尾矿库风险分析及管理

3、1危险源辨识的概念
危险源就是指系统中存在的、可能发生意外释放能量或危险物质的设备、设施或场所。

危险源辨识就是指发现、识别系统中的危险源,就是危险源控制、应急预案编制的基础。

防止工业事故发生的第一步,就是辨识或确认高危险的工作场所(危源)。

3、2危险源辨识的依据
由于辨识的依据与基础就是危险源的定义及物质的危险特性及其数量,因此,作者根据《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1一90)、《冶金矿山尾矿设施管理规程》《90)冶矿字第185号)、国家国家安全生产监督管理总局《尾矿库安全监督管理规定》、《尾矿库安全技术规程》与《重大危险源辨识》制定的危险物质与临界量。

3、3尾矿库危险有害因素及辨识
3、3、1辨识单元划分
将水尾矿库危险源辨识单元根据尾矿库主要设施的的组成系统,即尾矿库力输送系统与回水系统三个部分,以及尾矿库运行过程中可能发生的危险尾矿库划分为尾矿坝、排洪、水力输送与回水等三个单元进行。

3、12尾矿坝单元的危害因素
尾矿库最大的有害因素就是溃坝,一旦溃坝会引起滑坡泥石流等重大灾害,引起重大人员伤亡财产损失与环境污染。

引起溃坝的原因很多,如:①调洪高度不能满足需要、安全超高不够、泄洪排水系统防洪标准偏低、泄洪排水构物破坏或堵塞、库区内发生大的泥石流、岸坡发生滑坡与坍塌等;②坝体边过陡、有局部坍塌或隆起、坝面有冲刷或塌坑等不良现象、有裂缝、坝基下在软弱地层或岩溶,坝体疏
松;③未按设计要求进行放矿冲填尾矿库,沉积面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量沉积于坝的某一端;④独头放矿,矿浆子坝内坡趾流动冲刷坝体;沉积干滩长度不足,浸润线过高,下游坝坡沼泽
;⑤排渗设施失效或破坏,渗流破坏不断扩大,产生管涌、流土。

溃坝的主要触发原因有滑坡、浪涌或洪水漫坝、坝坡失稳、堆积坝溃口、流破坏,现对可能引起溃坝的各个危险源分析分析如下:
1、滑坡(岸坡坍塌)就是由于尾矿库建在陡峭山体上或者由于采矿活动、岩体化、尾矿库水淹没浸泡而导致山体失稳,最终引起滑坡。

2、泥石流,由于库区存在大量风化堆积层,当遇到暴雨时会引起泥石流。

3、浪涌或洪水漫坝,由于风速过大、泄洪排水构筑物破坏、堵塞、库区内生大的泥石流或岸坡发生滑坡与坍塌等原因所引起的水流高速冲击坝体或库水位超过坝顶致使坝坡失稳决口溃坝。

4、渗流破坏,由于浸润线的位置过高,尾矿沉积滩的长度过短,坝面或下发生沼泽化。

导致坝体、坝肩与不同材料结合部位有渗流水流出,渗流量增,位置有变化,渗流水混浊引起流土管涌。

5、坝坡失稳,由于坝体边坡过陡,有局部坍塌或隆起,坝面有冲刷、塌坑不良现象,有裂缝,坝基下存在软基或岩溶,坝体疏松使渗流破坏不断扩大致坝体裂缝、管涌或流土,最终引起坝体滑坡坍塌。

