金属非金属矿山部分安全管理知识讲座.ppt
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1、尾矿库安全技术尾矿库安全技术二一六年七月二一六年七月 一、尾矿排放方式一、尾矿排放方式 尾矿排放方式主要包括地表排放、地下排放尾矿排放方式主要包括地表排放、地下排放和深水排放等三种方式和深水排放等三种方式。另外,目前部分矿区积。另外,目前部分矿区积极利用尾矿,变害为利,将尾矿作为散状填料或极利用尾矿,变害为利,将尾矿作为散状填料或原材料,实际上也是一种最积极的尾矿处理方式。原材料,实际上也是一种最积极的尾矿处理方式。地表排放是目前最普遍使用的排放方法,地表排放是目前最普遍使用的排放方法,仍仍在尾矿管理中占有重要地位。然而,由于经济条在尾矿管理中占有重要地位。然而,由于经济条件、技术条件和管理条
2、件的发展,必将产生更实件、技术条件和管理条件的发展,必将产生更实用的、更有创新性的排放方法。用的、更有创新性的排放方法。1 1地表排放地表排放 是采用某种类型堤坝形成拦挡、容纳尾矿和选矿废水的尾矿是采用某种类型堤坝形成拦挡、容纳尾矿和选矿废水的尾矿库,使尾矿从悬浮状态沉淀下来形成稳定的沉积层,使废水澄清库,使尾矿从悬浮状态沉淀下来形成稳定的沉积层,使废水澄清再返回选矿厂使用。地表排放方式有一次筑坝、上升坝、环形坝再返回选矿厂使用。地表排放方式有一次筑坝、上升坝、环形坝和干处置。和干处置。(1)(1)挡水坝挡水坝。是在开始向尾矿库排放之前。是在开始向尾矿库排放之前一次性地按全高构筑一次性地按全高
3、构筑的坝。的坝。筑坝材料通常取用各种天然土。挡水坝包括不透水心墙、筑坝材料通常取用各种天然土。挡水坝包括不透水心墙、排水带、渗滤层和上游式堆石等。排水带、渗滤层和上游式堆石等。挡水坝适宜于蓄水要求高的尾矿库,例如暴雨径流流入量大挡水坝适宜于蓄水要求高的尾矿库,例如暴雨径流流入量大的尾矿库,或者因选矿工艺的制约限制尾矿废水再循环的场合,的尾矿库,或者因选矿工艺的制约限制尾矿废水再循环的场合,或者尾矿沉淀需要大的贮水容积和蒸发面积的场合,或者为控制或者尾矿沉淀需要大的贮水容积和蒸发面积的场合,或者为控制尾矿废水污染当地水系的场合。尾矿废水污染当地水系的场合。挡水坝因建库地势不同可分山谷坝和环形坝挡
4、水坝因建库地势不同可分山谷坝和环形坝。从工程角度看,挡水坝适用于任意类型和级配的尾矿,适用从工程角度看,挡水坝适用于任意类型和级配的尾矿,适用于任意排放方法,抗震性能较好,坝体一次筑就,无升高速度的于任意排放方法,抗震性能较好,坝体一次筑就,无升高速度的限制,防渗性能要求较高,因此,限制,防渗性能要求较高,因此,筑坝成本较高筑坝成本较高。(2)(2)上升坝上升坝。地表尾矿库使用最普遍的是上升坝,地表尾矿库使用最普遍的是上升坝,它与挡水坝不同,是在尾矿库整个服务期间分期构筑它与挡水坝不同,是在尾矿库整个服务期间分期构筑的坝的坝。首先构筑初期坝,初期坝坝高设计一般考虑尾。首先构筑初期坝,初期坝坝高
5、设计一般考虑尾矿库使用头矿库使用头2 23 3年的尾矿产量以及适当的洪水流入量。年的尾矿产量以及适当的洪水流入量。继后按照预定的尾矿上升高程、库中允许洪水蓄积量继后按照预定的尾矿上升高程、库中允许洪水蓄积量齐步并升。建筑材料包括天然土、露天和地下开采的齐步并升。建筑材料包括天然土、露天和地下开采的废石、水力沉积或旋流尾矿砂。废石、水力沉积或旋流尾矿砂。上升坝的优点:上升坝的优点:由于在尾矿库整个服务期间分由于在尾矿库整个服务期间分配建设费用,初期工程费用低。配建设费用,初期工程费用低。由于不必在筑坝初由于不必在筑坝初期一次性备齐筑坝材料,在筑坝材料的选择上可有很期一次性备齐筑坝材料,在筑坝材料
