尾礦庫滲漏危害分析在安全評價中的作?
尾礦庫滲漏危害分析在安全評價中的作?
四川成都江光平
尾礦庫安全評價中，評價?員容易偏重于壩基穩定性驗算和防洪設施泄洪能?等驗算，從設計可靠性?度分析其安全程度，?忽略對?常操作中可能導致的壩體滲漏危險隱患的分析。事實上，尾礦庫壩體滲漏危險往往是造成潰壩事故的直接原因。
1985年7?19?意?利特塞羅鎮尾礦庫潰壩，經縝密調查確認：阿爾卑斯?冰雪融化增?的地下?已經對庫區形成較?的?壓，礦?維修排?管道致使管道接?裂隙，不僅未起到疏排流?作?，反?直接將流?注?庫內，形成庫區?壓增?，滲透壩體?外坡浸泡，最終壩體潰決。2008年?西襄汾“9.8”尾礦庫潰壩，新塔公司擅?在已經閉庫的尾礦壩體之上筑壩，壩體下游坡?遠陡于規范要求已經增?風險；尾礦壩?壩腳多次出現滲?現象，新塔公司采取在?壩外坡?黃?貼坡的?法防?滲?并加?壩坡寬度；為增加庫內儲?甚??塑料膜鋪于沉積灘?上，阻?尾礦?外滲，使庫內?邊線直逼壩前，?法形成?灘。以上兩個案例均為造成250?以上死亡的特?災難事故，都是筑壩操作過程中滲漏危險防治不??觸發事故發?，說明滲漏危險尤其是尾礦庫運?管理過程中應該重點排除的危險隱患。
“千?之堤、毀于蟻?”，滲漏危害在尾礦庫?常運?管理中極易被視為?隱患，但正是由于這些“?隱患”的?積?累，我們將很難防范最終爆發的?崩潰！
?、尾礦庫滲漏危害辨析
（?）導致滲漏的?程建設原因
按滲漏的部位分類，滲漏可分為壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏。
1.壩體滲漏的建設因素
造成壩體滲漏的設計原因，有?壩體單薄，邊坡太陡，滲?從濾?體以上溢出；壓?管道強度不夠或管道地基處理不當，管?斷裂；壩后濾?體排?效果不良等。造成壩體滲漏的施?原因，有?壩分層填筑時，碾壓不透致使放礦后形成?平滲?帶；沒有嚴格控制及調整填筑?料的含?量，碾壓密實度不達標；料場取?與壩體填筑部位分布不合理，致使浸潤線抬升，滲?從壩坡溢出；壩后濾?體施?時，砂?料質量不好，級配不合理，或濾層材料鋪設混亂，致使濾?體失效，壩體浸潤線升?等。
2.壩基滲漏的建設因素
造成壩基滲漏的設計原因，有壩址地質勘探?作不夠，未能采取有效防滲措施；黏?鋪蓋與透?砂礫?
地基之間，未設有效的濾層，鋪蓋在滲?壓?作?下破壞等。造成壩基滲漏的施?原因，有?平鋪蓋或垂直防滲設施施?質量差；施?管理不善，在庫內任意挖坑取?，天然鋪蓋被破壞；巖基的強風化層及破碎帶未處理或截?墻未按設計要求施?；巖基上部的沖積層未按設計要求清理等。
3.接觸滲漏的建設因素
造成接觸滲漏的主要原因有：基礎清理不好，未做接合槽或做得
不徹底；?壩兩端與?坡接合部分的坡?過陡，?且清基不徹底或未做防滲齒墻；涵管等構筑物與壩體接觸處，因施?條件不好，回填夯實質量差，或未設截流環（墻）及其他??措施，造成滲流等。
4.繞壩滲漏的建設因素
造成繞壩滲漏的主要原因有：與?壩兩端連接的岸坡屬條形?或覆蓋層單薄的?坡?且有透?層；?坡的巖?破碎，節理發育，或有斷層通過；因施?取?或庫內存?后由于風浪的淘刷，岸坡的天然鋪蓋被破壞；溶洞以及?物洞?或植物根莖腐爛后形成的孔洞等。
（?）導致滲漏的?常管理原因
1.作業過程中違規操作
（1）放礦?管開啟太少，造成沉積灘坡度過緩，導致調洪庫容不?；
（2）未能均勻放礦，沉積灘此起彼伏，造成局部壩段?灘過短；
（3）長期獨頭放礦，致使礦漿順壩流淌，沖刷?壩坡腳，且易造成細粒尾礦在壩前?量聚積，嚴重影響壩體穩定；
（4）長時間不調換放礦點，造成個別放礦點的礦漿外溢，沖刷壩體；
（5）巡查不及時，放礦管件漏礦沖刷壩體；
（6）壩?維護不善，??沖刷拉溝，嚴重時會造成局部壩段滑坡；
（7）每級?壩?度堆筑太?，致使壩前沉積厚層抗剪強度很低、滲透性極差的礦泥，抬?了壩體內的浸潤線，對壩體穩定?分不利；
（8）??追求回??質?抬?庫?位，造成調洪庫容不?；
（9）長期對排洪構筑物不進?檢查、維修、致使堵塞、露筋、塌陷等隱患未能及時發現。
2.管理過程中未能有效地對勘察、設計、施?和操作進?必要的審查和監督；對設計意圖不甚了解，?