6、坝体地震液化,当筑坝尾砂粒度不符合要求,坝坡处于饱与状态,当地时会引起坝体液化。

7、裂缝,由于坝体、坝基不均匀沉陷或滑坡、坝体施工质量差或坝身结构断面尺寸设计不当,当坝体滑移、暴雨或低温冰冻时就会使坝体产生裂缝。

8、滚石,由于山体陡峭、采矿活动、或岩体风化等原因引起岩石从山体脱冲击尾矿库排洪设施或库区作业人员。

9、管涌,当库区水位过高而引起坝基渗透压力过大,排渗设施失效时就会起管涌。

10、坝面拉沟,未进行坝面维护,坝面无防冲刷措施,这样如果遇暴雨会引起坝面拉沟。

11、物体打击,由于滚石下落或重物落下击中人体而引起的事故。

12、粉尘,由于堆积坝外坡大面积裸露,未护坡,尾砂粒度细、含水低,每当刮大风时就会引起沙尘暴污染环境。

13、漏矿与渗水,由于将尾矿库建在断裂带、溶洞等不良工程地质条件下使库区地层渗水通道与库外连通最终使水或矿漏出。

3、3、3排洪单元的危害因素
排洪系统危害主要就是由于排水构筑物发生故障而引起的洪水漫坝,导致坝体滑坡溃坝。

引起排洪系统故障的主要原因由排水构筑物被破坏、漏水(矿)、倒塌等。

而排水构筑物破坏、漏矿、倒塌,主要由于滚石、滑坡、低温冰冻、地基产生不均匀沉陷等原因导致排水井管泄洪能力降低失效、断裂,最终引起排洪系统故障。

3、3、4尾矿输送与回水单元的危害因素
尾矿输送系统的危害主要就是人员接触机械设备运转部位或运动物体接触人体而引起的人员受伤或死亡,伤害类型主要有机械伤害与物体打击。

1、机械伤害,主要就是由于操作地点不安全、作业前安全检查或处理不到位、安全防护装置(罩)不全、操作不熟练、低温等原因引起人员接触机械设备运转部位导致碰撞卷入绞等。

2、物体打击,由于重物落下击中人体而引起的伤害。

3、5危险源的分级
3、5、1危险源分级标准及程序
危险源分级,就是对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析,指出系统发生危险的可能性及其严重程度,并根据其不同危险程度实施分级控制管理,以便采取安全系统工程技术措施,加以宏观控制,微观分级管理,实现降低事故发生概率及其严重程度,力求防患于未然。

尾矿库的危险源可划分为I、II、III与IV四个级别,把事故发生潜在危险性大、并难以控制、一旦发生事故,将会造成多人伤亡与重大经济损失的确定为IV级危险源;把事故发生潜在危险性较大、并较难以控制、容易发生伤亡、或群伤与造成一定的经济损失的确定为III级危险源;把虽然导致重大事故的可能性较小,但事故经常发生或潜伏有发生事故的可能性较大,会造成一定的经济损失的确立为II 级危险源;把一些引起较小伤害的事故确定为I级危险源。

危险源分级过程,首先根据事故发生类型,查阅资料统计出事故发生的基础数据。

然后根据重大危险源管理规定找出事故发生的可能性,确定事故频率发生的高、中、低,以及事故危害程度的量化,确定出事故发生的危害程度的大、中、小,最终联合确定出危险源级别。

但就是通过定性方法只能粗略的确定危险源的等级,要详细的对危险源等级进行划分,必须通过定量或半定量的分析确定。

1、3 尾矿库溃坝风险评估的概况
风险评估就是当今世界在减灾避灾领域的热门研究领域。

风险评估涵盖了自然灾害、工程领域及信息科技领域等方方面面,各个领域风险评估除具有本身行业的特点外,一般风险评估的内容有风险辨识、风险估算与风险评价三部分相互联系组成。

风险辨识就就是辨识对系统产生负作用或影响的致灾因子;风险估算就是定量地描述处于风险中的资源、人口分布及自然环境状况,阐明事件的成因、发生概率及相应于不同强度时的后果,并将这些强度或事件的概率统计作为风险的定量结果;风险评价主要就是为决策者提出建议,据此可以权衡风险的大小,进而作出防灾减灾措施。

