基于改进的安全检查表法的尾矿库安全现状定量评价

张其国，张中俭，丁继新

(1.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083；2.北京中色资源环境工程股份有限公司，北京 100012)

尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的、用于贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或工业废渣的场所，是矿山选矿企业的重要组成部分[1-2]。在自然和人为因素的影响下，尾矿库存在一定的安全隐患，对库区下游的设施、环境等构成威胁[3-5]。根据矿山尾矿库管理的相关规定，需要定期对尾矿库的安全现状进行评价。

目前，尾矿库安全现状的评价方法主要分为定性和定量评价方法。如：张成[6]采用安全检查表法和技术分析论证法对四川省会理县黎溪区铁矿尾矿库的安全现状进行了定性和定量评价；郑欣等[7]将集对分析理论应用于尾矿库的安全评价中；董龙洋等[8]将证据理论应用于尾矿库的安全评价，以解决各种因素指标之间的不确定性问题；杨泽等[9]在尾矿库安全评价二级指标的基础上，利用基于SPA的模糊聚类法求得三级指标的权重，建立了定量的尾矿库安全综合评价方法；许月等[10]在云模型理论的基础上，提出了运用三角模糊理论对尾矿库安全程度进行定量评价的方法。

作为一种定性评价方法，安全检查表法因操作方便、评价过程及结果直观而应用广泛。安全检查表法主要是根据相关法规、规范等列出检查项目，并进行现场考察，以确定该检查项目是否符合相关要求[11]。但是，该方法的评价结果不能定量化，且不同尾矿库的评价结果无法进行比较。为了使评价结果定量化，有学者对安全检查表法进行了改进。比如：在煤矿安全评价中，张嘉勇等[12]、孙建先等[13]分别运用事故树理论对危险因素的危险度进行划分，再通过计算得出整个矿井的危险等级，提出了一种安全检查表的数据处理方法；杨茂华等[14]以燃气管道为例，采用扣分制形式使安全检查表法成为一种半定量的指数安全评估方法；曹俊阳等[15]在安全检查表的基础上进行赋分，并利用模糊决策法对露天爆破中的不安全因素进行权重划分，提出了一种定性和定量相结合的露天爆破安全评价方法；吕庭刚[16]针对云南正在运行的某尾矿库编制了相应的安全检查表，并对表中检查项目赋予不同的分值，通过尾矿库总得分(总分100分)对其安全现状进行了定量评价。

上述对安全检查表法改进的研究中，均是在对表中检查项目赋分的基础上，通过不同的方式对检查项目及评价单元进行权重的划分来达到定量评价的目的。但这些方法对检查项目的赋值未提出统一的标准，且其赋值也会受到检查项目数量的影响。鉴于此，本文提出了一种改进的安全检查表法，用于尾矿库安全现状的定量评价与分析。即：根据尾矿库现场调查的实际情况，利用改进的安全检查表法计算尾矿库各评价单元的得分率和尾矿库的总得分率，并根据尾矿库的总得分率对尾矿库安全现状进行分级和对比。最后，运用上述改进的安全检查表法，对北京市怀柔区8座闭库尾矿库的安全现状进行定量评价，以验证该方法的可行性和有效性。

1 改进的安全检查表法

1. 1 评价单元的划分

由于不同的尾矿库所处的使用阶段不同，其划分的评价单元也会有所差别。本文以闭库尾矿库为例，利用改进的安全检查表法对尾矿库的安全现状进行定量评价。闭库尾矿库主要存在的安全问题是库区周边的地质灾害及人为活动、尾矿库坝体的损坏及其稳定性、排洪系统的排洪能力是否正常、闭库设计及施工是否正规、对尾矿库的安全管理是否到位等[2-4]。根据闭库尾矿库的特点，可以将其划分为以下4个评价单元：尾矿库库址及周边环境单元、尾矿库坝体单元、尾矿库排洪系统单元和尾矿库安全管理单元。

