游重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或鐵路干線遭受嚴(yán)重災(zāi)害者，其設(shè)計(jì)等別可提高一等。

　　(2)尾礦庫安全度的分類

　　尾礦庫安全度主要根據(jù)尾礦庫防洪能力和尾礦壩壩體穩(wěn)定性確定，分為危庫、險(xiǎn)庫、病庫和正常庫四級(jí)。

　　1)危庫

　　危庫是指安全沒有保障，隨時(shí)可能發(fā)生垮壩事故的尾礦庫。危庫必須停止生產(chǎn)并采取應(yīng)急措施。

　　尾礦庫有下列工況之一的為危庫：

　　a)尾礦庫調(diào)洪庫容嚴(yán)重不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，安全超高和最小干灘長度都不滿足設(shè)計(jì)要求，將可能出現(xiàn)洪水漫頂;

　　b)排洪系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急劇降低;

　　c)排水井顯著傾斜，有倒塌的跡象;

　　d)壩體出現(xiàn)貫穿性橫向裂縫，且出現(xiàn)較大范圍管涌、流土變形，壩體出現(xiàn)深層滑動(dòng)跡象;

　　e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0 95;

　　f)其他嚴(yán)重危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。

　　2)險(xiǎn)庫

　　險(xiǎn)庫是指安全設(shè)施存在嚴(yán)重隱患，若不及時(shí)處理將會(huì)導(dǎo)致垮壩事故的尾礦庫。險(xiǎn)庫必須立即停產(chǎn)，排除險(xiǎn)情。

　　尾礦庫有下列工況之一的為險(xiǎn)庫：

　　a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)安全超高和最小干灘長度均不能滿足設(shè)計(jì)要求;

　　b)排洪系統(tǒng)部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;

　　c)排水井有所傾斜;

　　d)壩體出現(xiàn)淺層滑動(dòng)跡象;

　　e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0 98;

　　f)壩體出現(xiàn)大面積縱向裂縫，且出現(xiàn)較大范圍滲透水高位出逸，出現(xiàn)大面積沼澤化;

　　g)其他危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。

　　3)病庫

　　病庫是指安全設(shè)施不符合設(shè)計(jì)要求，但符合基本安全生產(chǎn)條件的尾礦庫。病庫應(yīng)限期整改。

　　尾礦庫有下列工況之一的為病庫：

　　a) 尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)不能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的安全超高和最小干灘長度的要求;

　　b)排洪設(shè)施出現(xiàn)不影響安全使用的裂縫、腐蝕或磨損;

　　c)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)滿足規(guī)定值，但部分高程上堆積邊坡過陡，

　　可能出現(xiàn)局部失穩(wěn);

　　d)浸潤線位置局部較高，有滲透水出逸，壩面局部出現(xiàn)沼澤化;

　　e)壩面局部出現(xiàn)縱向或橫向裂縫;

　　f)壩面未按設(shè)計(jì)設(shè)置排水溝，沖蝕嚴(yán)重，形成較多或較大的沖溝;

　　g)壩端無截水溝，山坡雨水沖刷壩肩;

　　h)堆積壩外坡未按設(shè)計(jì)覆土、植被;

　　i) 其他不影響尾礦庫基本安全生產(chǎn)條件的非正常情況。

　　4)正常庫

　　同時(shí)滿足下列工況的為正常庫：

　　a)尾礦壩的最小安全超高和尾礦庫的最小干灘長度均符合設(shè)計(jì)要求;

　　b)排水系統(tǒng)各構(gòu)筑物符合設(shè)計(jì)要求，工況正常;

　　c)尾礦壩的輪廓尺寸符合設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定安全系數(shù)及壩體滲流控制滿足要求，工況正常。

　　二、尾礦壩(庫)事故的主要類型及防治技術(shù)

　　(1)尾礦壩潰壩事故

　　尾礦壩潰壩事故的主要原因是尾礦庫建設(shè)前期對自然條件了解不夠，勘察不明、設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求，生產(chǎn)運(yùn)行期間對尾礦庫的安全管理不到位，缺乏必要的監(jiān)測、檢查、維修措施以及緊急預(yù)案等，一旦遇到事故隱患，不能采取正確的方法，導(dǎo)致危險(xiǎn)源狀態(tài)惡化并最終釀成災(zāi)難。