6、的选择上可有很大的灵活性。采矿废石或尾矿砂都是理想的筑坝材料。大的灵活性。采矿废石或尾矿砂都是理想的筑坝材料。除压密费用外,材料是除压密费用外,材料是“免费免费”提供的。提供的。上升坝可分为上游法、下游法和中心线法三类。上升坝可分为上游法、下游法和中心线法三类。(3)(3)环形坝环形坝。它是。它是在平地上四面筑坝形成的,在平地上四面筑坝形成的,因此成本较高。因此成本较高。(4)(4)干处置干处置。在尾矿沉淀之前尾矿以固体形式在尾矿沉淀之前尾矿以固体形式干处理干处理,通过带式过滤机把水从中排出,形成干,通过带式过滤机把水从中排出,形成干尾矿,从而减少尾矿废水的渗漏,但成本高。尾矿,从而减少尾矿废
7、水的渗漏,但成本高。带式过滤工作原理简单,随着尾矿在合成橡胶带式过滤工作原理简单,随着尾矿在合成橡胶支托的过滤编织带上移动,采用真空装置从尾矿支托的过滤编织带上移动,采用真空装置从尾矿中汲取液体,使尾矿含水量从约中汲取液体,使尾矿含水量从约5050降低到降低到20203030,处理成,处理成“干饼干饼”状堆放。状堆放。由于尾矿基本上呈固体形式处置,所以土地由于尾矿基本上呈固体形式处置,所以土地恢复可与尾矿处置同时进行有很大优点。但恢复可与尾矿处置同时进行有很大优点。但这种这种处置方法的成本较高,基建费用和作业费用都很处置方法的成本较高,基建费用和作业费用都很高。高。2 2地下排放地下排放 虽然
8、地表尾矿库是最广泛应用的尾矿排放方法,但长期以来,虽然地表尾矿库是最广泛应用的尾矿排放方法,但长期以来,地下采矿已采用尾矿砂充填空区以支护岩层,客观上也起到第二地下采矿已采用尾矿砂充填空区以支护岩层,客观上也起到第二作用,即减少尾矿的地表处理量。近些年来,由于地表排放的成作用,即减少尾矿的地表处理量。近些年来,由于地表排放的成本和环境管理规程压力的增大,日趋把地下排放视作正规的排放本和环境管理规程压力的增大,日趋把地下排放视作正规的排放方案。特别是所排放尾矿属惰性、无潜在危险的场合,地下排放方案。特别是所排放尾矿属惰性、无潜在危险的场合,地下排放更有突出优点。更有突出优点。地下排放包括地下矿山
9、充填、露天矿坑排放和专地下排放包括地下矿山充填、露天矿坑排放和专门掘坑排放。门掘坑排放。3 3深水排放深水排放 是把尾矿泵入深湖或近海是把尾矿泵入深湖或近海,但因环境生态问题的争议而一直,但因环境生态问题的争议而一直未普及应用。深湖和近海排放的主要特点是:尾矿上面的水位形未普及应用。深湖和近海排放的主要特点是:尾矿上面的水位形成一个理想的输氧屏障,从而能抑制硫化物生成酸的反应;减少成一个理想的输氧屏障,从而能抑制硫化物生成酸的反应;减少了细菌出现,有助于防止氧化;节省了昂贵的尾矿库建设费用;了细菌出现,有助于防止氧化;节省了昂贵的尾矿库建设费用;如果这种排放在环境上允许,则如果这种排放在环境上
10、允许,则该排放方法有少占土地和美化环该排放方法有少占土地和美化环境的优点。境的优点。二、尾矿库的类型二、尾矿库的类型 1 1山谷型尾矿库山谷型尾矿库 是在山谷谷口处筑坝形是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库,如图成的尾矿库,如图6262所示。所示。它的特点是初期坝相对较短,它的特点是初期坝相对较短,坝体工程量较小;后期尾矿坝体工程量较小;后期尾矿堆坝相对较易管理和维护,堆坝相对较易管理和维护,当堆坝较高时,可获得较大当堆坝较高时,可获得较大的库容;库区纵深较长,澄的库容;库区纵深较长,澄清距离及干滩长度易于满足清距离及干滩长度易于满足设计要求;但汇水面积较大,设计要求;但汇水面积较大,排水设施工程量
