張其國，張中儉，丁繼新

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.北京中色資源環(huán)境工程股份有限公司，北京 100012)

尾礦庫是筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的、用于貯存金屬非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦或工業(yè)廢渣的場所，是礦山選礦企業(yè)的重要組成部分[1-2]。在自然和人為因素的影響下，尾礦庫存在一定的安全隱患，對庫區(qū)下游的設(shè)施、環(huán)境等構(gòu)成威脅[3-5]。根據(jù)礦山尾礦庫管理的相關(guān)規(guī)定，需要定期對尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行評價(jià)。

目前，尾礦庫安全現(xiàn)狀的評價(jià)方法主要分為定性和定量評價(jià)方法。如：張成[6]采用安全檢查表法和技術(shù)分析論證法對四川省會(huì)理縣黎溪區(qū)鐵礦尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行了定性和定量評價(jià)；鄭欣等[7]將集對分析理論應(yīng)用于尾礦庫的安全評價(jià)中；董龍洋等[8]將證據(jù)理論應(yīng)用于尾礦庫的安全評價(jià)，以解決各種因素指標(biāo)之間的不確定性問題；楊澤等[9]在尾礦庫安全評價(jià)二級指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用基于SPA的模糊聚類法求得三級指標(biāo)的權(quán)重，建立了定量的尾礦庫安全綜合評價(jià)方法；許月等[10]在云模型理論的基礎(chǔ)上，提出了運(yùn)用三角模糊理論對尾礦庫安全程度進(jìn)行定量評價(jià)的方法。

作為一種定性評價(jià)方法，安全檢查表法因操作方便、評價(jià)過程及結(jié)果直觀而應(yīng)用廣泛。安全檢查表法主要是根據(jù)相關(guān)法規(guī)、規(guī)范等列出檢查項(xiàng)目，并進(jìn)行現(xiàn)場考察，以確定該檢查項(xiàng)目是否符合相關(guān)要求[11]。但是，該方法的評價(jià)結(jié)果不能定量化，且不同尾礦庫的評價(jià)結(jié)果無法進(jìn)行比較。為了使評價(jià)結(jié)果定量化，有學(xué)者對安全檢查表法進(jìn)行了改進(jìn)。比如：在煤礦安全評價(jià)中，張嘉勇等[12]、孫建先等[13]分別運(yùn)用事故樹理論對危險(xiǎn)因素的危險(xiǎn)度進(jìn)行劃分，再通過計(jì)算得出整個(gè)礦井的危險(xiǎn)等級，提出了一種安全檢查表的數(shù)據(jù)處理方法；楊茂華等[14]以燃?xì)夤艿罏槔捎每鄯种菩问绞拱踩珯z查表法成為一種半定量的指數(shù)安全評估方法；曹俊陽等[15]在安全檢查表的基礎(chǔ)上進(jìn)行賦分，并利用模糊決策法對露天爆破中的不安全因素進(jìn)行權(quán)重劃分，提出了一種定性和定量相結(jié)合的露天爆破安全評價(jià)方法；呂庭剛[16]針對云南正在運(yùn)行的某尾礦庫編制了相應(yīng)的安全檢查表，并對表中檢查項(xiàng)目賦予不同的分值，通過尾礦庫總得分(總分100分)對其安全現(xiàn)狀進(jìn)行了定量評價(jià)。

上述對安全檢查表法改進(jìn)的研究中，均是在對表中檢查項(xiàng)目賦分的基礎(chǔ)上，通過不同的方式對檢查項(xiàng)目及評價(jià)單元進(jìn)行權(quán)重的劃分來達(dá)到定量評價(jià)的目的。但這些方法對檢查項(xiàng)目的賦值未提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且其賦值也會(huì)受到檢查項(xiàng)目數(shù)量的影響。鑒于此，本文提出了一種改進(jìn)的安全檢查表法，用于尾礦庫安全現(xiàn)狀的定量評價(jià)與分析。即：根據(jù)尾礦庫現(xiàn)場調(diào)查的實(shí)際情況，利用改進(jìn)的安全檢查表法計(jì)算尾礦庫各評價(jià)單元的得分率和尾礦庫的總得分率，并根據(jù)尾礦庫的總得分率對尾礦庫安全現(xiàn)狀進(jìn)行分級和對比。最后，運(yùn)用上述改進(jìn)的安全檢查表法，對北京市懷柔區(qū)8座閉庫尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行定量評價(jià)，以驗(yàn)證該方法的可行性和有效性。

