袁利偉 金龍哲 陳玉明
(1.北京科技大學土木與環(huán)境工程學院;2.昆明理工大學國土資源工程學院)
尾礦庫潰壩是安全生產(chǎn)過程中的重大事故類型之一,隨著礦業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展,尾礦庫數(shù)量急劇增加,截至到2011年,我國有尾礦庫12 718座。同時,尾礦庫安全事故居高不下,并逐年上升,死亡人數(shù)多,經(jīng)濟損失大,社會影響深。我國省級以上安監(jiān)部門僅對三級以上的尾礦庫進行監(jiān)管,而據(jù)統(tǒng)計三級以上尾礦庫僅占尾礦庫總數(shù)的5.9%,發(fā)生的重大事故(死亡10人以上)中三等以上數(shù)量占總數(shù)的17%,表明真正有危險的,或者危險程度高的尾礦庫并不在省級以上監(jiān)管范圍內(nèi)。
我國尾礦庫災(zāi)害風險的監(jiān)管層次劃分并不合理,監(jiān)管機構(gòu)越高,應(yīng)該關(guān)注危險程度越高的尾礦庫,而不是越大的尾礦庫。故如何對尾礦庫進行災(zāi)害風險分級、如何對尾礦庫監(jiān)管層次進行合理的劃分是本研究的主要內(nèi)容。在災(zāi)害風險分級方面,束永保等[1]對潰壩事故進行了損失風險評估,利用尾礦庫潰壩事故所造成的死亡人數(shù)和事故經(jīng)濟損失風險劃分了尾礦庫潰壩事故后果的嚴重性等級,為定量評估事故損失風險、確定尾礦壩隱患治理優(yōu)先權(quán)提供了依據(jù)。徐宏達[2]建立了尾礦庫的可接受風險和容忍風險的風險標準。另外,梅國棟[3]、李全明[4]等均在該領(lǐng)域做了許多深入的研究工作。
在行業(yè)技術(shù)規(guī)范方面,我國早在1982年冶金工業(yè)部便頒發(fā)了《冶金礦山尾礦設(shè)施管理規(guī)程》,1990年3月冶金工業(yè)部與中國有色金屬工業(yè)部公司對該規(guī)程進行了修訂。1990年12月發(fā)布了《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》,1995年批準《YS 5418—95 尾礦設(shè)施施工及驗收規(guī)程》為強制性行業(yè)標準,2005年底發(fā)布了《AQ2006—2005 尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》,2006年11月發(fā)布了《AQ2007.4—2006 金屬非金屬礦山安全標準化規(guī)范尾礦庫實施指南》,2011年5月頒布了《AQ2030—2010 尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》,2012年印發(fā)的《礦山建設(shè)項目安全專篇編寫提綱等文書格式的通知》(45號)明確了尾礦庫建設(shè)項目“安全預(yù)評價”、“安全驗收評價”與“安全專篇”的編寫提綱。
在行政規(guī)章體系中,1995年4月原勞動部印發(fā)了《尾礦設(shè)施安全監(jiān)督管理辦法(試行)》(186號),2000年11月,國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布了《尾礦庫安全管理規(guī)定》(經(jīng)貿(mào)委第20號令),2004年頒布了《安全生產(chǎn)許可證條例》及《非煤礦山企業(yè)安全生產(chǎn)許可證實施辦法》,2009年又對《非煤礦山企業(yè)安全生產(chǎn)許可證實施辦法》進行了更新,2006年4月國家安監(jiān)總局印發(fā)了《尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定》(6號令),實施5 a后于2011年5月發(fā)布了更新后的《尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定》(38號令)。