?追求經濟效益，未按設計要求指導?產；對防洪、防震問題抱有僥幸?理；明知有隱患，不能及時采取措施消除；未經原設計同意，擅?修改設計等。
當礦?性質或選礦?藝流程變更，引起尾礦性質（粒度組成、粒徑、?重、礦漿濃度等）改變時，未能及時調整操作流程以確保消除隱患；對庫區上游甚?庫區內的亂采、濫挖問題未及時制?等。
（三）其它環節的影響
1.尾礦粒度對滲漏的影響
我國多數礦?礦?嵌布粒度細，共?復雜，為獲得?品位精礦，多數采?細磨后選別。因此，排出的尾礦中的有價物質多以細粒、微細粒存在，具有較低的孔隙度，尾礦泥化、氧化程度和?分含量較?。
尾礦粒徑直接影響其在庫內的沉積分布位置：粒徑?于0.037mm 的稱為沉沙質，在動?中沉降較快，是沉積灘的主要部分；粒徑在0.019~0.037mm的為推移質，在動?中沉降較慢，是形成沉積灘的次要部分，是?下沉積坡的主要部分；粒徑在
0.005~0.019mm的為流動質，在靜?中沉降較慢，為礦泥沉積區的主要部分；粒徑?于0.005mm 的則為懸浮質，在靜?中也不易沉降，是?中懸浮物。尾礦庫后期壩?般采???沖擊?成。由于??沖擊的?然分級作?，粗粒尾礦在
放礦?附近沉積，距離放礦?越遠，尾礦越細，所以尾礦沉積的規律是?放礦?向庫內?邊逐漸變細。此外，由于堆積邊坡較緩，在上述同樣沉積規律下，使堆積壩垂直剖?上粒度分布規律是上粗下細，即?上?下逐漸變細。
尾礦后期壩是?個特殊的??構筑物，實質上是尾礦沉積體，其外坡的穩定性取決于外圍粗、中粒尾砂的分布狀況，外坡前（通常稱壩前）粗、中粒尾砂沉積越多，穩定性越好，反之越差。為此，上游式尾礦堆壩要求在壩前均勻分散排礦，是保證筑壩質量的最關鍵的措施之?，?不能把后期壩的施?質量??理解為僅對堆筑?壩??。
2.礦物成分組成對滲漏的影響
當尾礦中?嶺?、蒙脫?、伊利?等黏?礦物含量較?時，?般堆壩較困難，即使是粒徑?較粗的尾礦，在黏?礦物含量?時堆壩也?較困難，其???然分級差，脫?困難，濃縮也難，碰到這種尾礦要慎重對待。這種礦物含量?于15%還可以堆低壩，但其含量超過30%時，堆壩就很困難。
3.礦漿濃度對滲漏的影響
尾礦濃度低，有利于???然分級，對堆壩有利。濃度過?，分選性差，對堆壩是否有利還有待研究。從堆壩的?度來講，濃度在30%~40%時?較有利。
4.壩前取礦位置對滲漏的影響
在沉積灘上取尾礦堆?壩時，不允許挖坑取尾礦，也不允許形成傾向下游的倒坡，以免放礦時形成積?坑，造成礦泥沉積。浸潤線的
?低也是影響尾礦堆積壩穩定性的重要因素。
5.邊坡設計坡度對滲漏的影響
有?認為在考慮堆壩時堆積邊坡越緩越有利，這是不全?的認識，邊坡放緩以后相當于作了削坡減載，對穩定有利；但另???，放緩邊坡后，浸潤線基本沒有多?變化，放緩的邊坡離浸潤線更近，甚?導致浸潤線溢出，這種條件對尾礦庫動?穩定極為不利，很容易出現振動液化，對滲流穩定也不利，?且?減少了庫容，因此放緩設計堆積邊坡不?定安全。
?、尾礦庫滲漏危險治理措施
（?）守法經營、警鐘長鳴
尾礦壩是?種散粒體堆筑的??構筑物，當上游存在?勢能?位時，壩體內必然形成復雜的滲流場；在滲流作?下，壩體極有可能發?滲漏破壞，嚴重時將導致潰壩；同時，壩體浸潤線還直接影響壩體靜?