　　可以通過聲發(fā)射，位移監(jiān)測等技術(shù)手段監(jiān)測尾礦壩潰壩事故。

　　(2)邊坡失穩(wěn)事故

　　尾礦庫的穩(wěn)定性包括壩體的穩(wěn)定性和天然邊坡的穩(wěn)定性。由于壩體和巖土體的物質(zhì)組成不同，它們有著不同的結(jié)構(gòu)，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及力學(xué)特性差異顯著，使得力學(xué)性能很不相同，它們的變形機(jī)理和破壞模式的差別也十分顯著。自然邊坡的破壞方式可分為崩塌、滑坡和滑塌等幾種類型，尾礦壩壩坡除會(huì)發(fā)生滑坡和滑塌破壞外，還可能發(fā)生塌陷、滲漏及管涌潰堤、滲流沖刷造成尾礦堆石壩破壞等事故。

　　(3)洪水漫頂事故

　　造成洪水漫頂事故的原因包括：

　　1)設(shè)計(jì)、施工的防洪標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施不符合現(xiàn)行尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)施工規(guī)范，導(dǎo)致的洪水漫頂、潰壩事故;

　　2)洪水超過尾礦庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致的漫頂、潰壩事故;

　　3)對氣候、地質(zhì)、地形等發(fā)生變化而引起的尾礦庫最小安全超高和最小干灘長度等發(fā)生的不利變化，沒有及時(shí)采取正確的應(yīng)對方法所導(dǎo)致的事故。

　　4)疏于日常管理，對庫區(qū)、壩體、排洪設(shè)施等出現(xiàn)的事故隱患未能采取及時(shí)處理措施，導(dǎo)致的洪水漫頂、潰壩;

　　5)缺乏抗洪準(zhǔn)備和防汛應(yīng)急措施，對洪水可能造成的破壞沒有應(yīng)急預(yù)案而造成的事故。

　　(4)排洪設(shè)施破壞

　　造成排洪構(gòu)筑物損壞的事故原因包括：

　　1)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、施工不符合水工構(gòu)筑物設(shè)計(jì)規(guī)范，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營過程中，不能承擔(dān)排洪作用;

　　2)疏忽構(gòu)筑物的日常檢查、維修工作，導(dǎo)致漏砂、漂浮雜物沉積并堵塞在進(jìn)、出水管道;從而影響排洪的功能;

　　3)臨近山坡的溢洪溝(道)、截洪溝等設(shè)施，由于氣候、地質(zhì)變化而毀壞，不能滿足排洪要求;

　　4)廢棄的排水構(gòu)筑物未能處理或處理不符合規(guī)范，產(chǎn)生事故;

　　5)暴雨、洪水過后，未能對構(gòu)筑物全面檢查和清理，對已有隱患沒有及時(shí)修復(fù)，在連續(xù)暴雨期內(nèi)發(fā)生事故;

　　6)因負(fù)重、銹蝕等因素導(dǎo)致排水管道、隧洞破損、斷裂、垮塌，地形、地質(zhì)變化導(dǎo)致構(gòu)筑物發(fā)生變形、沉降，而不能承擔(dān)防汛功能。

　　(5)地震液化事故

　　根據(jù)遭受地震破壞的尾礦壩情況分析，地震對尾礦壩的破壞具有下列特點(diǎn)：1)尾礦壩的破壞是尾礦的液化引起的;2)尾礦壩的破壞形式表現(xiàn)為流滑;3)遭受地震破壞的尾礦壩，其壩坡大都在30。～40。。經(jīng)驗(yàn)表明，影響砂土液化最主要的因素為：土顆粒粒徑、砂土密度、上覆土層厚度、地震強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間、與震源之間的距離及地下水位等。砂土有效粒徑愈小、不均勻系數(shù)愈小、透水性愈小、孔隙比愈大、受力體積愈大、受力愈猛，則砂土液化可能性愈大。

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