在監(jiān)管工作方法,自2005年總局印發(fā)《關(guān)于加強金屬非金屬礦山尾礦庫安全生產(chǎn)監(jiān)管工作的通知》開始,政府日益加強了對尾礦庫的監(jiān)督管理。近些年,安監(jiān)部門對尾礦庫的監(jiān)管力度也比較大,2007年安監(jiān)總局會同發(fā)改委、國土資源局和環(huán)??偩?部委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)開展尾礦庫專項整治行動工作方案的通知》,2008年隨著《關(guān)于印發(fā)全國尾礦庫專項整治行動工作2007年工作總結(jié)和2008年重點工作安排意見的通知》的下發(fā),開展了尾礦庫全面隱患排查治理工作。2012年3月國家安全監(jiān)管總局、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國土資源部與環(huán)境保護部等5部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于進一步加強尾礦庫監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》。
無論是行業(yè)技術(shù)規(guī)范、行政規(guī)章體系還是日常監(jiān)管工作,均可以看出,我國對尾礦庫的監(jiān)管體系在日趨完善,使得尾礦庫的建設(shè)越來越規(guī)范,但即使是在這樣大的監(jiān)管力度下,尾礦庫安全事故仍居高不下,并逐年上升,自2009年以后才有所下降,如圖1所示。自2001年有統(tǒng)計以來至2011年就發(fā)生尾礦庫潰壩重大以上事故8起,僅2008年襄汾尾礦庫潰壩就造成了276人死亡特別重大事故,從而說明進一步提高與加強尾礦庫安全監(jiān)管體系研究的重要性和緊迫性。
圖1 近年來事故發(fā)生的次數(shù)
2001年有關(guān)部門統(tǒng)計的尾礦庫大約為1 500座[5],2004年國家安監(jiān)總局統(tǒng)計的尾礦庫數(shù)量為2 762座[6],2008年6月統(tǒng)計的數(shù)量為8 541座,到2009年統(tǒng)計數(shù)據(jù)12 655座,其中正常庫占61%,病庫占24%,險庫占10%,危庫占5%,見圖2所示。到2010年底,全國共有尾礦庫11 946座(在用庫6 640座,在建庫1 507座,停用庫1 710座,已閉庫2 089座),其中,四、五等小型庫占尾礦庫總量的94.1%。截至到2011年,我國現(xiàn)有尾礦庫12 718座,其中在建的有1 526座,占12%,已經(jīng)閉庫的1 024座,占8%,可見尾礦庫增加的速度之驚人。
圖2 尾礦庫安全度分布(2009)
經(jīng)過2 a整治后,截至2010年底,全國正常尾礦庫的比例達到了80.17%(9 577座)。但截至2011年底,全國仍有1 095座危、險、病庫尚未得到治理,雖然較之2008年的4 910座下降了77.7%,而三等以下庫占絕大多數(shù)的危險狀況仍沒有改變。
相對于國外的尾礦庫而言,我國尾礦庫在安全方面有較為明顯的特點。
(1)筑壩結(jié)構(gòu)差。在尾礦壩筑壩方式中,上游式筑壩是穩(wěn)定性較差的一種,在國外均在發(fā)展下游式和中線式筑壩,對于較高的壩一般是用下游式和中線式,而我國據(jù)2008年對尾礦庫的統(tǒng)計[7],下游式筑壩的不到3%,中游式筑壩的不到2%。而同時為了充分利用礦產(chǎn)資源,在選礦時加工的粒度均比較細,粒度細的尾礦強度更低,透水性差,不易固結(jié),穩(wěn)定性比較差。