1 改進(jìn)的安全檢查表法

1. 1 評價(jià)單元的劃分

由于不同的尾礦庫所處的使用階段不同，其劃分的評價(jià)單元也會(huì)有所差別。本文以閉庫尾礦庫為例，利用改進(jìn)的安全檢查表法對尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行定量評價(jià)。閉庫尾礦庫主要存在的安全問題是庫區(qū)周邊的地質(zhì)災(zāi)害及人為活動(dòng)、尾礦庫壩體的損壞及其穩(wěn)定性、排洪系統(tǒng)的排洪能力是否正常、閉庫設(shè)計(jì)及施工是否正規(guī)、對尾礦庫的安全管理是否到位等[2-4]。根據(jù)閉庫尾礦庫的特點(diǎn)，可以將其劃分為以下4個(gè)評價(jià)單元：尾礦庫庫址及周邊環(huán)境單元、尾礦庫壩體單元、尾礦庫排洪系統(tǒng)單元和尾礦庫安全管理單元。

參考有關(guān)文獻(xiàn)[17-18]中對國內(nèi)外尾礦庫事故發(fā)生原因的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)尾礦庫易出現(xiàn)事故原因的頻率以及閉庫尾礦庫的特點(diǎn)，分析各評價(jià)單元在閉庫尾礦庫安全穩(wěn)定中的危險(xiǎn)程度，由專家打分法確定各評價(jià)單元的權(quán)重系數(shù)。閉庫尾礦庫中各評價(jià)單元所占的權(quán)重為：尾礦庫庫址及周邊環(huán)境單元0.15；尾礦庫壩體單元0.35；尾礦庫排洪系統(tǒng)單元0.30；尾礦庫安全管理單元0.20。

1. 2 評價(jià)單元的安全檢查表

根據(jù)《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》(AQ 2006—2005)(以下簡稱《技術(shù)規(guī)程》)、《尾礦設(shè)施施工及驗(yàn)收規(guī)程》(YS 5418—95)(以下簡稱《驗(yàn)收規(guī)程》)和《金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范——尾礦庫實(shí)施指南》(AQ/T 2050.4—2016)(以下簡稱《指南》)等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對閉庫尾礦庫各評價(jià)單元列出相關(guān)檢查項(xiàng)目并編制成安全檢查表。根據(jù)檢查項(xiàng)目對尾礦庫安全穩(wěn)定的影響程度大小，將檢查項(xiàng)目的評分標(biāo)準(zhǔn)劃分為3個(gè)等級，詳見表1。

表1 安全檢查表中檢查項(xiàng)目的影響程度判別標(biāo)準(zhǔn)及賦值

在表1的可判分值中，“0-1-2-3”、“0-1-3-5”、“0-2-5-7”為該項(xiàng)判分的可選分值，每一可判分值中，第一、二、三、四個(gè)分值分別表示該項(xiàng)檢查項(xiàng)目的實(shí)際情況不合格、低于標(biāo)準(zhǔn)較多、稍低于標(biāo)準(zhǔn)、符合標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場調(diào)查中，根據(jù)每個(gè)檢查項(xiàng)目的實(shí)際情況與相關(guān)規(guī)范或規(guī)程中要求的符合情況對該檢查項(xiàng)目賦予相應(yīng)的分值。

將若干檢查項(xiàng)目組合編制成相應(yīng)評價(jià)單元的安全檢查表，并由專家根據(jù)每一項(xiàng)檢查項(xiàng)目對尾礦庫安全的影響程度進(jìn)行打分或劃分等級，最后綜合專家們的意見并確定各檢查項(xiàng)目的可判分?jǐn)?shù)。尾礦庫庫址及周邊環(huán)境單元、尾礦庫壩體單元、尾礦庫排洪系統(tǒng)單元、尾礦庫安全管理單元的安全檢查表分別見表2至表5。

表2 尾礦庫庫址及周邊環(huán)境單元安全檢查表

1. 3 尾礦庫安全現(xiàn)狀的定量評價(jià)

