我国尾矿库环境与安全的现状及对策*

赵立芳 赵转军 曹 兴 刘 佳 张兆虎 王 旋

(1.兰州大学资源环境学院；2.西部环境教育部重点实验室；3.甘肃省环境应急与事故调查中心)

尾矿库是由筑坝拦截谷口或围地构成的、用来堆存矿山选别矿石后排出的尾矿或其他工业矿渣的场所，对防止尾矿流失、调节径流以及尾矿水的自然净化等起到重要作用[1]，是矿山生产的重要设施，但是，尾矿库作为一个复杂的自然-人工系统，也是金属非金属矿山巨大的环境风险源和危险源，其危害程度在全球灾害中排名第18位[2-3]。

近年来，我国尾矿库引发的环境污染事件和安全事故不断发生，不仅污染了周边的水体、土壤和大气，而且威胁着周边居民的生命财产安全，甚至影响社会稳定[4]。2015年11月23日，甘肃陇星锑业选矿厂尾矿库由于排水井拱板安装施工不符合设计要求，导致2.5万m3的含锑尾砂和尾矿水外泄，严重污染了约346 km河道、17.13万m2农田以及部分区域的地下水，造成甘肃、四川、陕西3省的重大突发环境事件，直接经济损失达6 120.79万元；2008年9月8日，山西襄汾铁矿尾矿库发生溃坝引发泥石流，造成277人死亡、4人失踪、33人受伤，直接经济损失达9 619.2万元。因此，及时、有效地消除和控制尾矿库事故的诱发因素对下游生态环境和居民的生命财产安全极其重要。

1 尾矿库环境与安全现状

经初步统计，截至2014年底，我国共有尾矿库11 359座。其中，“三边库”466座，“头顶库”1451座，其环境、安全风险程度高；加之目前我国尾矿库企业管理较粗放，环境、安全意识薄弱，环保投入不足，且大多数尾矿库位置偏远，日常监管不到位，使大量隐患得不到及时有效的治理，易发生突发环境污染事件和安全事故[5]。

近年来，我国尾矿库突发环境事件频发，造成了极为严重的环境污染，尤其是水环境污染。据统计，2006—2012年我国环保部直接调度处理的尾矿库突发环境事件有52起(图1)。其中，有24起威胁饮用水源，占事件总数的46%。就区域分布而言，矿产资源丰富的陕西、河北和辽宁发生尾矿库突发环境事件的数量较高，分别达到10起、9起和6起，贵州、湖南和广西分别发生4起、4起和3起，甘肃、广东、湖北、陕西和云南各发生2起，河南、吉林、安徽、四川、浙江和黑龙江各发生1起；就矿物种类而言，涉及金属矿的尾矿库发生突发环境事件的数量远高于非金属矿，占事件总数的75%。

2001—2014年我国共发生90起尾矿库事故，造成368人死亡(图2)。总体来看，尾矿库事故数和死亡人数主要集中在2005—2008年，其事故数和死亡人数分别占总数的59%和93%。2008—2014年，由于“9·8”山西襄汾尾矿库溃坝事件的重大影响引起了政府的高度关注，安监和环保等七部门迅速开展了尾矿库综合整治行动，提高尾矿库日常监管工作水平，落实尾矿库安全生产和环境保护责任，加强隐患排查治理与管控，尾矿库事故数和死亡人数得到了合理控制。可见，我国尾矿库环保、安全形势仍不容乐观。

图1 2006—2012年我国环保部直接调度处理的尾矿库突发环境事件统计

2 诱发因素

我国尾矿库环境污染事件和安全事故的诱发因素可以分为自然因素、人为因素和管理因素。

图2 2001—2014年我国尾矿库安全事故统计

2.1 自然因素

强降雨、地震等自然因素是尾矿库环境污染事件和安全事故发生的重要原因。强降雨的影响主要是渗透破坏和洪水漫顶。进入库区的雨水增加了尾砂孔隙水压力和渗透力，导致坝体材料黏聚力减弱，发生渗透破坏，甚至洪水漫顶[6]。

统计资料表明，我国尾矿坝大多采用上游式，但上游式尾矿坝抗震能力最弱，致使我国尾矿库事故发生的可能性进一步增加[7-8]。地震使坝体内饱和松散粒料产生的孔隙压力增大，尾砂部分或整体液化，导致坝体变形、深层失稳或严重沉陷。

2.2 人为因素

2.2.1 选址不合理

合理的设计方案是保证尾矿库安全经济运行的基础，尾矿库的选址尤为重要。我国大部分尾矿库选址布局不合理，分布在饮用水水源保护区、自然保护区、人口聚集区等敏感区的上游且距敏感区较近，严重威胁着区域生态环境和居民生命财产安全。湖南部分尾矿库下游10 km范围内有集中式饮用水源地；甘肃部分山谷型尾矿库位于村庄上游，且距村庄仅350 m。尾矿库一旦发生泄漏、溃坝等事故，将对下游40倍(平地型)或80倍(山谷型和傍山型)坝高范围产生影响[9]。据统计，自新中国成立以来，“头顶库”发生21起溃坝事故，其中重特大事故13起，造成707人死亡。

