山西襄汾塔山尾矿库溃坝事故发生后,中国矿业大学(北京)水害防治与水资源研究所所长武强教授,于9月12日赶赴事故现场,调查事故原因。本刊记者于第一时间采访了这位“锋芒”毕露、一针见血的学者。
溃坝事故暴露出来哪些问题?
武强:技术力量薄弱、管理水平低、政府监管不力
武强教授介绍,诸如襄汾塔山尾矿库溃坝的事故,我国过去发生得比较少。这次,尾矿库溃坝量较大,溃坝形成的泥石流面积也比较大,据估算,泥石流长约1900米,最窄处约300米,泥石流厚度最浅处约30厘米,最厚处达2米,覆盖面积达到30.2公顷。
不幸的是,尾矿坝下游设施庞杂,包括矿区办公楼、集贸市场、部分民宅,甚至矿区派出所等都在其中。死的人员有些是一家一家的,其中有一家九口全部遇难。很多是非当地人、打工人员、居住在简易房的人……也正因为此类人员较多,至今仍难清查确切人数。
“按常理,尾矿库再次利用前要对其稳定性作出评价。能否启用?要采取什么措施?譬如,需不需要加固等等,但是塔山尾矿库没有任何论证与安全评价,这暴露出其技术力量薄弱和管理水平差的根本特点。”武教授鲜明地亮出了自己的观点。
塔山尾矿库原来属于临汾钢铁集团公司,20世纪80年代中期左右基本就停产了,改制后转为民营矿山。
据武教授介绍,尾矿的设计,有一定的坡度要求。但襄汾塔山尾矿库加固坝高时,在原来的主坝顶上直接加高两米左右形成子坝,相当于给主坝增加了第一个荷载,这是个严重的错误。正确的做法,应该在坝顶后方一定距离加高,形成一定坡度,这样有利于稳定。
所谓“尾矿”,就是从磨碎的矿石中提出有用成分后的剩余矿浆,里面含有大量的泥浆与矿渣。由于里面含有部分有用元素,是辅助经济合理选矿的重要工具。
尾矿中回收低品位的贵重金属可实现资源再利用和经济收益,但存放尾矿的地方——尾矿库,也是矿山危险性较大的设施,国际灾害事故排名将尾矿库危害列在第18位,位次居中。
武教授说:“山西用水紧张,为了生产用水与放矿使用,在距子坝约70m位置挖有放矿回水池,直径约30m,下部铺农用薄膜,以防止放矿水大量渗漏,挖出的尾矿均堆于坝顶新筑土坝前。实际上,这样的操作是违规的,一方面并未完全阻止水向库区下的渗漏,另一方面,又给主坝增加了第二个荷载。”
武教授同时还指出了很关键的一点:当地政府部门监督监管不力。事前已经有垮坝的预兆,坝体有渗出液流出,这是很明显的征兆,但没有引起相关部门和单位的高度重视。
我们应该吸取什么样的教训?
武强:选址要科学,要进行灾难风险评价,尾矿库排水系统最关键
襄汾塔山尾矿库,左侧是岩石,右侧是黄土,大面积库区都在黄土上,遇水则沉陷。根据国家安监总局、环保部的规定,尾矿库不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区上游。而此次塔山尾矿库距离集贸市场、村庄都仅有1公里,这也是遇难人员较多的重要原因。
选址缺陷,襄汾塔山尾矿库并不是第一家。在2007年辽宁海城尾矿溃坝引起的泥石流事故中,尾矿库周围除了人口密集的村舍外,还有3家工矿企业,距离附近的公路和铁路也不过2公里。
“中国因为人口密集,尾矿下游几乎都紧邻城镇、村庄。”武教授介绍,一些地广人稀的国家和地区,比如加拿大、澳大利亚等国,在尾矿的选址方面能严格遵守远离人群的规范,但这一标准显然不适用于人口分布相对密集的山西地区。但是即便如此,事前如果能统一科学规划的话,尾矿库仍然可以达到安全的境况。
对于此次事故,最初官方报道的口径是:“塔山矿区因暴雨发生泥石流,致使该矿(塔山矿业公司)废弃尾矿库被冲垮。”但据山西省气象信息网发布的信息,9月7日早8点到8日早8点,襄汾县降水量只有1.5毫米,远远低于气象学上10毫米的小雨降水量——最多是“毛毛雨”。而此前9天,襄汾县根本没有降雨。
那么,泥石流中的水从何而来?
武教授说,这些水一方面是由于放矿回水池的水的向下渗漏,另一方面是尾矿坝下游一个供水井在成井洗井过程中,将洗井废水排至尾矿库而导致的向下渗漏。“在这种情况下,库区地下水浸润线不断被抬高,水对尾矿的渗透破坏力增强,浮力增大,就算没有下雨,也很容易发生坍塌事故。”
尾矿库排水系统是尾矿库管理的最关键因素和难点。近几年发生的大小尾矿溃坝事故很多,都是各种各样的责任事故,尾矿库坝超高、超期使用,往往是其中的主要原因。而由矿库溃坝导致的泥石流,常见原因是矿渣堆积不当,堵了泄洪沟。在这种事故中,决定泥石流破坏力的主要因素是水量、堆积矿渣量和山体地形高度。
武教授称,进行灾难的风险评价亦很重要,而不只是危险性评价。
此次事故的直接原因究竟是什么?
武强: 回水池水渗漏,两个荷载叠加,因水井问题产生的地下水浮力增加
武强教授认为,塔山尾矿库溃坝事故发生的直接原因有三点:
第一,回水池水渗漏,库区地下水位抬升,库区尾矿含水量增高,地下水浮力增大。武教授在现场考察时,发现坝体还一直在渗水,每小时渗水约2-3立方米。
第二,主坝坝高荷载与尾矿砂堆积荷载增加。
第三,由于增加了库区的渗漏量,而导致地下水库区浸润线抬高,增加了地下水的浮力。
关于最后一点,需要说明的是,在坝的下游,事故前曾打了一口600多米深的水井,在钻井的过程中,为防止井壁周围的岩石塌陷而进入钻孔导致堵塞,需先用泥浆护壁。待钻井完成后,又需用水冲洗井壁孔隙中的泥浆,从而使地下水顺利流出。对于这些冲洗井壁后的污泥水,矿山直接将其抽至尾矿库坝中。
当时,武教授询问工作人员为何这么做,他们解释是因为水没法排。“实际上,有一个很重要的问题,他们没有说出来,那就是当地非常缺水,尽管是污水,但是在生产等方面可以用。他们把钻孔洗井过程中抽上来的水,又抽到尾矿坝上去,并铺上薄膜,把水聚集起来,准备再次利用。在水抽上来的第6天,就发生了溃坝事故。”武教授认为,抽上来的水也有大量的渗露,这是导致事故发生的一个重要原因,像这样的违反尾矿坝相关规则的错误操作,是事故的最直接原因。
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