我國尾礦庫環境與安全的現狀及對策*

趙立芳 趙轉軍 曹 興 劉 佳 張兆虎 王 旋

(1.蘭州大學資源環境學院；2.西部環境教育部重點實驗室；3.甘肅省環境應急與事故調查中心)

尾礦庫是由筑壩攔截谷口或圍地構成的、用來堆存礦山選別礦石后排出的尾礦或其他工業礦渣的場所，對防止尾礦流失、調節徑流以及尾礦水的自然凈化等起到重要作用[1]，是礦山生產的重要設施，但是，尾礦庫作為一個復雜的自然-人工系統，也是金屬非金屬礦山巨大的環境風險源和危險源，其危害程度在全球災害中排名第18位[2-3]。

近年來，我國尾礦庫引發的環境污染事件和安全事故不斷發生，不僅污染了周邊的水體、土壤和大氣，而且威脅著周邊居民的生命財產安全，甚至影響社會穩定[4]。2015年11月23日，甘肅隴星銻業選礦廠尾礦庫由于排水井拱板安裝施工不符合設計要求，導致2.5萬m3的含銻尾砂和尾礦水外泄，嚴重污染了約346 km河道、17.13萬m2農田以及部分區域的地下水，造成甘肅、四川、陜西3省的重大突發環境事件，直接經濟損失達6 120.79萬元；2008年9月8日，山西襄汾鐵礦尾礦庫發生潰壩引發泥石流，造成277人死亡、4人失蹤、33人受傷，直接經濟損失達9 619.2萬元。因此，及時、有效地消除和控制尾礦庫事故的誘發因素對下游生態環境和居民的生命財產安全極其重要。

1 尾礦庫環境與安全現狀

經初步統計，截至2014年底，我國共有尾礦庫11 359座。其中，“三邊庫”466座，“頭頂庫”1451座，其環境、安全風險程度高；加之目前我國尾礦庫企業管理較粗放，環境、安全意識薄弱，環保投入不足，且大多數尾礦庫位置偏遠，日常監管不到位，使大量隱患得不到及時有效的治理，易發生突發環境污染事件和安全事故[5]。

近年來，我國尾礦庫突發環境事件頻發，造成了極為嚴重的環境污染，尤其是水環境污染。據統計，2006—2012年我國環保部直接調度處理的尾礦庫突發環境事件有52起(圖1)。其中，有24起威脅飲用水源，占事件總數的46%。就區域分布而言，礦產資源豐富的陜西、河北和遼寧發生尾礦庫突發環境事件的數量較高，分別達到10起、9起和6起，貴州、湖南和廣西分別發生4起、4起和3起，甘肅、廣東、湖北、陜西和云南各發生2起，河南、吉林、安徽、四川、浙江和黑龍江各發生1起；就礦物種類而言，涉及金屬礦的尾礦庫發生突發環境事件的數量遠高于非金屬礦，占事件總數的75%。

2001—2014年我國共發生90起尾礦庫事故，造成368人死亡(圖2)?？傮w來看，尾礦庫事故數和死亡人數主要集中在2005—2008年，其事故數和死亡人數分別占總數的59%和93%。2008—2014年，由于“9·8”山西襄汾尾礦庫潰壩事件的重大影響引起了政府的高度關注，安監和環保等七部門迅速開展了尾礦庫綜合整治行動，提高尾礦庫日常監管工作水平，落實尾礦庫安全生產和環境保護責任，加強隱患排查治理與管控，尾礦庫事故數和死亡人數得到了合理控制?？梢?，我國尾礦庫環保、安全形勢仍不容樂觀。

圖1 2006—2012年我國環保部直接調度處理的尾礦庫突發環境事件統計

2 誘發因素

我國尾礦庫環境污染事件和安全事故的誘發因素可以分為自然因素、人為因素和管理因素。

圖2 2001—2014年我國尾礦庫安全事故統計

2.1 自然因素

強降雨、地震等自然因素是尾礦庫環境污染事件和安全事故發生的重要原因。強降雨的影響主要是滲透破壞和洪水漫頂。進入庫區的雨水增加了尾砂孔隙水壓力和滲透力，導致壩體材料黏聚力減弱，發生滲透破壞，甚至洪水漫頂[6]。

統計資料表明，我國尾礦壩大多采用上游式，但上游式尾礦壩抗震能力最弱，致使我國尾礦庫事故發生的可能性進一步增加[7-8]。地震使壩體內飽和松散粒料產生的孔隙壓力增大，尾砂部分或整體液化，導致壩體變形、深層失穩或嚴重沉陷。