参考有关文献[17-18]中对国内外尾矿库事故发生原因的统计，根据尾矿库易出现事故原因的频率以及闭库尾矿库的特点，分析各评价单元在闭库尾矿库安全稳定中的危险程度，由专家打分法确定各评价单元的权重系数。闭库尾矿库中各评价单元所占的权重为：尾矿库库址及周边环境单元0.15；尾矿库坝体单元0.35；尾矿库排洪系统单元0.30；尾矿库安全管理单元0.20。

1. 2 评价单元的安全检查表

根据《尾矿库安全技术规程》(AQ 2006—2005)(以下简称《技术规程》)、《尾矿设施施工及验收规程》(YS 5418—95)(以下简称《验收规程》)和《金属非金属矿山安全标准化规范——尾矿库实施指南》(AQ/T 2050.4—2016)(以下简称《指南》)等规范和标准，对闭库尾矿库各评价单元列出相关检查项目并编制成安全检查表。根据检查项目对尾矿库安全稳定的影响程度大小，将检查项目的评分标准划分为3个等级，详见表1。

表1 安全检查表中检查项目的影响程度判别标准及赋值

在表1的可判分值中，“0-1-2-3”、“0-1-3-5”、“0-2-5-7”为该项判分的可选分值，每一可判分值中，第一、二、三、四个分值分别表示该项检查项目的实际情况不合格、低于标准较多、稍低于标准、符合标准。现场调查中，根据每个检查项目的实际情况与相关规范或规程中要求的符合情况对该检查项目赋予相应的分值。

将若干检查项目组合编制成相应评价单元的安全检查表，并由专家根据每一项检查项目对尾矿库安全的影响程度进行打分或划分等级，最后综合专家们的意见并确定各检查项目的可判分数。尾矿库库址及周边环境单元、尾矿库坝体单元、尾矿库排洪系统单元、尾矿库安全管理单元的安全检查表分别见表2至表5。

表2 尾矿库库址及周边环境单元安全检查表

1. 3 尾矿库安全现状的定量评价

根据尾矿库设计、监测等方面的资料和现场调查的结果，按照上述各评价单元的安全检查表对尾矿库各评价单元进行检查和评分。由于不同的尾矿库所处的状态不同，所划分的评价单元及其检查项目也有差别，故各评价单元的得分和尾矿库的总得分也不同。若直接利用得分作为指标进行评价，不利于各尾矿库间及各评价单元间的比较，也不利于尾矿库安全评价标准的统一。本文对各评价单元的得分进行归一化处理，采用百分比的形式，将各评价单元的实际得分与其总得分的比值作为该评价单元的得分率；各评价单元的得分率乘以相应的权重，再相加得到该尾矿库的总得分率。具体计算如下。

表3 尾矿库坝体单元安全检查表

1.3.1 计算得分率

将上述各评价单元安全检查表中，各检查项目尾矿库的总得分率M为各评价单元的得分率乘以该评价单元的权重系数之和，其计算公式为

表4 尾矿库排洪系统单元安全检查表

实际得分的总和除以可判分数最大值的总和，即可得到该评价单元的得分率mi，其计算公式为

(1)

式中：mi为评价单元i的得分率；i为第i个评价单元；j为各评价单元的安全检查表中第j个检查项目；ni为评价单元i中检查项目的数目；nij为评价单元i中检查项目j的得分；nijmax为评价单元i中检查项目j的可判分数的最高值。

(2)

式中：M为尾矿库的总得分率；ki为评价单元i的权重系数；m为所划分的评价单元数目。

1.3.2 定量评价

参照《技术规程》中的尾矿库安全度分类，并根据由公式(2)计算的尾矿库的总得分率M，进而对尾矿库的安全现状进行定量评价。具体评价标准为：当M<60%时,为危库；当60%≤M<75%时，为险库；当75%≤M<85%时，为病库；当M≥85%时，为正常库。

表5 尾矿库安全管理单元安全检查表

对尾矿库各评价单元的得分率进行比较与分析，可方便地找出该尾矿库的安全隐患，且便于有针对性地对其进行治理。如果某一地区有多个尾矿库，还可以比较这些尾矿库的得分率，对比各尾矿库的安全现状，使治理资金得到更为合理的分配。

