水力沖積法堆的壩叫尾礦堆積壩。子壩的筑壩方法還可以分為人工筑壩、機械筑壩、池田法筑壩等。排放方法有多點排放,即支管分散排放,獨管排放等。前者方便筑壩,后者多用于冬季排放和水下排放。有時,為了調(diào)整沉積灘坡度,需要考慮不同支管的濃度和粒度,有目的的開啟支管。高濃度、細顆粒尾礦筑壩設(shè)計缺乏經(jīng)驗,有幾個典型工程使用規(guī)程的上游法,投產(chǎn)以后出現(xiàn)了筑壩困難的問題。尾礦濃縮、分級、壓濾設(shè)備的發(fā)展,為尾礦膏體排放和“干堆”創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件,具備了推廣的要素之一。由于上游法與干堆法差別較大,干堆設(shè)計“不能按上游法規(guī)范做”,膏體排放的設(shè)計也如此。平面布置、空間利用、庫容計算、堆壩方法、材料分布等,許多環(huán)節(jié)都有別于上游法。當前尾礦膏排和干堆沒有設(shè)計、施工規(guī)范,也缺少系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗,更難找到勘察、試驗、實測資料,應(yīng)鼓勵開展這方面工作。
尾礦庫安全運行現(xiàn)狀及其改進
根據(jù)金屬非金屬礦山尾礦庫安全技術(shù)中心2009年5月《尾礦庫安全技術(shù)和監(jiān)管重點》,至2008年底,全國各類尾礦庫共?12?655?座,其中已閉庫1950座、在建1?853座,四、五等庫占95%。壩高60m以下占95%,庫容小于100萬m3占89%;100~1 000萬m3占9%。90%上游式筑壩,90%分布在冶金、有色、黃金及建材等行業(yè)。這幾組數(shù)據(jù)表明,尾礦庫的安全狀況堪憂。三分之一以上的尾礦庫未經(jīng)正規(guī)設(shè)計,近40%的尾礦庫并未取得安全生產(chǎn)許可證,這是必須改善的現(xiàn)實。
國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家發(fā)展和改革委員會、國土資源部、環(huán)境保護部,以安監(jiān)總管〔2011〕62號文《全國尾礦庫專項整治行動2010年工作總結(jié)和2011年重點工作安排》肯定了治理尾礦庫的成績:“各地區(qū)、各單位嚴格落實尾礦庫隱患綜合治理責任,強化掛牌督辦和督導(dǎo)檢查,加大投入,加強政策引導(dǎo)扶持,尾礦庫專項整治行動取得了重大進展。截至2010年底,全國危、險、病庫數(shù)量由2008年底的4910座下降到1477座,下降69.9%;排查出一般隱患53?353項,已整改51620項,整改率96.8%;排查出重大隱患243項,已整改210項,整改率86.4%。河南、山西兩省大力推進尾礦庫閉庫治理工作,共投入閉庫治理資金7億元,列入強制閉庫治理計劃的1?453座尾礦庫已經(jīng)全部治理驗收完畢”!2010年底,全國已有5?717座尾礦庫取得了安全生產(chǎn)許可證,占在用尾礦庫總數(shù)6640座的86.1%;全國已有454座尾礦庫達到了安全標準化最低以上等級”。這個文件也指出:截至2010年底,全國共有尾礦庫11946座(其中:在用庫6640座,在建庫1507座,停用庫1710座,已閉庫2089座),其中,四、五等小型庫占尾礦庫總量的94.1%。沒有正規(guī)設(shè)計、沒有按設(shè)計或規(guī)范施工、未批先建、未經(jīng)許可擅自生產(chǎn)的現(xiàn)象在一定范圍內(nèi)依然存在,尾礦庫“小、散、亂、差”的狀況尚未得到根本改變。同時,全國尚有16座尾礦庫未能確定等別、892座尾礦庫未能確定安全度,這些都給安全、環(huán)保帶來很大壓力”。