根據(jù)尾礦庫設(shè)計(jì)、監(jiān)測等方面的資料和現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果，按照上述各評價(jià)單元的安全檢查表對尾礦庫各評價(jià)單元進(jìn)行檢查和評分。由于不同的尾礦庫所處的狀態(tài)不同，所劃分的評價(jià)單元及其檢查項(xiàng)目也有差別，故各評價(jià)單元的得分和尾礦庫的總得分也不同。若直接利用得分作為指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，不利于各尾礦庫間及各評價(jià)單元間的比較，也不利于尾礦庫安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。本文對各評價(jià)單元的得分進(jìn)行歸一化處理，采用百分比的形式，將各評價(jià)單元的實(shí)際得分與其總得分的比值作為該評價(jià)單元的得分率；各評價(jià)單元的得分率乘以相應(yīng)的權(quán)重，再相加得到該尾礦庫的總得分率。具體計(jì)算如下。

表3 尾礦庫壩體單元安全檢查表

1.3.1 計(jì)算得分率

將上述各評價(jià)單元安全檢查表中，各檢查項(xiàng)目尾礦庫的總得分率M為各評價(jià)單元的得分率乘以該評價(jià)單元的權(quán)重系數(shù)之和，其計(jì)算公式為

表4 尾礦庫排洪系統(tǒng)單元安全檢查表

實(shí)際得分的總和除以可判分?jǐn)?shù)最大值的總和，即可得到該評價(jià)單元的得分率mi，其計(jì)算公式為

(1)

式中：mi為評價(jià)單元i的得分率；i為第i個(gè)評價(jià)單元；j為各評價(jià)單元的安全檢查表中第j個(gè)檢查項(xiàng)目；ni為評價(jià)單元i中檢查項(xiàng)目的數(shù)目；nij為評價(jià)單元i中檢查項(xiàng)目j的得分；nijmax為評價(jià)單元i中檢查項(xiàng)目j的可判分?jǐn)?shù)的最高值。

(2)

式中：M為尾礦庫的總得分率；ki為評價(jià)單元i的權(quán)重系數(shù)；m為所劃分的評價(jià)單元數(shù)目。

1.3.2 定量評價(jià)

參照《技術(shù)規(guī)程》中的尾礦庫安全度分類，并根據(jù)由公式(2)計(jì)算的尾礦庫的總得分率M，進(jìn)而對尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行定量評價(jià)。具體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)M<60%時(shí),為危庫；當(dāng)60%≤M<75%時(shí)，為險(xiǎn)庫；當(dāng)75%≤M<85%時(shí)，為病庫；當(dāng)M≥85%時(shí)，為正常庫。

表5 尾礦庫安全管理單元安全檢查表

對尾礦庫各評價(jià)單元的得分率進(jìn)行比較與分析，可方便地找出該尾礦庫的安全隱患，且便于有針對性地對其進(jìn)行治理。如果某一地區(qū)有多個(gè)尾礦庫，還可以比較這些尾礦庫的得分率，對比各尾礦庫的安全現(xiàn)狀，使治理資金得到更為合理的分配。

2 實(shí)例應(yīng)用與分析

截止2017年下半年，北京市懷柔區(qū)有8座尾礦庫，均處于閉庫狀態(tài)。其中，前安嶺尾礦庫和湯河口尾礦庫均為鐵礦尾礦庫，庫容分別為230萬m3、110萬m3；其余6座為金礦尾礦庫，除京都黃金尾礦庫庫容為46.4萬m3外，其他5座尾礦庫庫容均小于16萬m3。此外，除了大蒲池溝尾礦庫外，其他尾礦庫下游均有居民區(qū)、公路或河流；前安嶺尾礦庫和京都黃金尾礦庫庫區(qū)周邊巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，存在崩塌隱患；湯河口尾礦庫由于回采使排洪系統(tǒng)遭到破壞，其他尾礦庫的排水系統(tǒng)也存在不同程度的開裂、淤堵現(xiàn)象；除前安嶺尾礦庫外，其他尾礦庫均無浸潤線觀測設(shè)施及其他輔助設(shè)施。懷柔區(qū)各尾礦庫建設(shè)資料由于時(shí)間長、前期存檔不及時(shí)和完善等原因，造成了一些設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量評估報(bào)告等資料的缺失。

