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尾矿库专题之一:尾矿库安全形势分析

发布日期:2021-11-09 作者: 点击:

前言

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的,用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源,存在溃坝危险,一旦失事,容易造成重特大事故,不仅直接影响矿山企业生产,也将会给坝体下游的居民带来巨大的灾难。因而,尾矿库溃坝是矿山运营面临的重大风险之一。笔者对尾矿库安全形势、尾矿库的选址要求、尾矿库的等别划分、关于尾矿库的重要规定以及尾矿库风险防控的建议进行了分析和探讨,供读者参考。

 


全球趋势

尾矿库最早在19世纪初建于日本和法国,二战后,随着全球矿产业的发展,尾矿库的数量开始增多。近几十年来,随着全球矿业规模不断扩大,尾矿溃坝、尾矿沙泄漏等事故发生呈上升趋势,数据显示,2019年全球共有尾矿坝1.8万个,其中有3500个在役。过去20年已经有46起尾矿坝溃坝事件(WiseUranium,2018年),并且这个数字一直在稳步上升。
美国的公害评定小组将尾矿库危害列为世界93种灾害、隐患中的第18位。国际大坝委员会报告指出,在全球大坝事故中,尾矿库的事故数量是其他坝体的2倍,给生态环境修复和治理带来了诸多难题。
制定全球标准势在必行。联合国环境署于2020年6月发布最新尾矿库标准。
2020年8月,全球尾矿库评估(GTR)小组发布全球尾矿管理工业标准,涵盖了从选址、设计建造、管理监控,一直到关闭及关闭后的全生命周期。ICMM执行主任TomButler表示,希望成员能在三到五年内达到新标准要求。该组织成员占全球矿业行业的1/3,在全球运营着1.2万个尾矿坝。
尾矿库的再利用也值得关注,有可能成为新的矿产资源的重要来源。


国外重大尾矿溃坝事故的分析

2014年加拿大Polley尾矿库
2014年8月4日,加拿大Mount Polley金铜矿尾矿坝由于坝基设计未考虑冰层而引发溃坝,约2500万m3尾矿及废水瞬间倾出,破坏性巨大的尾矿泥砂将下游Hazeltine河宽度由1m冲刷到45m,淹没大片森林与湖泊,生态环境遭到严重毁坏。
根据事故听证会独立专家工程调查和审查小组发言表明,事故原因为坝基设计不合理,设计没有考虑到与外围堤防基础相关的冰下和冰前地质环境的复杂性所致。(Margaret Armstrong et al.2019)
2015年巴西Fundao尾矿库溃坝
2015年11月5日,巴西Samarco铁矿Fundao尾矿库因小型地震触发本身已接近饱和的超高坝体液化溃决,约3200万m3尾矿涌出,淹没下游5公里外BentoRodrigues村庄158座房屋,造成至少19人遇难,污染600公里河流并汇入大西洋,引发巴西史上最严重的环境灾害。
根据事故听证会独立专家工程调查和审查小组发言表明,坝体液化堆积高度接近饱和,小型地震增加重力导致坝体液化承受不住重量向下溃决。
2019年巴西Feijiao尾矿库溃坝
2019年1月25日,巴西Feijiao尾矿库溃坝事故,尾矿库泄容量多达970万立方米,造成至少270人死亡。尾矿以每小时80公里的流速涌向公司办公区,淹没了房屋、车辆、树木和人员,一公里以外的Vila Ferteco社区。当日下午3时50分,溃坝泥石流流入巴拉奥秘拉河。
根据事故听证会独立专家工程调查和审查小组发言表明,随着时间的推移(2011-2019年),地表水分含量呈下降趋势,池塘水完全消失,表明水逐渐向下渗透填充物并引起渗流侵蚀,使尾矿坝饱和。破裂时大坝的大规模坍塌(拉伸破坏)表明填充材料已经饱和。(Luiz Henrique Silva Rottaa 等,2020)
尾矿库溃坝事故的后续影响
巴西尾矿库溃坝事故,直接导致全球铁矿价格上涨,带动其他资源价格上涨。
巴西、智利、秘鲁、厄瓜多尔、加拿大(部分)禁止使用上游法尾矿库。
Earthwork发布尾矿管理指导,禁止使用上游法筑坝,获得全球多个矿业、尾矿组织支持。
联合国环境署发布最新尾矿库标准(2020年6月版)。


尾矿库溃坝的原因

笔者认为,造成尾矿坝溃坝的原因多种多样,通常存在自然因素(天灾)和人为因素(人祸)两个方面。自然因素包括地震、雨季大量降水、地基岩土结构等。人为因素主要有矿山不合理的设计;利益驱动,降低管理投入,管理不善;缺少有尾矿管理技能和经验的人才;事故应急管理体系不完备等。从整体上看,人为因素占主导和决定性作用。


巴西尾矿溃坝后的改革

巴西国家矿业局(ANM)于2019年8月13日发布了第13号决议(ANM2019)
1、禁止使用上游方法建造采矿坝。
2、制定了严格的尾矿坝的监管措施,特别是那些采用上游方法建造或堆砌的尾矿坝,或采用声明为未知方法修筑的尾矿坝。
3、矿业公司需安装自动化大坝仪表系统以进行实时和全时监控,并且对于被归类为高相关潜在损害的大坝,安装警报器以提醒大坝附近的居民
4、禁止维护大坝下游的采矿设施。


中国尾矿库的现状

据廖国礼教授公开报告,我国目前有6731座尾矿库,最大库容8.35亿m³,最大坝高325m。一、二等库208座;三等820座;四、五等库5689座;其中,头顶库909座。据广州绿网环境保护中心2018年发布的《全国尾矿库数据分析报告》统计,目前全国尾矿库主要分布在北方,其中数量最多的三个省份是河北、辽宁和山西。从矿种来看,全国尾矿库共涉及64个矿种,其中最多的铁、锌、铅。据央视网报道,2001年至2013年,全国共发生尾矿库事故85起,平均每年近7起事故。
我国目前尾矿库存在诸多问题;主要包括:
(1)小尾矿库多,缺勘察,缺乏设计;
(2)四、五等尾矿库占总数的84.5%,小尾矿库安全投入不足;
(3)专业技术人员配备不足,设备简陋,管理不到位,责任不落实;
(4)排尾随意性大,坝体有裂缝、排洪系统故障。
2020年3月2日,应急管理部等八部门联合发布《防范化解尾矿库安全风险工作方案》,明确指出,从今年起,全国尾矿库数量原则上只减不增,不再产生新的“头顶库”,即下游1公里左右有居民或重要设施的尾矿库。到2022年年底,尾矿库安全生产责任体系进一步完善,安全风险管控责任全面落实,坚决遏制非不可抗力因素导致的溃坝事故。
2021年9月1日起正式实行的国标《尾矿库安全规程》,规范了干式尾矿库的安全生产要求,提高了尾矿库安全防范标准,提出了尾矿库回采的安全措施要求。
2021年9月28日发布的《国家矿山安全监察局关于印发加强非煤矿山重点地区安全生产工作方案的通知》(矿安【2021】123号)中也对尾矿库的监管提出了新的要求。

小结
综上,全球尾矿库安全形势严峻,尾矿库安全监管的力度也相应加强,无论从企业层面,还是政府层面,都开始重视尾矿库的安全管理,加大尾矿安全管理的投入。

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