尾矿库汛期安全管理

尾矿库汛期安全管理

摘要：汛期溃坝事故时有发生，且其后果十分严重。本文分析了尾矿库汛期安全管理的重要性，指出汛期管理的重点在于如何控制洪水。从汛期安全检查、防洪能力复核、汛期安全监测三方面，分析了尾矿库汛期安全管理的重要内容；并提出了尾矿库安全度汛措施，供有关设计部门、企业管理人员参考。

关键词：尾矿库；安全检查；防洪能力；安全监测；安全度汛 1 尾矿库汛期安全管理的重要性

尾矿库是一种特殊的工业建筑物，也是矿山三大控制性工程之一，它运行的安全与否，不仅关系到矿山企业的经济效益，而且与库区下游居民的生命财产及周边环境息息相关。

尾矿库在汛期将面临洪水的威胁，一旦洪水漫过坝顶造成溃坝，水流将携带库内堆积的大量尾矿砂冲向下游，对下游的村庄、农田以及交通设施等造成巨大影响，严重威胁坝下人员安全和当地经济发展，同时尾矿砂的外流还会给当地环境带来污染。根据有关统计资料显示，国内尾矿库病害事故中，排洪系统的病害事故占33.3%，洪水漫顶的占44.4%[1]。由此可见，尾矿库的汛期安全管理非常重要，且管理的重点在于如何控制洪水。 2 尾矿库汛期安全管理 2.1 尾矿库汛期安全检查

（1）汛期前的安全检查

排洪系统作为尾矿库汛期排洪的重要设施，其畅通情况直接关系到汛期库区洪水能否顺利排出，最终关系到尾矿库汛期运行安全问题。因此，汛期来临之前，必须对尾矿库的整套排洪系统进行全面检查，保证尾矿库的排洪系统的畅通，确保汛期洪水能够及时排出。

尾矿库的排洪系统一般包括库内排洪设施，如排水斜槽、排水井、排水管、隧洞、溢洪道等，库外排洪设施，如坝肩截水沟、坝面排水沟、拦洪坝、截洪沟等。排洪系统的安全检查主要包括：有无变形、位移、损毁、於堵，排水能力是否满足要求等。

排水斜槽一般需检查其断面尺寸、槽身变形、损坏或坍塌，盖板放置、断裂，最大裂缝开展宽度，盖板之间以及盖板与槽壁之间的防漏充填物，漏砂，斜槽内於堵等情况。

排水井检查内容：井的内径、窗口尺寸及位置，井壁剥蚀、脱落、渗漏、最大裂缝开展宽度，井身倾斜度和变位，井、管联结部位，进水口水面漂浮物，停用井封盖方法等。

排水涵管检查内容：断面尺寸，变形、破损、断裂和磨蚀，最大裂缝开展宽度，管间止水及充填物，涵管内淤堵等。对于无法入内检查的小断面排水管和排水斜槽可根据施工记录和过水畅通情况判定。排水隧洞检查内容：断面尺寸，洞内塌方，衬砌变形、破损、断裂、剥落和磨蚀，最大裂缝开展宽度，伸缩缝、止水及充填物，洞内淤堵及排水孔工况等。

溢洪道、截洪沟检查内容：断面尺寸，沿线山坡滑坡、塌方，护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内淤堵等。对溢洪道还应检查溢流坎顶高程、消力池及消力坎等。

排洪系统检查时应留下影像资料，以备出现事故时查找原因。如汛期前对排洪设施进行检查发现问题，应及时维修和疏浚，确保排洪设施畅通。

（2）汛期后的安全检查

洪水过后应对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理，发现问题及时修复，同时采取措施降低库水位，防止连续降雨后发生垮坝事故。

2.2 尾矿库防洪能力复核

每年汛期前，应对尾矿库的防洪能力进行复核，其具体做法是按现状尾矿库确定等级标准，选用防洪标准，根据选定的防洪标准，依据当地水文手册进行洪水计算以及调洪演算，以确定尾矿库汛期安全运行的合理水位、控制的干滩长度和安全超高。

进行调洪演算时，有一些参数必须要根据尾矿库现状运行情况实测确定，如尾矿库滩顶高程、运行的库水位、沉积滩坡度等。

（1）尾矿库滩顶高程的测定，应沿坝（滩）顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于

20mm。当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1～3个点；当滩顶高低相同时，应选较低处不少于3个点；其它情况，每100m坝长选较低处检测1～2个点，但总数不少于3个点。各测点中最低点作为尾矿库滩顶标高。