11、大。排水设施工程量大。我国大我国大中型尾矿库大多属于这类尾中型尾矿库大多属于这类尾矿库。矿库。2 2傍山型尾矿库傍山型尾矿库 是在山坡脚下依山筑坝所是在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库,如图围成的尾矿库,如图6363所所示。它的特点是初期坝相对示。它的特点是初期坝相对较长,初期坝和后期尾矿堆较长,初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大;由于库区纵坝工程量较大;由于库区纵深较短,澄清距离及干滩长深较短,澄清距离及干滩长度受到限制,后期堆坝高度度受到限制,后期堆坝高度一般不太高,库容较小;汇一般不太高,库容较小;汇水面积虽小,但调洪能力较水面积虽小,但调洪能力较小,排洪设施的进水构筑物小,排洪设施的进水构筑
12、物较大;由于尾矿较大;由于尾矿水的澄清水的澄清条件和防洪控制条件较差,条件和防洪控制条件较差,管理、维护相对比较复杂。管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地区的尾矿库国内低山丘陵地区的尾矿库大多属于这种类型。大多属于这种类型。3 3平地型尾矿库平地型尾矿库 是在平地四面筑坝围成的尾矿库,如下图所示。其是在平地四面筑坝围成的尾矿库,如下图所示。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量最大,维护管理比特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量最大,维护管理比较麻烦;由于周边堆坝,库区面积越来越小,尾矿沉积较麻烦;由于周边堆坝,库区面积越来越小,尾矿沉积滩坡度越来越缓,因而澄清距离、干滩长度以及调洪能滩坡度越来越缓
13、,因而澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之减少;堆坝高度受到限制,一般不高;但汇水力都随之减少;堆坝高度受到限制,一般不高;但汇水面积小,排水构筑物相对较小。面积小,排水构筑物相对较小。国内平原或沙漠地区多国内平原或沙漠地区多采用这类尾矿库采用这类尾矿库。平平地地型型尾尾矿矿库库 4 4截河型尾矿库截河型尾矿库 是截取一段河床,在其上、下游两端分别筑坝形成的尾是截取一段河床,在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库,如下图所示。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽矿库,如下图所示。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽度,三面筑坝围成尾矿库。其特点是不占农田;库区汇水面度,三面筑坝围成尾矿库。其特点是不
14、占农田;库区汇水面积不太大,但库外上游的汇水面积通常很大,库内和库上游积不太大,但库外上游的汇水面积通常很大,库内和库上游都要设置排水系统,配置较复杂,规模庞大。这种类型的尾都要设置排水系统,配置较复杂,规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂。矿库维护管理比较复杂。国内采用者不多国内采用者不多。截截河河型型尾尾矿矿库库三、尾矿库危险性分级及要求三、尾矿库危险性分级及要求 1.1.尾矿库安全度的分类尾矿库安全度的分类:根据尾矿库的防洪能力和尾矿坝坝:根据尾矿库的防洪能力和尾矿坝坝体的稳定性确定。体的稳定性确定。尾矿库分为危库、险库、病库和正常库尾矿库分为危库、险库、病库和正常库。(1)(1)
15、尾矿库有下列工况之一的为危库尾矿库有下列工况之一的为危库:尾矿坝的最小安全超高:尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求,不能确保坝体和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求,不能确保坝体的安全;排水系统严重堵塞或坍塌,不能排水或排水能力急剧降的安全;排水系统严重堵塞或坍塌,不能排水或排水能力急剧降低,排水井显著倾斜,有倒塌的迹象;坝体出现深层滑动迹象;低,排水井显著倾斜,有倒塌的迹象;坝体出现深层滑动迹象;其他危及尾矿库的情况。其他危及尾矿库的情况。(2)(2)尾矿库有下列工况之一的为险库尾矿库有下列工况之一的为险库:尾矿坝的最小安全超高:尾矿坝的最小安全超高和尾矿库