和動?穩定性。尾礦庫是?類?產活動必然派?的?種重?危險源，除??類停?對礦產資源的開發活動，否則尾礦庫就是長期?懸在礦?企業頭上的達摩克利斯之劍！?尾礦庫誕?以來，就有????的災難和事故不斷發?，?今未絕。?論何種政治經濟制度的社會，執政當局都將尾礦庫納?
了國家安全法制的管理范圍。
我國與尾礦庫安全?產相關的法規有《安全?產法》、《職業病防治法》、《礦?安全法》、《環境保護法》，《安全?產條例》、《尾礦庫安全監督管理規定》、《?屬??屬礦?安全規程》（GB16423-2006）、《尾礦庫安全技術規程》AQ 2006-2005、《尾礦庫安全監測技術規范》（AQ
2030-2010）、《尾礦堆積壩巖??程技術規范》（GB 50547-2010）、《尾礦砂漿技術規程》（YB/T 4185-2009）、《尾礦設施施?及驗收規程》（YS5418-95）、《選礦?尾礦設施設計規范》（ZBJ1-90）、《?屬??屬礦?安全標準化規范尾礦庫實施指南》（AQ 2007.4-2006）等。這些法規基本上涵蓋了尾礦庫從建設選址、?直到閉庫管理各個階段的安全?產要求。
礦?企業負責?應清醒認識到，尾礦庫的任何?產活動都必須納?國家相關法規的監督管理控制之下，??在尾礦庫?常運?中的????都得接受安全?產法規的評判和懲處，沒有例外和僥幸！同時，尾礦庫潰壩引發重?災難性事故的風險是客觀存在，沒有任何?可以承擔由此引起的慘痛后果，唯有如履薄冰、戰戰兢兢，時刻不忘頭上的達摩克利斯之劍，切實從每?項細節上?絲不茍地落實好安全防范措施，
才是??唯?的正確之舉。
（?）綜合治理、系統規劃
尾礦庫滲漏問題產?的原因，涉及到設計、勘察、?程建設及?常運?的各個階段。從技術?度，礦?的類型，尾砂的粒徑，礦漿的濃度，放礦的速度及頻次，以及筑壩取砂的位置，沉積灘尾礦粒度分布，?灘長度控制，浸潤線監測與控制，滲漏、管涌、流?隱患的識別及應急處置等等。其中任?環節出現紕漏，均可能埋下壩體潰決的隱患。所以滲漏危險的治理是尾礦庫從項??項開始就要考慮的綜合治理過程，需要系統設計、長久規劃。
1.設計階段滲漏控制的內容
（1）確定滿?維持邊坡穩定條件（包括動?穩定和靜?穩定）的浸潤線（也稱控制浸潤線），并根據此浸潤線提出壩坡疏?厚度要求（也就是浸潤線最?埋深要求）。
（2）確定與控制浸潤線相應的沉積灘的長度（也稱控制沉積灘長度，簡稱控制灘長），此灘長?般是在計算浸潤線時所取尾礦池?位所相應的沉積灘長度，?較可靠的取法是取最?洪?位來計算?位，其相應的沉積灘長度作為控制沉積灘長度。
（3）尾礦庫的滲透坡降
滲透坡降有平均滲透??坡降和出???坡降之分，出???坡降反映滲流是穩定滲流還是出現滲流破壞，如果出???坡降?于出??料的臨界坡降，就會出現滲流破壞，反之就不會出現滲流破壞。
2.?程階段滲漏的控制?法
壩體浸潤線的?低直接影響壩體靜?穩定、動?穩定和滲流穩定，因此，為提?壩體穩定性，?程上常采取在尾礦壩體增設排滲降?設施的措施降低浸潤線，常?的排滲降??法有：管井法、虹吸管法、輕型井點法、垂直—?平排滲系統、?平排滲管?法、輻射井排滲系統、空間排?系統等。
尾礦堆積壩的排滲設施有底部排滲設施和沖積壩體的排滲設施。
3.運?階段滲漏的控制原則