通過對北京市懷柔區(qū)8座閉庫尾礦庫進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，利用改進(jìn)的安全檢查表法對各評價(jià)單元分別進(jìn)行了安全評價(jià)，并根據(jù)檢查項(xiàng)目所賦分值，由公式(1)計(jì)算得到各評價(jià)單元的得分率，再根據(jù)各評價(jià)單元的得分率及其權(quán)重由公式(2)計(jì)算得到各尾礦庫的總得分率。表6給出了北京市懷柔區(qū)8座閉庫尾礦庫各評價(jià)單元的得分率和總得分率。

表6 北京市懷柔區(qū)8座閉庫尾礦庫各評價(jià)單元的得分率和總得分率

由表6中各尾礦庫的總得分率可知，湯河口尾礦庫屬于險(xiǎn)庫(總得分率在60%～75%之間)，前安嶺、大蒲池溝和京都黃金尾礦庫屬于正常庫(總得分率大于85%)，其他4座尾礦庫屬于病庫(總得分率在75%～85%之間)。

此外，由表6中各尾礦庫各評價(jià)單元的得分率可以看出：①尾礦庫壩體評價(jià)單元和排洪系統(tǒng)評價(jià)單元的得分率較高，但湯河口尾礦庫由于回采過程中破壞了排洪系統(tǒng)，且未修建臨時(shí)排洪系統(tǒng)，存在較大的安全隱患，因此其排洪系統(tǒng)評價(jià)單元的得分率較低；②尾礦庫庫址及周邊環(huán)境評價(jià)單元(除大蒲池溝尾礦庫外)和安全管理評價(jià)單元(除前安嶺尾礦庫和京都黃金尾礦庫有管理人員負(fù)責(zé)外)的得分率較低，前者是由于各尾礦庫下游有村莊、公路等，易受到尾礦庫的威脅，后者是由于各尾礦庫缺乏專業(yè)的管理。

據(jù)此，建議在選擇尾礦庫庫址時(shí)要遠(yuǎn)離居民、水源以及重要設(shè)施等，并加強(qiáng)對閉庫尾礦庫的安全管理及檔案管理。另外，針對湯河口尾礦庫建議按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行回采，并注意回采過程中保證尾礦庫排洪系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

綜上所述，根據(jù)各尾礦庫、各評價(jià)單元的得分率可以快速地發(fā)現(xiàn)尾礦庫存在的安全隱患，說明改進(jìn)的安全檢查表法能夠較好地對尾礦庫的安全現(xiàn)狀做出有效、定量的評價(jià)，通過定量比較各尾礦庫及其各評價(jià)單元的安全性，有利于政府或企業(yè)在制定尾礦庫治理方案時(shí)，合理地安排治理重心和分配治理資金。

3 結(jié) 論

本文提出了一種改進(jìn)的安全檢查表法，可用于尾礦庫安全現(xiàn)狀的定量評價(jià)與分析。該方法先根據(jù)尾礦庫的特點(diǎn)劃分評價(jià)單元并賦權(quán)重；然后通過列舉各評價(jià)單元的檢查項(xiàng)目編制安全檢查表，并根據(jù)每個(gè)檢查項(xiàng)目的影響程度確定其可判分值；最后根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查對尾礦庫的各檢查項(xiàng)目進(jìn)行賦分，并計(jì)算尾礦庫各評價(jià)單元的得分率和尾礦庫的總得分率，根據(jù)尾礦庫的總得分率和尾礦庫各評價(jià)單元的得分率可定量地評價(jià)其安全性并快速地找到尾礦庫存在的安全隱患，有利于相關(guān)部門合理安排治理重心和分配治理資金。應(yīng)用改進(jìn)的安全檢查表法對北京市懷柔區(qū)8座閉庫尾礦庫的安全現(xiàn)狀進(jìn)行了定量評價(jià)，從而驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。該方法簡單直接、操作方便，可以快速地得出定量的評價(jià)結(jié)果。通過調(diào)整評價(jià)單元及檢查項(xiàng)目，該方法可應(yīng)用于運(yùn)行或閉庫尾礦庫的安全現(xiàn)狀評價(jià)。