16、的最小干滩长度达不到设计规范的要求,但平时对坝体和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求,但平时对坝体的安全影响不大;排水系统部分堵塞或坍塌,排水能力有所降低,的安全影响不大;排水系统部分堵塞或坍塌,排水能力有所降低,达不到设计要求;坝体出现浅层滑动迹象;坝体出现贯穿性的横达不到设计要求;坝体出现浅层滑动迹象;坝体出现贯穿性的横向裂缝,且出现较大的管涌,水质浑浊挟带泥沙或坝体渗流在堆向裂缝,且出现较大的管涌,水质浑浊挟带泥沙或坝体渗流在堆积坝坡有较大范围逸出,且出现流土变形;其他影响尾矿库安全积坝坡有较大范围逸出,且出现流土变形;其他影响尾矿库安全运行的情况。运行的情况。(3)(3)尾矿库有
17、下列工况之一的为病库尾矿库有下列工况之一的为病库:尾矿坝的最小安全超:尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求;排水系统高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计规范的要求;排水系统出现裂缝、变形、腐蚀或磨损,排水管接头漏砂;堆积坝的整出现裂缝、变形、腐蚀或磨损,排水管接头漏砂;堆积坝的整体外坡坡比陡于设计规定值,或虽符合设计规定,但部分高程体外坡坡比陡于设计规定值,或虽符合设计规定,但部分高程上的堆积坝边坡过陡,可能形成局部失稳;经验算,坝体稳定上的堆积坝边坡过陡,可能形成局部失稳;经验算,坝体稳定安全系数小于设计规范规定值;浸润线位置过高,渗透水自高安全系数小于设计规范规定值
18、;浸润线位置过高,渗透水自高位出逸,坝面出现沼泽化;坝体出现较多的局部纵向或横向裂位出逸,坝面出现沼泽化;坝体出现较多的局部纵向或横向裂缝;坝体出现小的管涌并挟带少量泥沙;堆积坝外坡冲蚀严重,缝;坝体出现小的管涌并挟带少量泥沙;堆积坝外坡冲蚀严重,形成较多或较大的冲沟;坝端无截水沟,山坡雨水冲刷坝肩;形成较多或较大的冲沟;坝端无截水沟,山坡雨水冲刷坝肩;其他不正常现象。其他不正常现象。(4)(4)同时满足下列工况的为正常库同时满足下列工况的为正常库:尾矿坝的最小安全超高:尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小于滩长度均符合设计要求;排水系统各构筑物和尾矿库的最小于滩长度均符合设计要求;排水系统各构
19、筑物符合设计要求,工况正常;尾矿坝的轮廓尺寸符合设计要求,符合设计要求,工况正常;尾矿坝的轮廓尺寸符合设计要求,稳定安全系数及坝体渗流控制满足要求,工况正常。稳定安全系数及坝体渗流控制满足要求,工况正常。三、尾矿库危险性分级及要求三、尾矿库危险性分级及要求 2.2.尾矿库的整治尾矿库的整治:企业应请由有资质条件的中介技术服:企业应请由有资质条件的中介技术服务机构务机构每每3 3年对尾矿库进行一次安全评价年对尾矿库进行一次安全评价。尾矿库的安全评。尾矿库的安全评价报告必须报省级安全生产监督管理部门备案。价报告必须报省级安全生产监督管理部门备案。(1)(1)对于危库,企业必须停产抢险,并采取以下应
20、急措施对于危库,企业必须停产抢险,并采取以下应急措施:立即降低库水位,确保坝的安全和满足汛期最小安全超高和立即降低库水位,确保坝的安全和满足汛期最小安全超高和最小干滩长度的要求,必要时,可按最小干滩长度为坝顶宽最小干滩长度的要求,必要时,可按最小干滩长度为坝顶宽度,用渠槽法抢筑子坝,以形成所需的安全超高和干滩长度;度,用渠槽法抢筑子坝,以形成所需的安全超高和干滩长度;疏通、加固或修复排水构筑物,必要时可另开挖临时排洪通疏通、加固或修复排水构筑物,必要时可另开挖临时排洪通道;处理滑坡,加固坝体。道;处理滑坡,加固坝体。(2)(2)对于险库,企业应采取以下措施在限定的时间前消除对于险库,企业应采取