2 实例应用与分析

截止2017年下半年，北京市怀柔区有8座尾矿库，均处于闭库状态。其中，前安岭尾矿库和汤河口尾矿库均为铁矿尾矿库，库容分别为230万m3、110万m3；其余6座为金矿尾矿库，除京都黄金尾矿库库容为46.4万m3外，其他5座尾矿库库容均小于16万m3。此外，除了大蒲池沟尾矿库外，其他尾矿库下游均有居民区、公路或河流；前安岭尾矿库和京都黄金尾矿库库区周边岩体节理、裂隙发育，存在崩塌隐患；汤河口尾矿库由于回采使排洪系统遭到破坏，其他尾矿库的排水系统也存在不同程度的开裂、淤堵现象；除前安岭尾矿库外，其他尾矿库均无浸润线观测设施及其他辅助设施。怀柔区各尾矿库建设资料由于时间长、前期存档不及时和完善等原因，造成了一些设计、施工和质量评估报告等资料的缺失。

通过对北京市怀柔区8座闭库尾矿库进行现场调查，利用改进的安全检查表法对各评价单元分别进行了安全评价，并根据检查项目所赋分值，由公式(1)计算得到各评价单元的得分率，再根据各评价单元的得分率及其权重由公式(2)计算得到各尾矿库的总得分率。表6给出了北京市怀柔区8座闭库尾矿库各评价单元的得分率和总得分率。

表6 北京市怀柔区8座闭库尾矿库各评价单元的得分率和总得分率

由表6中各尾矿库的总得分率可知，汤河口尾矿库属于险库(总得分率在60%～75%之间)，前安岭、大蒲池沟和京都黄金尾矿库属于正常库(总得分率大于85%)，其他4座尾矿库属于病库(总得分率在75%～85%之间)。

此外，由表6中各尾矿库各评价单元的得分率可以看出：①尾矿库坝体评价单元和排洪系统评价单元的得分率较高，但汤河口尾矿库由于回采过程中破坏了排洪系统，且未修建临时排洪系统，存在较大的安全隐患，因此其排洪系统评价单元的得分率较低；②尾矿库库址及周边环境评价单元(除大蒲池沟尾矿库外)和安全管理评价单元(除前安岭尾矿库和京都黄金尾矿库有管理人员负责外)的得分率较低，前者是由于各尾矿库下游有村庄、公路等，易受到尾矿库的威胁，后者是由于各尾矿库缺乏专业的管理。

据此，建议在选择尾矿库库址时要远离居民、水源以及重要设施等，并加强对闭库尾矿库的安全管理及档案管理。另外，针对汤河口尾矿库建议按照设计方案进行回采，并注意回采过程中保证尾矿库排洪系统的正常运行。

综上所述，根据各尾矿库、各评价单元的得分率可以快速地发现尾矿库存在的安全隐患，说明改进的安全检查表法能够较好地对尾矿库的安全现状做出有效、定量的评价，通过定量比较各尾矿库及其各评价单元的安全性，有利于政府或企业在制定尾矿库治理方案时，合理地安排治理重心和分配治理资金。

3 结 论

本文提出了一种改进的安全检查表法，可用于尾矿库安全现状的定量评价与分析。该方法先根据尾矿库的特点划分评价单元并赋权重；然后通过列举各评价单元的检查项目编制安全检查表，并根据每个检查项目的影响程度确定其可判分值；最后根据现场调查对尾矿库的各检查项目进行赋分，并计算尾矿库各评价单元的得分率和尾矿库的总得分率，根据尾矿库的总得分率和尾矿库各评价单元的得分率可定量地评价其安全性并快速地找到尾矿库存在的安全隐患，有利于相关部门合理安排治理重心和分配治理资金。应用改进的安全检查表法对北京市怀柔区8座闭库尾矿库的安全现状进行了定量评价，从而验证了该方法的可行性和有效性。该方法简单直接、操作方便，可以快速地得出定量的评价结果。通过调整评价单元及检查项目，该方法可应用于运行或闭库尾矿库的安全现状评价。