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【原创】“淡水河谷”为何出了矿难?

  巴西米纳斯吉拉斯州一座属于淡水河谷公司的铁矿尾矿坝于2019年1月25日发生的溃坝事故,截至28日已造成的死亡人数已升至58人,另有305人失踪。米纳斯吉拉斯州法院冻结涉事企业巴西淡水河谷公司账户60亿雷亚尔(约合107亿元人民币)资金,用于赔偿损失。

  谁是“淡水河谷”

  巴西淡水河谷公司(全称:Companhia Vale do Rio Doce)简称淡水河谷,商标VALE,成立于1942年,是全球第一大铁矿石的生产商和出口商,也是美洲大陆最大的采掘业公司。

  淡水河谷铁矿石产量占巴西全国总产量的80%,其铁矿资源集中在"铁四角"地区和巴西北部的巴拉州,拥有挺博佩贝铁矿、卡潘尼马铁矿、卡拉加斯铁矿等,保有铁矿储量约40亿吨,其主要矿产可维持开采近400年。巴西淡水河谷公司在"2018年《财富》世界500强"中排行第325位,除经营铁矿石外,巴西淡水河谷公司还在全球范围内经营锰矿、铝矿、金矿、铜矿、钻石矿、煤矿、高岭土等矿产品,涉足港口、铁路和能源等诸多行业。“淡水河谷”在矿业界可是拥有响当当的名号,与澳大利亚的“力拓”公司和“必和必拓”公司共称为全球三大铁矿石巨头,其掌握了全球70%以上的海运量,也是中国进口铁矿石的主要贸易伙伴。

  何为“尾矿坝”

  要了解“尾矿坝”首先要了解“尾矿库”。“尾矿库”是用于贮存矿山进行矿石选矿后排出尾矿的场所。矿山在开采过程中会将矿石中有用的组分回收作为产品,对于铁矿而言,有用的组分主要是Fe3O4或者Fe2O3,剩下的不可回收的脉石就是尾矿。为避免污染环境,国家规范明文规定禁止矿山尾矿任意排放,尾矿库需要经过选址、安全、环保论证后确定,一般会根据地形选择合适的山谷,谷口筑坝,没有山谷地形也有平地四周筑坝的做法。尾矿库分为湿排库、干堆库两种形式,铁矿以湿式选矿为主,最终的尾矿以矿浆的形式排放到尾矿库中堆存。尾矿溃坝多发生在湿排库当中,而且一旦发生溃坝,危害巨大。

  其次解释一下“尾矿坝”,“尾矿坝”就是拦挡尾矿和水的尾矿库外围的构筑物。尾矿坝的坝址选择也要综合考虑水文地质条件、施工条件、库容量等多方面因素确定。尾矿坝的筑坝方式主要有上游式、中线式、下游式和一次筑坝等几种形式,其中以上游式筑坝最为普遍。所谓上游式筑坝首先砌筑初期坝,随着库内尾矿堆积,坝前形成粗粒级形成干滩,利用粗粒级尾砂在初期坝的基础上堆筑子坝,子坝高1~3m,将尾矿的放矿管移升到子坝坝顶继续放矿,如此循环,逐渐加高坝体直至最终设计标高。

上游式筑坝

  尾矿库溃坝原因分析

  尾矿库最大的风险就是溃坝,很多尾矿库在选址时就埋有隐患,库址离居民区过近,就是俗称的“头顶库”,一旦溃坝将会引起泥石流等重大灾害,造成重大的人员伤亡、财产损失以及环境污染。尾矿库溃坝的主要原因有以下几方面:

  1.滑坡。由于自然灾害或者岩体风化而引起的山体失稳,导致滑坡。

  2.坝坡失稳。由于坝体坡比过大,坝基松动,坝体裂缝,或者坝体被渗流破坏不断扩大导致管涌,引体坝体垮塌。

  3.洪水漫坝。泄洪设置遭到破坏或者不完善,导致洪水堵塞,高速水流冲击坝体或者库内水位超过坝顶,导致坝体决口溃坝。

  如何灾害的发生的概率

  1.规避

  采取恰当的措施避免风险的发生。例如:慎重选择有资质、有能力的项目设计、施工单位,避免因质量问题而发生风险。正确的进行项目的选址规划,避开不良地质条件的区域或者容易发生地质灾害的区域;不选用不成熟、不可靠的设计、施工技术方案;在生产过程中加强尾矿库的安全监测,监测项目通常包括坝体位移、浸润线高度、孔隙水压力以及渗流情况的监测,最大程度的降低尾矿库灾害发生的概率。

  2.转移

  目前国内已经开始探索绿色矿山模式,做到尾矿零排放或者最大限度的减少尾矿排放量。铁矿通过预先抛尾,降低生产成本,抛尾废石用于生产砂石骨料外售,选矿的尾矿作为充填骨料充填到井下(仅对地下采矿),既能提高企业利润,同时也能减少尾矿排放量,保护环境,降低尾矿库风险。

  作者:于云龙,矿业高级工程师

本文来自:中国数字科技馆
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