盡管有閉庫、有停用庫,從所謂“危險源”、“污染源”的意義上看,“兩源”總量幾乎沒變化。對環(huán)境和社會公眾安全的壓力基本沒有減緩。不妨引用田文旗教授的話,概括當前尾礦庫的安全現(xiàn)狀:“數(shù)量多、規(guī)模小,四等庫以下占95%以上;普遍采用上游式筑壩;尾礦庫安全度低,非正常庫近40%;尾礦庫下游居民多,下游居民人數(shù)100人以上的占53%;尾礦庫技術(shù)力量薄弱等。”如何緩解尾礦庫對環(huán)境和社會公眾安全的壓力,如何防范尾礦庫事故帶來的損失,是近幾年監(jiān)管部門、使用管理尾礦庫的企業(yè)、技術(shù)專家和公眾關(guān)心的問題。
改善和扭轉(zhuǎn)這一局面的辦法就是在技術(shù)、許可、企業(yè)三個層面上把工作做實:提高尾礦庫勘察、設(shè)計、筑壩操作、運行管理技術(shù)水準;堅持嚴格的正常建設(shè)標準;狠抓企業(yè)主體責任的落實。這些工作的目的就是保證工程安全,大壩要做到不漫、不潰、不滑、不裂;排洪構(gòu)筑物要不傾、不倒、不塌、暢通。
[$page] 近幾年的實踐表明,現(xiàn)在各類應(yīng)急預(yù)案,包括尾礦庫的預(yù)案,都是針對嚴重事故的,是減少事故損失的,不是為了減少和杜絕事故總量的。我們要討論的筑壩和排放是為了改善和提高工程安全,從而保障社會和公眾安全。
在尾礦庫運行中,企業(yè)主體責任的核心是編制“年季度作業(yè)計劃”,作業(yè)計劃的核心是筑壩。這是一個可執(zhí)行文件,是一份筑壩和尾礦排放的細則,是企業(yè)自己的圖、表、文字,不是設(shè)計院的施工圖。但你不能違反施工圖要求的外坡比、子壩高、平臺寬、尾礦排放方式、水位控制、浸潤線控制要求等基本參數(shù)。
歷史的經(jīng)驗是有實用價值的,1989年到冶金部撤銷,每年冶金工業(yè)部礦山司和冶金部尾礦壩工程安全技術(shù)監(jiān)督站,汛前都請專家從冶金系統(tǒng)礦山尾礦庫中選出幾個最差的庫,限期治理改善。冶金系統(tǒng)當年至少有300多個尾礦庫,那個時期沒有潰壩。
常用尾礦筑壩方法及其展望
尾礦輸送可分為干法和濕法,干法用汽車或皮帶,濕法使用泵送,也叫尾礦漿體輸送或膏體輸送。
對應(yīng)輸送方法的排放方式是干排、膏體排放(也叫圓錐法)、水力沖積法(也叫水力沖填)。不同的排放方式,對場地的要求不同,對約束或支撐尾礦的壩也不同。由于尾礦性質(zhì)各異,平面布置、防洪設(shè)計、地基處理的要求也有較大差別。
水力沖積法堆積的稱為尾礦堆積壩。尾礦堆積壩(emban kment)是指生產(chǎn)過程中用尾礦充填堆筑而成的壩。常用的方法有3種:
上游式尾礦筑壩法(upstream emban kment method)在初期壩上游方向充填堆積尾礦的筑壩方式。其特點是堆積壩壩頂軸線逐級向初期壩上游方向推移。
中線式尾礦筑壩法(centerline emban kment method)在初期壩軸線處采用旋流器分離粗尾砂筑壩方式。其特點是壩頂?shù)妮S線始終不變。
下游式尾礦筑壩法(downstream emban kment method)在初期壩下游方向用旋流器分離粗尾砂筑壩方式。其特點是子壩壩頂軸線逐級向初期壩下游方向推移。
子壩的筑壩方法可以分為人工筑壩、機械筑壩、池田法筑壩等。
排放方法有多點排放,即支管分散排放,獨管排放等。前者方便筑壩,后者多用于冬季排放和水下排放。有時,為了調(diào)整沉積灘坡度,需要考慮不同支管的濃度和粒度,有目的的開啟支管。這都是企業(yè)長期積累的“絕招”,通常不為認知。
[$page] 如前所述,高濃度、細顆粒尾礦堆壩設(shè)計缺乏經(jīng)驗,現(xiàn)有規(guī)程主要內(nèi)容是上游法,或者說上游法的條款較多。有幾個典型工程使用上游法,投產(chǎn)以后出現(xiàn)了筑壩困難的問題。著名的有魯中、大頂、洪都等。
細顆粒尾礦筑壩設(shè)計常采用補強