1994 年 10 月在北京召开的《94 亚太地区沿海城市减灾国际学术讨论会》开设了专题“沿海城市的灾害危险性评价”。

1996 年 6 月在德国召开的《第八届国际防灾大会》设有专题“灾害危险性与不确定性评价”。

1996 年 10 月,我国在上海召开了《首次全国灾害风险评估研讨会》。

我国学者马宗晋、李闵锋在 1990 年召开的全国减轻自然灾害研讨会上首次提出了自然灾害评估、灾度等概念与评价方法。

对尾矿库溃坝风险评估体系的研究,目前,还没有相关的文献记载。

本文借鉴泥石流、边坡等风险评估方法体系对尾矿库风险评估体系进行研究。

对泥石流灾害分析评价的研究一般有两种方法,一种就是从致灾条件的统计分析或就是根据实验室模拟结果,进行预测评价,其成果虽然便于实际应用,但往往依赖于专家经验,缺乏理论依据;另一种方法就是从建立泥石流运动数学模型出发,运用计算机等现代技术手段,进行模拟评价,其成果具有较坚实的理论依据,但因泥石流的成灾过程复杂,虽然很多专家提出了许多计算公式与模型,但就是还没有比较成熟的。

对边坡的风险评估,主要就是结合 GIS,利用边坡的稳定性对边坡灾害进行分析评价,并开发了相关的软件,如 3DslopeGIS 软件。

1、4 尾矿库溃坝风险管理的研究情况
风险管理最早起源于 20 世纪 20 年代,随后随着风险管理理论的被重视逐渐形成了较为成熟全面的定义,美国学者威廉斯与汉斯就认为
风险管理就是通过对风险的识别、衡量与控制,以最少的成本将风险导致的各种不利后果减少到最低限度的科学管理方法。

到 20 世纪60 年代现代风险管理正式被提出来,其后各种风险管理理论与管理方法如雨后春笋层出不穷,在学科建设与实务操作中取得巨大成就。

伴随着风险管理理论与实践的繁荣,20 世纪 70 年代至 80 年代国际上相继涌现出一批旨在推动风险管理发展的研究机构、专业组织或行业协会。

从组织模式、历史贡献与存续时间瞧,其中三股力量最具代表性:一就是国际会计准则委员会(IASC),二就是巴塞尔银行监管委员会(BASEL),三就是发起组织委员会(COSO)。

现代的风险管理就是一种综合的对风险事件的全过程进行管理,就是一个连续的、循环的、动态的过程,主要包括建立风险管理目标、风险分析、风险决策、风险处理等几个基本步骤。

对于尾矿库的安全管理,我国《安全生产法》第三十三条规定:生产经营单位对重大危险源应登记建档,进行定期检测、评估、监控,并制定应急救援预案,告知从业人员与相关人员在紧急情况下应当采取的应急措施。

《尾矿库安全监督管理规定(6 号令)》第五条规定:生产经营单位负责组织建立、健全尾矿库安全生产责任制,制定完备的安全生产规章制度与操作规程,实施安全管理,以确保尾矿库的安全运行。

尽管国家已经出台了相关尾矿库安全管理的规定,而且也有许多有关尾矿库安全管理的文章涌现。

但就是对尾矿库的安全管理还没有形成体系化与数字化,尤其就是对威胁尾矿库安全的溃坝问题的风险管理还没有相关文献进行论述。

尾矿库溃坝风险管理与尾矿库的安全管理密切相关,因此根据相关的法律法规与尾矿库溃坝危险因素的分析可以探索出尾矿库溃坝风险管理体系,不但确保尾矿库安全运行,而且对尾矿库溃坝减灾防灾工程具有重要的指导作用。

5 尾矿库溃坝安全管理体系研究
5、1 引言
风险管理工作就是一个庞大的系统工程,涉及生产的全过程,与生产管理、工艺操作、设备状况、人员素质、作风纪律及其它方面的工作紧密联系在一起。