滲漏處理的原則是“內截、外排”?！皟冉亍本褪窃趬紊嫌畏舛聺B漏??，截斷滲漏途徑，防?滲??！巴馀拧本褪窃趬蜗掠尾?導滲和濾?措施，使滲?在不帶??顆粒的前提下，迅速安全地排出，以
達到滲透穩定。
除少數庫后放礦的尾礦庫（壩前為?區）可考慮采?在滲漏壩段的上游拋?作鋪蓋等?式進?“內截”外，?般的尾礦庫主要采?壩前放礦，在壩前迅速地形成?定長度的?灘，起到防滲作?。若某壩段上??灘或?灘單薄，則應在此處加強放礦。“外排”常?的?法有反濾、導滲、壓滲等。
（三）常備不懈、防微杜漸
尾礦庫后期壩的堆筑既是?產過程，也是尾礦壩的繼續施?過程；后期壩往往?初期壩?得多，作業過程長達?多年甚?數?年，施?中所遇到的技術難題也?初期壩多，其施?質量直接影響到尾礦壩的安全。通常將后期壩的堆筑劃為?產管理范疇，因此，《尾礦庫安全技術規程》專門設置“尾礦排放與筑壩”?節。
1.尾礦排放的滲漏控制
（1）放礦時應有專?管理，做到勤巡視、勤檢查、勤記錄和勤匯報，不得離崗。
（2）排放尾礦時，應根據排放的尾礦量，開啟?夠的放礦?管根數，使尾礦均勻沉積。
（3）經常調整放礦地點，使灘?沿著平?壩軸線?向均勻整齊，避免出現側坡、扇形坡等起伏不平現象，以確保庫區所有堆壩區的灘?均勻上升。
（4）嚴禁獨頭放礦，因獨頭放礦會造成壩前尾礦沉積粗細不均，細粒尾礦在壩前?量集中，對壩體穩定不利。
（5）嚴禁出現礦漿沖刷?壩內坡的現象。
（6）放礦主管?旦出現漏礦，極易沖刷壩體。發現此情，應?即匯報車間調度，停?運?，及時處理。特別是沉積灘頂接近壩頂?未堆筑?壩時，是礦漿漫頂事故的多發期。在此期間放礦尤須勤巡查、勤調換放礦點，謹防礦漿漫頂。
（7）尾礦排放時露天作業，受?然因素影響很?。在強風天?放礦時，應盡量使礦漿?溢?塔的流徑最長且在順風的排放點排放。若流徑短，礦漿在沉淀區域的澄清時間縮短，回??質降低。如果逆風放礦，礦漿被強風卷起沖刷?壩內坡，同時使輸送尾礦管道懸空，可能產?意外事故。
（8）放礦?管的?架變形或折斷，會造成放礦?管、調節閥門、三通和放礦主管之間漏礦，從?沖刷壩體。因此如?架松動、懸空或折斷，應及時處理修復。
（9）在分散放礦過程中，每個分散放礦管的粒度組成、濃度都有所不同，?第?個放礦??最末?個放礦?，粒度由粗逐漸變細，濃度逐漸由?變低，由于這個原因，前?個放礦管堆壩快，最后?兩個放礦?堆壩上升慢，甚?會出現拉成溝的現象；為避免這種情況，可以將最后l~2個放礦?沿末端壩肩往庫內積?區或遠離放礦?的灘?延伸后排放。另外，還可以在分散放礦?與主管連接的位置上下?夫，也就是分散管不要都接在主管的底部，可將分散管的接管部位??到低，即第?個分散管接于主管中?標?附近，最末?個分散管接于主管的底部，其他各管逐漸變化，這樣做需有?個摸索過程，才
能得出最合適的接管部位組合。
2.沉積灘縱坡的滲漏控制
（1）變濃度。提?濃度可使沉積灘坡度變陡，改變全部濃度需要時間，還要增加設施。前述將最末端?個濃度低、粒度細的放礦管接到庫內積?區排放，??前?個濃度?、粒度粗的分散管排出的尾礦形成灘?，也就是相當于提?了濃度，并可適當提?縱坡坡度。
（2）變流量。減?流量的同時，也會使沉積灘的縱坡變陡。減?流量，只需減?分散放礦?的直徑，增加放礦?的個數即可。
（3）采取簡單的濃縮措施也能提?排放濃度。
3.壩體裂縫的治理