(2)建設(shè)不規(guī)范。我國尾礦庫建設(shè)選址比較隨意,對居民區(qū)影響較大。如1962年發(fā)生潰壩的火谷都尾礦庫,1985年發(fā)生潰壩的柿竹園尾礦庫,以及2008年“9.8”潰壩事故的襄汾尾礦庫,還有現(xiàn)在已閉庫的個舊牛壩荒尾礦庫,均處于人口密集的城鎮(zhèn)上方。如牛壩荒尾礦庫庫容量為300萬m3,現(xiàn)已閉庫,下游不足2 km的位置便是擁有30多萬人的個舊市區(qū),其高差則有250 m,此外由于特殊的地理位置,個舊市周邊的火谷都、木登硐、小凹塘、大凹塘尾礦庫都高于個舊市區(qū),并且儲量極大。其次是無設(shè)計或設(shè)計不規(guī)范,據(jù)2008年云南省的統(tǒng)計報表,在所統(tǒng)計的474座尾故庫中有設(shè)計的僅有243座,占51.3%。即使是進行了設(shè)計的,根據(jù)2008年尾礦庫專項整治行動的情況來看,施工與設(shè)計不符合的仍超過一半以上,而那些能夠根據(jù)設(shè)計施工的,仍存在勘察不規(guī)范、施工質(zhì)量差、隱蔽工程嚴重質(zhì)量缺陷、未按程序驗收、管理不到位、超限運行以及對尾礦的非法二次復(fù)采等安全隱患問題。
除了上述安全問題之外,我國尾礦庫建設(shè)的快速增加也導(dǎo)致了礦產(chǎn)資源的嚴重浪費、大量土地的占用、自然生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞等問題。
根據(jù)相關(guān)資料[8]及國家安監(jiān)總局統(tǒng)計,自1961年至2011年78例事故情況如圖3如示。發(fā)生事故的次數(shù)自2004年以來大量增加,2008年達到18次之多。死亡人數(shù)有幾個高峰值,按死亡人數(shù)屬于特別重大的單項事故有1962年死亡171人,1985年死亡49人,1994年死亡41人,2006年死亡36人,2008年死亡281人。受傷人數(shù)更多,經(jīng)濟損失更是無從估計,社會影響巨大。如2008年發(fā)生在山西的新塔礦業(yè)公司尾礦庫潰壩事故直接導(dǎo)致281人死亡,超過了世界上災(zāi)難最大的智利埃爾尾礦庫群潰壩死亡270人的最嚴重災(zāi)難性紀錄。據(jù)統(tǒng)計,自2001年以來發(fā)生較大事故的次數(shù)占總事故的比例達13%。
圖3 近來年事故導(dǎo)致的死傷情況
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)對20世紀的尾礦壩事故進行了統(tǒng)計調(diào)查[9],并總結(jié)了尾礦庫失事事故原因,見圖4所示。壩坡失穩(wěn)、漫頂和地震破壞是活動壩失事的主要原因,由壩坡失穩(wěn)引起的尾礦壩失事約占總事故數(shù)量的34%。
圖4 尾礦壩失事的主要原因類型
據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)事故統(tǒng)計[9],壩高較低的失事率較高。壩高低于20 m的尾礦壩失事率占到總數(shù)的57%,壩高15 m以下的潰壩比例最高,占52.9%,其次為15 ~30 m 的,占15.2%,大于100 m的潰壩比例最小,占0.2%。
據(jù)統(tǒng)計,我國四、五等小型庫(即壩高低于60m)占尾礦庫總數(shù)的94.1%,壩高低于30 m的占80%左右。在統(tǒng)計的自1962年以來有記錄的重大失事事故(死亡10人以上)共12例,如表1,無一、二等庫,三等庫有2例占17%,四、五等庫合計7例占58%,另有3例占25%為不明等別庫,如圖5所示。共死亡696人,三等庫有220人死亡占32%,四、五等庫合計死亡人數(shù)為404人占58%,不明等別的死亡人數(shù)為72人占10%,如圖6所示。
例如,2008年失事的山西省襄汾塔山鐵礦尾礦庫,總庫容約30萬m3,壩高約50 m,屬四等庫,造成了歷史上死亡281人的災(zāi)難性潰壩事故。按照監(jiān)管層次的劃分屬于山西省臨汾市監(jiān)管,即根本沒有在山西省省級監(jiān)管部門的視線范圍內(nèi),更談不上國家安監(jiān)部門了。2000年10月,廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)鴻圖選礦廠尾礦庫發(fā)生重大垮壩事故,共造成28人死亡,56人受傷。該尾礦庫的庫容僅為2.74萬m3,總壩高為11.2 m,屬五等庫。