2.2.2 坝坡过陡

堆积坝坝坡过陡会降低坝体的抗滑稳定系数，进而引起尾矿坝整体滑移，发生溃坝。李全明等[10]研究发现，擅自加高坝体、改变坡比会降低坝体的稳定性，当坝高和坡角达到临界值时，坝体瞬间失稳。倪旭等[11]研究发现，尾矿坝外坡比越大，对下游坝体的冲击侵蚀就越大。引起我国尾矿库坝坡过陡的人为因素主要是设计施工不当和企业的违规生产。其中，设计施工方面包括设计坝坡过陡和参考类比工程的误差等。

2.2.3 渗透破坏

当坝基或坝体存在渗漏通道且实际坡降大于坝体抗渗能力时，将发生渗透破坏。坝基发生渗透时，尾砂中的污染物向下渗漏污染地下水，经过迁移转化污染周边土壤和大气环境，还极易引起坝基沉陷，导致坝体失稳。坝体发生渗透时，主要表现为管涌，若应急处置无效，坝体失稳发生溃坝。引起渗透破坏的人为因素主要是勘察、设计和施工，包括未对坝下的断层和破碎带进行勘察，未设计反滤防护层，清基不彻底、埋管与坝体结合处处理不妥当和表层雨水输送系统的施工质量不合格。

2.2.4 洪水漫顶

当尾矿库调洪库容不足、排洪设施断面过小或堵塞以及应急措施不当时将发生洪水漫顶，坝体稳定性降低而发生溃坝。引起洪水漫顶的人为因素是设计、施工和周边环境，包括排水沟、截洪沟等排洪设施设计断面过小，排水井等排洪设施施工质量不合格，库区上游的泥石流或其他水库的溃坝。

2.3 管理因素

尾矿库企业是环境风险防范的责任主体，各级安全监管和环境保护等部门是尾矿库安全生产的监督管理部门，企业和相关部门以及相关部门之间的协同配合可以有效地消除各种环境污染事件和安全事故，最大程度地减小尾矿库对环境和周边居民造成的危害。而我国尾矿库企业环保和安全意识淡薄，不重视尾矿库的日常维护，对出现的隐患置之不理；监管部门责任落实不到位，执法力度不严，未及时督促企业对隐患进行治理。如部分尾矿库干滩面尾砂覆土较薄或直接暴露在外，未因地制宜进行植被恢复或覆盖砂石等材料，这种情况下若遇雨雪或刮风天气，尾砂中的重金属、絮凝剂等污染物易进入周边土壤、大气和水体，造成环境污染。

3 对 策

(1)对于新建尾矿库，要避开环境敏感区和人口聚集区，从源头上控制尾矿库环境和安全风险；对于闭库尾矿库，必须选择有资质的单位进行设计，封堵原排洪系统，新建排洪设施，并将滩面设计成顺坡度，尽可能实现零存水，保证尾矿库长期安全稳定；对于未经正规设计的尾矿库，应尽快完成尾矿库总库容、排洪系统以及最大堆积高度等基本参数的设计，从而对存在的隐患提出整治方案。

(2)尾矿库的新建、整治和闭库任一环节都应选择具有相应资质的施工单位，并加强对尾矿库施工质量的监督，保证工程质量。

(3)优化产业布局，积极开展尾矿综合利用工作，发展绿色矿业，从源头上解决尾矿库的环保、安全问题。

(4)加强教育培训，提高企业主体的环保和安全意识，进而加强企业对尾矿库的日常监测和管理，对出现的各种隐患及时治理，最大化减小尾矿库造成的危害。

(5)各级安全监管局、发展改革委、国土资源局和环境保护局等部门加强协同配合，各司其职，根据“谁发证、谁负责”、“谁审批、谁负责”和责权一致原则，依法监管，落实尾矿库企业的主体责任和政府监管责任；加强部门协调，联合执法，对存在隐患的尾矿库限期整改，直至安全达标。

4 结 论

尾矿库作为矿产资源开发的必要设施，在发挥其重要功能的同时，也存在污染环境和威胁人民生命财产安全的风险。任何一起尾矿库事故的发生，都有其确切的原因，并受人为因素、管理因素和自然因素的综合影响。因此，只要在尾矿库建设、运行和闭库的各个环节都严格遵守相关准则和规范，及时发现隐患，并针对隐患制定出科学合理的应对措施，就能有效避免尾矿库事故的发生。