2.2 人為因素

2.2.1 選址不合理

合理的設計方案是保證尾礦庫安全經濟運行的基礎，尾礦庫的選址尤為重要。我國大部分尾礦庫選址布局不合理，分布在飲用水水源保護區、自然保護區、人口聚集區等敏感區的上游且距敏感區較近，嚴重威脅著區域生態環境和居民生命財產安全。湖南部分尾礦庫下游10 km范圍內有集中式飲用水源地；甘肅部分山谷型尾礦庫位于村莊上游，且距村莊僅350 m。尾礦庫一旦發生泄漏、潰壩等事故，將對下游40倍(平地型)或80倍(山谷型和傍山型)壩高范圍產生影響[9]。據統計，自新中國成立以來，“頭頂庫”發生21起潰壩事故，其中重特大事故13起，造成707人死亡。

2.2.2 壩坡過陡

堆積壩壩坡過陡會降低壩體的抗滑穩定系數，進而引起尾礦壩整體滑移，發生潰壩。李全明等[10]研究發現，擅自加高壩體、改變坡比會降低壩體的穩定性，當壩高和坡角達到臨界值時，壩體瞬間失穩。倪旭等[11]研究發現，尾礦壩外坡比越大，對下游壩體的沖擊侵蝕就越大。引起我國尾礦庫壩坡過陡的人為因素主要是設計施工不當和企業的違規生產。其中，設計施工方面包括設計壩坡過陡和參考類比工程的誤差等。

2.2.3 滲透破壞

當壩基或壩體存在滲漏通道且實際坡降大于壩體抗滲能力時，將發生滲透破壞。壩基發生滲透時，尾砂中的污染物向下滲漏污染地下水，經過遷移轉化污染周邊土壤和大氣環境，還極易引起壩基沉陷，導致壩體失穩。壩體發生滲透時，主要表現為管涌，若應急處置無效，壩體失穩發生潰壩。引起滲透破壞的人為因素主要是勘察、設計和施工，包括未對壩下的斷層和破碎帶進行勘察，未設計反濾防護層，清基不徹底、埋管與壩體結合處處理不妥當和表層雨水輸送系統的施工質量不合格。

2.2.4 洪水漫頂

當尾礦庫調洪庫容不足、排洪設施斷面過小或堵塞以及應急措施不當時將發生洪水漫頂，壩體穩定性降低而發生潰壩。引起洪水漫頂的人為因素是設計、施工和周邊環境，包括排水溝、截洪溝等排洪設施設計斷面過小，排水井等排洪設施施工質量不合格，庫區上游的泥石流或其他水庫的潰壩。

2.3 管理因素

尾礦庫企業是環境風險防范的責任主體，各級安全監管和環境保護等部門是尾礦庫安全生產的監督管理部門，企業和相關部門以及相關部門之間的協同配合可以有效地消除各種環境污染事件和安全事故，最大程度地減小尾礦庫對環境和周邊居民造成的危害。而我國尾礦庫企業環保和安全意識淡薄，不重視尾礦庫的日常維護，對出現的隱患置之不理；監管部門責任落實不到位，執法力度不嚴，未及時督促企業對隱患進行治理。如部分尾礦庫干灘面尾砂覆土較薄或直接暴露在外，未因地制宜進行植被恢復或覆蓋砂石等材料，這種情況下若遇雨雪或刮風天氣，尾砂中的重金屬、絮凝劑等污染物易進入周邊土壤、大氣和水體，造成環境污染。

3 對 策

(1)對于新建尾礦庫，要避開環境敏感區和人口聚集區，從源頭上控制尾礦庫環境和安全風險；對于閉庫尾礦庫，必須選擇有資質的單位進行設計，封堵原排洪系統，新建排洪設施，并將灘面設計成順坡度，盡可能實現零存水，保證尾礦庫長期安全穩定；對于未經正規設計的尾礦庫，應盡快完成尾礦庫總庫容、排洪系統以及最大堆積高度等基本參數的設計，從而對存在的隱患提出整治方案。

(2)尾礦庫的新建、整治和閉庫任一環節都應選擇具有相應資質的施工單位，并加強對尾礦庫施工質量的監督，保證工程質量。

(3)優化產業布局，積極開展尾礦綜合利用工作，發展綠色礦業，從源頭上解決尾礦庫的環保、安全問題。

(4)加強教育培訓，提高企業主體的環保和安全意識，進而加強企業對尾礦庫的日常監測和管理，對出現的各種隱患及時治理，最大化減小尾礦庫造成的危害。

(5)各級安全監管局、發展改革委、國土資源局和環境保護局等部門加強協同配合，各司其職，根據“誰發證、誰負責”、“誰審批、誰負責”和責權一致原則，依法監管，落實尾礦庫企業的主體責任和政府監管責任；加強部門協調，聯合執法，對存在隱患的尾礦庫限期整改，直至安全達標。

4 結 論

尾礦庫作為礦產資源開發的必要設施，在發揮其重要功能的同時，也存在污染環境和威脅人民生命財產安全的風險。任何一起尾礦庫事故的發生，都有其確切的原因，并受人為因素、管理因素和自然因素的綜合影響。因此，只要在尾礦庫建設、運行和閉庫的各個環節都嚴格遵守相關準則和規范，及時發現隱患，并針對隱患制定出科學合理的應對措施，就能有效避免尾礦庫事故的發生。