每个部门、每项工作的好坏,都制约着系统工程的优化运行。

由于导致尾矿库溃坝的原因众多,每一个环节一旦超过允许的范围就会导致事故的发生,而且一旦发生事故容易引来更大的次生灾害,因此尾矿库溃坝的安全管理非常重要。

在尾矿库溃坝的风险评估的基础上建立尾矿库溃坝风险管理体系对尾矿库的安全运行具有重要的意义。

灾害风险管理依赖于防灾减灾科学技术水平的提高,涉及到水文学、水力学、灾害学、管理决策技术、经济学、保险学等学科。

因此在风险管理的时候,学科之间的交叉合作有利于防灾减灾事业进一步科学化。

对尾矿库溃坝进行风险评估就是为了更好的对尾矿库进行风险管理,使风险控制在可接受的范围之内。

根据风险评估中溃坝灾害发生概率及灾害后果对财产、环境、社会与人员的影响等方面的评价结果,将风险管理的理论与方法运用到尾矿库溃坝防灾减灾管理中,选择合适的风险应对对策,以最经济合理的代价保证综合损失最小。

5、2 尾矿库溃坝风险管理
5、2、1 风险管理的概念及风险接受水平
风险评估、风险控制与应急预案构成了风险管理的全部内容,具体的讲就就是在风险评估的基础上,针对不可接受的风险采取降低或规避等措施来降低风险的系统管理过程。

风险管理的目的降低风险或转移风险。

风险就是无处不在的,我们为了确认什么样的风险水平就是可以接受,将风险分为以下几种情况:
①可容忍风险(tolerable risk)
为了保护自身或者团体某种特定的利益,人类愿意接受的风险。

这种风险一般不需要降低或转移,但就是在风险管理中必须确信这种风险己经得到了适当的控制,同时还需要采取相应的监测措施,如果有可能的情况下,还宜采取措施进一步降低风险,例如交通事故。

②可接受风险(acceptable risk)
这种水平的风险虽然仍然将影响到人们的生产生活,但不至于造成大的伤害与损失,且目前又没有行之有效的方法(技术不可行,或者代价太过高昂)对其进行管理,人类不得不接受的风险。

一般不考虑将来为减少这种风险所需的正常费用。

③ALARP 准则(as low as reasonable practice)
ALARP 准则就是指,只有在无法再降低风险,或者治理所花费用达不到预期的效果的情况下,风险才就是可以接受的。

ALARP 准则往往与经济或技术因素之外的其她重要考虑联系在一起,比如政治上的考虑。

④不可接受风险(Unacceptable risk)
不可接受风险顾名思义这部分风险就是必须采取相应的安全管理与技术措施降低或转移的风险,直到达到可接受的程度。

从风险管理的角度,虽然可将风险分为可接受与不可接受两类,但两者没有严格的界限,在确定风险接受程度时要考虑工程的特点。

因此,针对尾矿库溃坝风险,根据《选矿厂尾矿设施设计规范 ZBJ1-90》规定,认为坝坡抗滑稳定性的最小安全系数大于表 3、1 规定的数值就是可以接受的风险。

张超等提出了尾矿库抗滑稳定性最大允许破坏概率(见表 5、1),如果破坏概率超过这个水平就必须进行风险处理。

表 5、1 尾矿坝抗滑稳定性最大允许破坏概率表(%)
Table 5、1 Stability analysis of a tailings dam(%)
正常运行2、0 2、5 3、0 4、0
洪水运行1、5 2、0 2、5 3、0
特许情况1、0 1、5 2、0 2、5
5、2、2 风险管理的三个环节
风险管理具有错综复杂性与极端重要性的特点,在日常工作中要求正视客观存在的问题,牢固树立安全就是相对的,坚持以科学态度与行为理念分析危害解决问题。

风险管理要把握以下三个环节:
①把握风险评估环节
风险评估就是风险管理的基础,正确认识与辨识风险,并对风险的危害程度进行评估预算,从而有效的化解风险,这需要坚持严谨求实的科学态度,遵循事故发展的客观规律,用联系、发展的观点来分析问题、评判问题。