（2）尾矿库库水位的测定，其测量误差应小于20mm。

（3）尾矿库沉积滩坡度的测点，测量尾矿库沉积滩的平均坡度时，应视沉积滩的平整情况，每100m坝长布置不少于1～3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，测点应尽量在各变坡点处进行布置，且测点间距不大于10～20m（干滩长者取大值），测点高程测量误差应小于5mm。尾矿库沉积干滩平均坡度，应按各测量断面的尾矿沉积干滩加权平均坡度平均计算。

根据实测的滩顶高程、库水位、沉积滩坡度，以及洪水运行时的最小干滩长度和最小安全超高，计算现状尾矿库的调洪库容；然后根据调洪幅度，计算尾矿库排洪设施的泄流能力。调洪演算过程根据水量平衡方程式进行。通过调洪演算确定汛期尾矿库运行的库水位、安全超高和最小干滩长度，以及所能承受的暴雨量，结合天气预报以这些参数对尾矿库进行汛期安全控制。天气预报与暴雨量关系见下表：

表1 雨量与预报对应关系表

预报雨量半天雨量

小雨 1~10mm 0.5~5mm 中雨 10~25mm 5.1~15mm 大雨 25~50mm 15.1~30mm 暴雨 50~100 mm 30.1~70mm 大暴雨 100~200mm 70.1~140mm

特大暴雨

＞200mm

＞140mm

进入汛期后，注意收听天气预报及政府相关部门发出的暴雨预警信息，当收到预警信息或有暴雨预报时，停止向尾矿库内排放尾矿，并将库内水排空预留调洪空间。

如尾矿库处在地震区，尤其应注意尾矿坝的干滩长度和安全超高，一级和二级尾矿坝干滩长度不应小于150m，二级以下不宜小于

100m。上游式尾矿坝沉积滩顶至正常高水位的高差不得小于非地震区的最小安全超高值与地震涌浪高度之和，滩顶至正常高水位边线的距离不得小于非地震区的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和；下游式与中线式尾矿坝坝顶外缘至正常高水位水边线的距离不宜小于表非地震区的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和；尾矿库挡水坝坝顶至正常高水位的高差不得小于非地震区的最小安全超高值与地震涌浪高度之和。地震涌浪高度可根据设计地震烈度和水深确定，可采用0.5～1.5m。

2.3 尾矿库汛期安全监测

对尾矿库实施定期监测是尾矿库管理工作的一项重要内容，对于汛期尾矿库的监测尤为重要，且应增加监测次数。汛期尾矿库库水位的变化，带动坝体浸润线埋深的变化。如果坝体内的浸润线过高，很容易在坝坡面出逸，产生管涌流砂等，地震时，坝体还可能发生液化破坏。大量理论研究及工程实测统计资料表明，在影响尾矿坝坝体稳定性的诸多因素中，坝体渗流浸润线的位置是极为重要的因素之一[2]。由此可见，坝体浸润线的高低直接影响着尾矿坝坝体的稳定性。因此，汛期尾矿库的运行应对浸润线控制和密切的监测。

目前，尾矿库的监测分为常规监测和在线监测，由于在线监测刚刚起步，技术还不够完善，一般尾矿库常常是在线监测结合常规监测进行布设，对两种观测值进行综合对比分析。（1）常规监测设施

常规监测一般包括坝体位移监测、浸润线监测、库水位监测。位移监测宜选在最大坝高断面、有排水管通过的断面、地基工程地质变化较大的地段及运行有异常反应处。

浸润线监测横断面宜选在有代表性且能控制主要渗流情况的坝体横断面以及预计有可能出

现异常渗流的横断面，一般不少于3个，并尽量与位移监测断面相结合。

库水位监测点布设在库内主排水设施的侧壁上，设置清晰醒目的水位标尺，并标明警戒水位。在尾矿库干滩面上设立干滩长度标尺，垂直坝轴线方向间隔50m。

各监测项目检查周期见表2。

表2 尾矿库各监测项目检查周期表

检查项目

检查周期备注

位移监测 1次/月出现异常，增加次数

浸润线监测

1次/周

暴雨过后或出现异常，增加次数

库水位监测 1次/周

水位异常波动，增加次数；暴雨期间

库水位监测 1次/周

水位异常波动，增加次数；暴雨期间

（2）在线监测设施

目前所实施水位尾矿库在线监测系统实现了对尾矿库坝体位移、浸润线、库水位、干滩指标及降雨量的自动监测。

对于尾矿库坝体位移、浸润线、库水位的监测一般设置三级（市安监局、县安监局、企业安全部门）预警控制参数，通过网络发布此信息，企业局域网发布系统和市县安监局统一调阅，企业各管理部门的授权用户可以在内部网络中随时查看尾矿库在线系统信息，使高层领导及相关管理人员随时随地查看和关注。确保在日常及紧急情况下，能够及时、准确的了解相关信息，辅助决策。