表1 重大尾礦庫失事事故統(tǒng)計
圖5 失事尾礦庫的數(shù)量在不同等別中的分布
圖6 失事尾礦庫的死亡人數(shù)在不同等別中的分布
由此可見,我國的尾礦庫失事主要集中在四、五等的小型庫,與三等以上尾礦庫相比,監(jiān)管不是很嚴格,設(shè)計、施工、操作及管理都達不到規(guī)范要求。加強四、五等尾礦庫中危害風險高的監(jiān)管工作對減少尾礦庫失事具有重要的意義。
我國尾礦庫自五等庫到二等庫劃分的壩高分別為小于30 m、30~60 m、60~100 m、大于100 m。而前蘇聯(lián)的標準是小型庫壩高低于25 m,中型庫壩高低于50 m,壩高超過50 m的即為大型庫。在南非這一標準則分別為12 m和30 m,即壩高超過30 m即為大型庫。而同時我國對尾礦壩穩(wěn)定性的安全系數(shù)標準也比較低。如我國對四、五級尾礦壩在正常運行條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)要求是不低于1.15,計算方法是瑞典圓弧法,而美國的標準規(guī)定用畢肖普法計算的安全系數(shù)要求不低于1.5,相當于用瑞典圓弧法計算時的1.35。
根據(jù)《AQ2006—2005 尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,尾礦庫的安全度分為危庫、險庫、病庫及正常庫4類,我國近年來開展的尾礦庫專項整治工作,也主要是針對病、險、危庫開展的。規(guī)程中安全度分類主要是依據(jù)尾礦庫的防洪能力和尾礦壩穩(wěn)定性來確定的,在操作過程中并沒有界定具體定量化的指標,有一定的靈活性,人為因素較大。尾礦庫安全度是由安全評價機構(gòu)通過安全評價來確定的,目前絕大多數(shù)安監(jiān)部門只針對“正常庫”發(fā)放安全生產(chǎn)許可證,而安全評價機構(gòu)進行安全度確定時并沒有嚴格的量化指標,所以特別是病庫大多數(shù)都會被確定為正常庫,對于病庫而言,若不及時處理,是極有可能快速發(fā)展成險庫甚至是危庫的,從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。由于現(xiàn)階段不需要進行由安監(jiān)部門組織的專家評審,對評價結(jié)論是否合理沒有考證過程,這也是我國2008年進行尾礦庫安全度統(tǒng)計過程中有36%為未填寫或不明情況的重要原因[10]。
我國一直未形成完善的尾礦庫危害分類或分級體系,而在國際上,如南非、澳大利亞等國均是一整套“尾礦庫設(shè)施危害分類”方法,對尾礦庫的危險程度進行了明確的分級。1995年4月原勞動部印發(fā)的《尾礦設(shè)施安全監(jiān)督管理辦法(試行)》(186號)中,將尾礦庫危害嚴重程度分為三類:一類尾礦設(shè)施指可能造成死亡50人以上或經(jīng)濟損失1 000萬元以上的,二類尾礦設(shè)施指可能造成死亡10人以上至50人以下或經(jīng)濟損失100萬元以上至1 000萬元以下的,三類尾礦設(shè)施指可能造成死亡10人以下或經(jīng)濟損失100萬元以下的。這一分類標準與南非國家相比有很大的差距,可比的指標是死亡人數(shù),南非也是分為三類,可能死亡在10人以上即為“重大”類別,如表2所示。
表2 南非對尾礦設(shè)施的危害分類方法
2004年國家安監(jiān)總局在《關(guān)于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》(56號)中仍然使用了這種分類辦法,但在形成結(jié)論的時候,又使用了一條標準即全庫容≥100萬m3或者壩高≥30 m的尾礦庫(四等庫以上)為重大危險源,說明該分類辦法并未起到相應(yīng)的作用。