对于尾矿库溃坝风险,必须弄清楚引起溃坝的有害因素以及溃坝的影响,才能确定解决问题的正确思路与有效方法。

在风险评估的过程中要做到评估的全面性与准确性。

②把握风险化解环节
有效的化解风险就是风险评估的根本目的,就是安全工作的落脚点,就是实现长效安全的保障。

有时在风险管理工作中,眼前的风险化解了,暂时告一段落,新的风险还会不断出现,必须树立长抓不懈的思想与连续作战的作风,始终树立一种风险意识。

对已布置的工作,提出的要求,查出的隐患,要建立落实情况的信息反馈制度与问题回访制度,确保有效落实,不断提高风险工作的执行力。

尾矿库的风险管理也就
是一个长期的工作,在化解风险的同时,要保证尾矿库的长期正常有效运转,这才就是安全工作的最终目的。

③把握应急预案环节
应急预案就是防灾减灾系统的重要组成部分,就是实现安全减灾的有效应急手段。

它不仅可就是指导政府部门的应急行动有计划的进行,减少人为失误造成损失,还可以在灾害发生时给人们正确的行动指导,避免造成混乱而拖延救灾工作。

有时灾难就是无法避免的,但就是我们可以将灾难损失降低到最小。

应急预案的编制就就是提高政府的抗灾害管理能力与灾害应急能力。

尾矿库一旦溃坝带来的灾害往往就是无法估量的,政府企业必须建立相应的应急预案系统,保证在事故发生时快速作出反映。

5、2、3 矿山企业尾矿库管理的重点
企业就是尾矿库的直接管理者,三分设计七分管理,企业管理就是确保尾矿库安全生产最重要的因素。

企业应做好以下几项工作:
①克服麻痹与侥幸心理,扭转只重生产忽视安全的倾向,增强安全意识,认真贯彻“安全第一、预防为主、防重于抢、有备无患”的方针。

企业法人代表与主要负责人就是企业安全责任人,尤其要强化安全意识,对尾矿库加大人力、物力与财力上的投入。

②建立健全尾矿库安全生产管理机构,配备合格的管理人员,结合本企业实际,制定管理细则,做好尾矿库生产管理、安全管理与技术管理,定期编制尾矿库年度、季度与月度的作业计划。

③以《尾矿库安全生产管理规定》(国家经贸委第 20 号令)为重点,加强生产管理人员的业务培训。

尾矿库筑坝作业属特殊工种,必须持证上岗。

从工程结构上瞧,尾矿库属水工建筑,根据一般经验,尾矿库管理人员尤其就是技术管理人员,应掌握一定的水工方面的专业知识,这对做好尾矿库安全运行就是非常重要的。

④加强对尾矿库的维护管理。

应改变不合理的坝后放矿方式,坚持坝前均匀放矿,并保持坝顶标高一致;要按照设计要求控制尾矿坝堆积坡比;作好尾矿库巡视观测,发现裂缝、沉陷、滑坡、浸润线高位逸出、管涌漏沙等异常,必须立即处理。

⑤加强尾矿库汛期防洪。

每年汛前,应对尾矿库排水设施进行安全检查,排除事故隐患,确保安全畅通。

同时在制定生产计划时,根据尾矿库坝顶标高与尾矿库防洪标准,确定汛期洪水到来之前应控制的正常水位与设计洪水时的最高洪水位,确保在最高洪水时坝顶安全超高与干滩长度均能满足规定要求,严禁尾矿库子坝拦洪。

每年汛前应做好防汛抢险预案。

⑥企业尽快建立健全尾矿库档案,收集整编勘察、设计、施工及验收、生产运行记录(包括观测记录)、事故及处理记录等。

对无正规设计的尾矿库,应通过有资质的技术部门进行技术核查与鉴定,对所属尾矿库的安全状况做到心中有数。

⑦对于已使用到设计最终坝高 1/2～2/3 高度的尾矿库,为确保尾矿库安全,考虑到生产运行与原设计的差异,根据《尾矿库安全管理规定》,应对尾矿堆积坝进行工程地质勘察与稳定性分析。