（1）對壩內裂縫、?滑動性很深的表?裂縫，由于開挖回填處理?程量過?，可采取灌漿處理。?般采?重?灌漿或壓?灌漿?法。灌漿的漿溶劑化物，通常為黏?泥漿；在浸潤線以下部位，可摻??部分?泥，制成黏??泥漿，以促進基體硬化。
（2）對于表?裂縫的每條裂縫，都應在兩端及轉彎處、縫寬突變處以及裂縫密集和錯綜復雜部位布置灌漿孔。灌漿孔距導滲設施和觀測設各應有?夠的距離，?般不應?于3m，以防?因串漿?影響其正常?作。
（3）對于內部裂縫，則采?帷幕灌漿式布孔。?般宜在壩頂上游側布置1~2排，必要時可增加排數?？拙嗫筛鶕酀{壓?和裂縫???定，?般為3~6m。
4.浸潤線控制措施
尾礦堆壩浸潤線位置的?低是影響壩體滲透穩定和抗滑穩定的
最為重要的因素之?。對于較
矮的低等別尾礦壩，只要抗滑
穩定滿?安全要求，通常允許
浸潤線從壩坡溢出。但應在其
溢出范圍內?貼坡反濾層加以
覆蓋，如圖1所?。其原理是讓滲透?順利流到壩外，?壩體的?粒受到反濾層的保護。否則，溢出點的滲透坡降較陡時，壩坡就會發?流?、管涌，甚?滑坡、垮壩。這種辦法不能降低浸潤線，只能消散壩體內的孔隙壓?，但施?簡單，費?低。
對于較?等別的尾礦壩，?般不允許浸潤線從壩坡溢出。特別是在地震區的尾礦壩，浸潤線的深度要求達到6~8m 以下。為此，國內礦?曾采取過以下降?措施來降低壩體內的浸潤線：
（1）預埋盲溝排滲法
在沉積?灘上垂直于壩長?向每隔 30~50m 敷設?道橫向盲溝。再在平?于壩長?向敷設?道縱向盲溝，與各條橫溝連通。在縱溝上
每隔 50~80m 聯接?根導
?管，通道壩坡以外。橫向
盲溝匯集的滲?先進?縱
向盲溝，再與縱向?溝匯集
的滲??起進?導?溝，排
向壩外。盲溝的坡度及尺?
圖2：后期壩防滲預埋盲溝?意圖
根據排?量確定，溝內的濾料應選?有?定級配?例的砂?，上部覆蓋尾砂即成，如圖2。當堆壩長度太長，盲溝數量太多時，也可?頂制好的鋼筋籠架外包?紡??布代替盲溝，施?簡單。近?年來，有采?各種軟式透?管取代傳統盲溝者，施?更加?便，但是造價較?。
為了充分發揮盲溝的作?，可在盲溝的上部均勻設?些垂直濾?井，隨著壩體的升?可繼續向上延伸，形成三維排滲系統，效果較好。
上述措施是在堆壩期間由??敷設的，造價較低，施?簡單，所以?直普遍采?。但盲溝的反濾層選料不當或盲溝縱坡控制不嚴，排滲效果會?受影響。
（2）輕型井點管抽?排滲法
該法先使?鉆機在?壩頂部平臺豎直向下敷設井點管（下端帶有針狀過濾器的鋼管），各
井點管的上端?膠管與
地表敷設的?平總管連
接，總管?端封閉，另?
端引?地表泵房，接在泵
（真空泵或射流泵）的進
??上。由泵造成負壓
（真空），通過總管和井點管傳到埋?地層的過濾器，在其周圍形成負壓帶，則尾礦滲?在重?作?下沿負壓合?的?量?向流向過濾器，進?井點管和總管，由泵的出排到壩外，如圖3所?，從?達到降低浸潤線的?的。
此法屬于強制性抽?，可以使浸潤線聚降到預計的位置，應防?
?量的細粒尾砂被抽吸帶出壩外，造成壩坡或壩?的塌陷；由于是長
時間的動?抽吸，機械磨損程度有差異，在并聯泵中往往會造成抽?
不匹配，產?倒流現象；此外，連接膠管?化開裂，露天電源保護困
難等因素都會影響其正常使?。因此，在設備運轉的過程中，應勤觀
察、勤保養，以延長設備的使?壽命。由于該法存在上述問題，?前