21、以下措施在限定的时间前消除险情:险情:降低库水位,确保满足汛期最小安全超高和最小干滩降低库水位,确保满足汛期最小安全超高和最小干滩长度的要求;疏通、加固或修复排水构筑物;处理滑坡,加长度的要求;疏通、加固或修复排水构筑物;处理滑坡,加固坝体,消除管涌和流土。固坝体,消除管涌和流土。三、尾矿库危险性分级及要求三、尾矿库危险性分级及要求 (3)(3)对于病库,企业应采取以下措施尽快消除对于病库,企业应采取以下措施尽快消除事故隐患事故隐患:抓紧进行防洪治理工程,确保汛前彻:抓紧进行防洪治理工程,确保汛前彻底完成治理工程量;加固、修复排水构筑物;加底完成治理工程量;加固、修复排水构筑物;加固坝体或适当
22、削坡,处理局部裂缝;实施降水措固坝体或适当削坡,处理局部裂缝;实施降水措施降低浸润线,消除管涌和流土;修整坝坡,开施降低浸润线,消除管涌和流土;修整坝坡,开挖坝肩截水沟。挖坝肩截水沟。三、尾矿库危险性分级及要求三、尾矿库危险性分级及要求特别注意:对设计进行重大修改的,应当由原设计单位重新设计。重大设计方案变更,报经原审批部门批准,重大方案包括:(一)库址、总库容和总坝高。1.尾矿库库址发生变化。2.总库容或总坝高发生变化。(二)堆存工艺。1.湿堆、膏体堆存、干堆等三类堆存方式之间发生改变。2.上游法、中线法、下游法、一次性筑坝等四类筑坝方式之间发生改变。3.坝前排放、周边排放、库尾排放等三类尾
23、矿排放方式之间发生改变。(三)尾矿物化特性。1.湿堆尾矿的粒度变细或排放浓度变高,并引起尾矿沉积或物理力学特性发生改变。2.膏体堆存尾矿的入库尾矿浓度变化,并引起尾矿沉积或物理力学特性发生改变。3.干堆尾矿含水率变大,并引起尾矿物理力学特性发生改变。(四)尾矿坝。1.初期坝或一次建坝存在下列情况之一的:(1)坝址发生改变;(2)坝型发生改变;(3)筑坝材料发生改变。2.坝体坡比变陡。3.尾矿堆积坝上升速率变大。4.坝体防渗或排渗型式发生改变。(五)防洪排水系统。防洪排水系统存在下列情况之一,并导致防洪排水系统的泄洪能力或建(构)筑物强度降低的:1.防洪排水系统型式发生改变;2.防洪排水系统布置
24、发生改变;3.防洪排水系统结构尺寸发生改变;4.防洪排水系统建筑材料发生改变。(六)其他。工程地质条件或外部环境发生重大变化,并对尾矿库运行安全产生重大影响四、尾矿库的安全生产检查四、尾矿库的安全生产检查 尾矿库的任何事故都不是突然爆发的。安全生产检查尾矿库的任何事故都不是突然爆发的。安全生产检查就是就是为了发现并消除隐患为了发现并消除隐患。因此,尾矿库的安全检查工作非常重要。因此,尾矿库的安全检查工作非常重要。企业应建立检查制度,规定检查工作的内容、办法和时间等。企业应建立检查制度,规定检查工作的内容、办法和时间等。(一一)尾矿库的日常安全检查尾矿库的日常安全检查 1.1.对坝体部分的巡检对
25、坝体部分的巡检:应检查尾矿堆积坝顶高程是否一致,:应检查尾矿堆积坝顶高程是否一致,坝上放矿是否均匀,尾矿沉积滩是否平整,沉积滩长度、坡度坝上放矿是否均匀,尾矿沉积滩是否平整,沉积滩长度、坡度是否符合要求,水边线是否与坝轴线大致平行,库内水位是否是否符合要求,水边线是否与坝轴线大致平行,库内水位是否符合规定,子坝堆筑是否符合要求,尾矿排放是否冲刷坝体、符合规定,子坝堆筑是否符合要求,尾矿排放是否冲刷坝体、坝坡,坝体有无裂缝、滑坡、塌陷、表面冲刷、兽蚁洞穴等危坝坡,坝体有无裂缝、滑坡、塌陷、表面冲刷、兽蚁洞穴等危及坝体安全的现象,坝面护坡、排水系统是否完好,有无淤堵、及坝体安全的现象,坝面护坡、排
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