⑧对已超过原设计最终堆积标高的尾矿库,应委托有资质的单位进行正规的加高增容设计,不得擅自盲目加高增容。

⑨对已停用的尾矿库,应按《尾矿库安全管理规定》及有关规定进行闭库申请、闭库设计与闭库治理,经验收合格后方能闭库。

闭库后的尾矿库也必须进行安全维护管理,绝不能处于无人管理状态。

⑩尾矿库重新启用或改作她用(如进行尾矿二次回采)时,必须经过可行性论证设计,确保尾矿库安全,并报安全生产监督管理部门审查批准。

11、企业应搞好与地方居民的关系,未经技术论证与批准,任何单位与个人不得在库区从事采矿作业。

严禁在库区爆破、滥挖尾矿与炸鱼等危害尾矿库安全的活动。

5、3 尾矿库溃坝风险管理体系
5、3、1 尾矿库溃坝风险管理的基本内容
风险管理的根本目的就是降低风险或转移风险,减少生命财产的损失,所以在对尾矿库溃坝进行风险管理的时候要充分考虑到在尾矿库坝体失稳及失稳后尾矿砂流对下游生命、财产及环境的影响等各个环节,人类可以在各个环节采取的方法与措施来降低风险或转移风险。

本文研究的尾矿库溃坝风险管理的内容包括风险评估、风险控制与灾害应急响应三个部分。

尾矿库溃坝风险评估就是风险管理的前提,风险控制与应急响应就是风险管理的最终目的,具体内容及流程见图 5、1。

5、3、2 风险控制
风险控制就是风险管理的决策及执行过程。

风险控制的基本原则就是降低风险,在制定风险控制措施时应与企业的施工管理经验与控制能力相适应。

实现风险控制的途径见图 5、2。

对于可容许的风险,需要保持企业相应的风险控制措施并不断监视,以防治风险变大至不可容许的范围。

根据风险评估的结果,如果判断为不可容许的风险,可通过制定安全管理目标、编制管理方案、运行控制、应急准备等途径来降低危险性与易损性。

采取控制措施后通过风险反馈瞧就是
否能使风险降低到可容许的水平,而且在实施控制措施的过程中瞧就是否会产生新的危险,就是否选择了最佳的解决方案。

要根据其它的尾矿库已发生的溃坝事故对所采取的控制措施进行评审瞧就是否所制定的措施就是最有效的。

如此循环进行直到达到风险可接受的水平。

尾矿库溃坝风险控制的主要途径有规划控制、工程技术措施、监测预警及防灾减灾教育。

①规划控制
规划控制就是一种事前预防方法。

根据风险大小与性质的不同,规划控制采取的具体做法不同。

对于尾矿库溃坝事故,若通过风险评估确定该地区存在的风险极高,则禁止任何重要项目建设,并有可能需要考虑搬迁在危险范围内现有居民与财产,直到整改达到危险可接受的水平。

由于尾矿库本身就就是高势能的危险源,在初期建设时尽量要避开生生态敏感区与人口密集区。

②工程技术措施
防治尾矿库溃坝的主要技术措施有降低浸润线的高度、防止渗漏、维护排洪系统与加固尾矿堆积坝。

尾矿库浸润线的高低就是影响坝体稳定性的重要因素之一。

尾矿库一般不允许浸润线从坝坡溢出。

我们往往采取预埋盲沟排渗法、轻型井点管抽水排渗法、水平滤管—塑料插板联合排渗法、辐射井内水平滤管排渗法等来降低浸润线。

随着水资源的匮乏与环境保护意识的提高,减少与控制尾矿库渗漏成为矿山工程管理的重要问题之一。

为了防止渗漏或使渗漏量尽可能的小,一般要设垫层、渗漏障与渗漏返回系统等措施。