2012年,安監(jiān)總局進行《尾礦庫重大危險源辨識與分級標準》征求意見工作,實際上安監(jiān)總局在2005年就進行過一次《尾礦庫重大危險源辨識》征求意見,但最后未頒布實施。新的征求意見中將四等以上尾礦庫按評價指數(shù)分為4個級別,如表3所示,主要依據(jù)是對影響尾礦庫安全的17個指標進行了權(quán)重賦值,將各指標的評價分值乘以權(quán)重值再匯總得到評價指標,根據(jù)評價指標得出尾礦庫的級別。從對尾礦庫危險危害的量化分析方面,該標準具有了一定的操作性,但該標準仍將沖擊范圍內(nèi)的危害僅作為一個指標,其權(quán)值雖高,但也僅為18.34%,淹沒了這個危害指標的影響程度,仍具有不合理性。
表3 尾礦庫重大危險源級別
根據(jù)《尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定》,我國對尾礦庫的監(jiān)管層次是按照“分級負責、屬地監(jiān)管原則”,目前總體來講分為3個監(jiān)管層次:國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局負責中央管理的非煤礦礦山企業(yè)所屬的尾礦庫(一般是三等庫以上);省級安監(jiān)部門負責除國家總局管轄之外的三等以上尾礦庫的監(jiān)管;四、五等尾礦庫由州市一級負責監(jiān)管,而州市一級的監(jiān)管基本上委托給了縣級監(jiān)管部門。我國相關(guān)的法規(guī)對不同等別的尾礦庫有著顯著不同的要求,如2010年9月份頒布的《AQ2030—2010 尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》對四、五等尾礦庫不要求安裝在線監(jiān)測系統(tǒng),《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》對四、五等尾礦庫的建設(shè)要求也是比較低的。
中央企業(yè)管理的尾礦庫與省級管理的三級以上尾礦庫多數(shù)為國營大企業(yè)所有,通常情況下從設(shè)計、施工、操作及管理等各方面均比較規(guī)范,再加上監(jiān)管機構(gòu)的層次較高,所以總體上安全水平也比較高。而四、五級尾礦庫以民營企業(yè)為主,建設(shè)快、數(shù)量多、周期短、投資少、無設(shè)計,施工管理、安全技術(shù)及安全意識均比較差,雖然等別低,但安全隱患多、事故危害大。
據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)統(tǒng)計[10],失事尾礦庫中壩高低于20 m的占57%,而我國四、五級尾礦庫的數(shù)據(jù)占總數(shù)量的94.1%,壩高低30 m的占80%左右,那么也就是說極有可能發(fā)生失事的尾礦庫基本上不在省級以上監(jiān)管部門的視線范圍內(nèi),表明監(jiān)管機構(gòu)越高,所關(guān)注到風險災(zāi)害程度越低,是明顯不合理的,所以我國的尾礦庫監(jiān)管層次劃分方法有待進一步改進。
通過對上述各方面的分析,應(yīng)對尾礦庫災(zāi)害風險監(jiān)管體系進行調(diào)整,以達到真正危險的尾礦庫得到更高監(jiān)管層次的關(guān)注,從而進行有目的性的監(jiān)管與治理,降低尾礦庫災(zāi)害風險。
(1)調(diào)整尾礦庫等別及安全系數(shù)的劃分標準。對沿用了幾十年的尾礦庫等別劃分標準進行調(diào)整,對于尾礦壩的最小安全系數(shù)的要求也應(yīng)提高,《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》對四、五等庫正常運行、洪水運行與特殊運行的最小安全系數(shù)規(guī)定分別為1.15、1.05與1.00,然而,安全系數(shù)計算方法本身即有一定的誤差,而計算時一般是進行工程勘查取樣,取樣本身也有一定誤差,另外施工時也不能完全符合設(shè)計,再加上近些年一些極端天氣的反復(fù)出現(xiàn),必然會導(dǎo)致潰壩事故。