1）坝体位移监测预警设置

一级预警值（企业）：水平方向上连续5天日平均位移速率超过1mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过6mm，期间日平均位移速率超过0.5mm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平方向的2倍值控制。

二级预警值（县级）：水平方向上连续5天日平均位移速率超过1.5mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过9mm，期间日平均位移速率超过0.8mm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平方向的2倍值控制。

三级预警值（市级）：水平方向上连续5天日平均位移速率超过2mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过15mm，期间日平均位移速率超过1mm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平方向的2倍值控制。

2）浸润线监测预警设置

市安监局、县安监局、企业安全部门控制任何测点的浸润线埋深三级预警参数按设计给出的参数确定。

3）库水位监测预警设置

汛期尾矿库库水位通过上述调洪演算确定，以此确定的库水位设置库水位监测预警参数。4）降雨量的自动监测

对于尾矿库，降雨量是影响其汛期安全的重要的环境因素之一，一般应在尾矿库附近设置一个监测点，放置雨量计。通过雨量计自动获取雨量数据，以及根据降雨量的情况预测库水位

发展变化趋势，绘制历史曲线图。

3 尾矿库安全度汛措施 3.1 汛期库水位控制

控制尾矿库水位应遵循的原则：

（1）在满足回水水质和水量要求前提下，尽量降低库水位；（2）在汛期必须满足设计对库内水位控制的要求；

（3）当尾矿库实际情况与设计不符时，应在汛前进行调洪演算，保证在最高洪水位时滩长与超高都满足设计要求；

（4）当回水与尾矿库安全对滩长和超高的要求有矛盾时，必须确保尾矿库安全；

（5）水边线应与坝轴线基本保持平行。 3.2 汛期采取的防汛措施

（1）明确防汛安全生产责任制，建立值班、巡查和下游居民撤离方案等各项制度，组建防洪抢险队伍。

（2）汛期前对排洪系统进行全面检查，保证尾矿库的排洪系统的畅通，确保汛期洪水能够及时排出。疏浚坝面排水沟；详细检查排洪系统及坝体的安全情况，清除排洪口前水面漂浮物，确保排洪设施畅通；库内设清晰醒目的水位观测标尺，标明正常运行水位和警戒水位。（3）加强值班和巡逻，设警报信号和组织抢险队伍，准备足够的防洪抢险所需的物资、材料、用具等，落实应急救援措施。

（4）及时了解和掌握汛期水情和气象预报情况，确保上坝道路、通讯、供电及照明线路可靠和畅通。

（5）汛季必须提前筑好子坝。

（6）暴雨前核实库内水位是否降到最低，在坝顶高程以下的排水井（斜槽）排水窗口全部打开，保持排洪构筑物、坝肩、坝面排水沟畅通。（7）暴雨期间停止向库内排尾，24小时不间断地巡查，重点监视排洪构筑物进水口、库水位、坝面冲刷情况，及时清除排洪口前面的漂浮物，每隔1小时向值班调度汇报尾矿库情况一次，并做好记录。（8）洪水过后应对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理，发现问题及时修复，同时采取措施降低库水位，防止连续降雨后发生垮坝事故。

（9）达到预警条件的，立即按程序上报，适时启动应急预案。 3.3 加强汛期坝体浸润线监测

3.3 加强汛期坝体浸润线监测

（1）尾矿库汛期运行应加强观测次数，注意坝体浸润线埋深及其出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制。

（2）尾矿汛期运行过程中，如坝体浸润线超过控制线，应经安全技术论证增设或更新排渗设施。

（3）当坝面或坝肩出现集中渗流、流土、管涌、大面积沼泽化、渗水量增大或渗水变浑等异常现象时，可在渗漏水部位铺设土工布或天然反滤料，其上再以堆石料压坡，或增设排渗设施，降低浸润线。 3.4 汛期应急救援预案

企业应针对溃坝、漫坝等安全生产事故和重大险情制定应急救援预案，从组织机构、人员安排、设备配置、物资材料配备、预演等方面要做出具体安排，形成一套完整的应急救援体系，坚持每年汛期前进行一次尾矿库的应急救援预案演练，并根据实际情况补充和完善预案，以最大限度的减少人员伤亡和财产经济损失。 4 结语

尾矿库是矿山的重要设施，它的安全状况关系到矿山生产建设能否顺利进行和库区下游群众生命财产的安危。在尾矿库的各类事故中，汛期溃坝事故时有发生，且其后果十分严重。由此可见，尾矿库的汛期安全管理非常重要，且管理的重点在于如何控制洪水。参考文献

[1] 徐宏达.我国尾矿库病害事故统计分析[J].工业建筑,2001,31(1)：69-71.

[2] 速宝玉,赵坚.影响上游法尾矿坝渗流场的诸因素分析[J].河海大学学报,1991,19(6)：57-63.