(2)改進尾礦庫安全度的確定方法。對安全度的確定方法需要改進。在確定安全度的方法上仍盡可能地采用量化指標,并考慮潰壩后沖擊范圍內(nèi)的基本情況,明確確定尾礦庫的安全度。對安全評價報告進行專家評審,避免評價機構(gòu)出具不符合實際的評價結(jié)論,排除隱患。
(3)建立合理的尾礦庫危害程度分級標準。1995年發(fā)布的的尾礦庫危害程度分級辦法為試行,2005年和2012年均征集過意見,但到目前為止仍未頒布實施。原有的危害程度分級管理辦法至今已將近20 a了,并且劃分不合理,死亡50人以上才劃分為一類尾礦庫,是不能接受的。尾礦庫危害程度分級應(yīng)與我國頒布的《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》結(jié)合起來,該條例對生產(chǎn)安全事故等級劃分主要依據(jù)的是死亡人數(shù)、重傷人數(shù)和直接經(jīng)濟損失。雖然該條例是對已發(fā)生事故的劃分,但尾礦庫事故本屬于極端災(zāi)難型的事故,所以參照該條件進行危害程度分級是比較合理的。
(4)依據(jù)尾礦庫災(zāi)害風險確定監(jiān)管層次。應(yīng)根據(jù)尾礦庫自身特征、安全度與危害程度,綜合分析其災(zāi)害風險以確定監(jiān)管層次的劃分。需要明確的是,安全監(jiān)管關(guān)注的是安全問題,而不是規(guī)模問題,現(xiàn)有的監(jiān)管層次劃分簡單地以尾礦庫的等別為依據(jù)顯然是不合理的。關(guān)注安全問題就要確定其風險程度,按照風險評價的概念,既要關(guān)心事故發(fā)生的可能性,也要關(guān)心事故造成后果的災(zāi)害程度。對于某一個具體的尾礦庫應(yīng)該確定一個災(zāi)害風險程度,綜合尾礦庫的自身特征、安全度與危害程度進行評價分類,監(jiān)管部門應(yīng)根據(jù)其災(zāi)害風險程度劃分監(jiān)管層次。
根據(jù)我國的行政體系以及分級管理的原則,可以將尾礦庫的災(zāi)害風險劃分為4個類別:極高風險、高風險、較高風險、一般風險。仍然通過安全評價的方式確定災(zāi)害風險類別,在評價報告的評價結(jié)論中明確表述出來,僅作為評價結(jié)論的一個指標,而不作為是否發(fā)放安全許可證的依據(jù)。這樣既具有可行的操作性,也豐富和完善了尾礦庫相關(guān)的理論定義:尾礦庫等別說明了其規(guī)模;尾礦庫的安全度說明其危險的可能性;尾礦庫的危害程度說明事故后果;而災(zāi)害風險程度綜合了上述幾個指標,符合風險評價的定義,國內(nèi)許多學者對尾礦庫風險體系的評價與劃分也提出許多有參考意義的方法[1-4]。故以災(zāi)害風險程度作為監(jiān)管層次的劃分依據(jù)更為合理,可以按照行政體系分級監(jiān)管:國家安監(jiān)總局總體監(jiān)管與指導(dǎo),并負責極高風險尾礦庫的監(jiān)管;省級監(jiān)管部門負責高風險尾礦庫的監(jiān)管;州市監(jiān)管部門負責較高風險尾礦庫的監(jiān)管;一般風險的尾礦庫由縣級監(jiān)管部門負責監(jiān)管。
本研究在對我國尾礦庫總體情況和尾礦庫事故統(tǒng)計以及對我國安全監(jiān)管體系的總結(jié)分析基礎(chǔ)之上,得出我國尾礦庫安全監(jiān)管層次劃分體系不合理的結(jié)論。針對我國尾礦庫的特點和事故發(fā)生的規(guī)律,提出了尾礦庫安全監(jiān)管層次劃分體系的方法及建議。應(yīng)綜合尾礦庫的自身特征、安全度與危害程度進行評價分類,確定尾礦庫災(zāi)害風險度,監(jiān)管部門應(yīng)根據(jù)其災(zāi)害風險程度劃分監(jiān)管層次,從而達到對風險高、危害大的尾礦庫能全面監(jiān)管,防止重大尾礦庫災(zāi)害事故的發(fā)生。
建議各級監(jiān)管部門對屬地的尾礦庫進行災(zāi)害風險評估分類,分級、逐步級上報,做到尾礦庫安全分級管理。
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