彭樂(lè)平 賀 義

(1.廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院；2.湖北省地質(zhì)局第二地質(zhì)大隊(duì))

排土場(chǎng)又稱廢石場(chǎng)，是礦山采礦排棄物集中堆放的場(chǎng)所。排土場(chǎng)是一種巨型人工松散堆墊體,存在嚴(yán)重的安全隱患。滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)傷害是排土場(chǎng)四大災(zāi)害類型。露天礦山排土場(chǎng)事故時(shí)有發(fā)生，排土場(chǎng)的安全不僅影響到礦山的正常生產(chǎn),也將使礦山蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，很多專家學(xué)者對(duì)排土場(chǎng)安全問(wèn)題進(jìn)行了研究，但對(duì)于排土場(chǎng)安全隱患排查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的系統(tǒng)性研究還很少。本文采用排土場(chǎng)安全度分級(jí)及事故樹分析方法[1]，結(jié)合排土場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，得出排土場(chǎng)安全隱患風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并提出隱患治理和防控措施，建立一套較為完整的礦山排土場(chǎng)隱患排查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，為加強(qiáng)礦山排土場(chǎng)安全管理與監(jiān)督提供可靠的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

某排土場(chǎng)設(shè)計(jì)容量為6.89萬(wàn)m3，排土標(biāo)高為+20～+35 m，排土臺(tái)階高度為5 m，安全平臺(tái)寬度為2 m，排土坡面角≤35°，總邊坡角≤31°。現(xiàn)場(chǎng)排土場(chǎng)堆排量不大，堆排物性質(zhì)為土石混合物，第四系剝離土比例較大，現(xiàn)場(chǎng)堆置高度約15 m，中間無(wú)安全平臺(tái)。排土場(chǎng)坡腳分散分布著一些塊石，坡腳未見任何警示標(biāo)志。排土場(chǎng)未設(shè)置擋土壩，堆排前，并未做根基雜草清理。排土場(chǎng)外無(wú)截排水溝，亦無(wú)明顯的場(chǎng)內(nèi)排水溝，場(chǎng)內(nèi)匯水直接沖刷排土場(chǎng)坡面，現(xiàn)場(chǎng)看到數(shù)個(gè)沖刷后形成的溝壑。排土場(chǎng)下游為不規(guī)則的沉淀池及構(gòu)筑物，排土場(chǎng)坡腳至構(gòu)筑物的距離約100 m，排土場(chǎng)坡腳約150 m外有一條鄉(xiāng)村公路通過(guò)。排土場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)見圖1～圖4。

圖1 排土場(chǎng)總體堆排情況

圖2 排土場(chǎng)坡面沖刷溝壑

圖3 排土場(chǎng)上部平臺(tái)及上游坡面

2 事故隱患分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

成立礦山排土場(chǎng)事故隱患排查治理與風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目組，根據(jù)安全管理，設(shè)計(jì)、施工及安全評(píng)價(jià)，排土作業(yè)，防洪防震，排土場(chǎng)周邊環(huán)境，攔擋設(shè)施及水處理，排土場(chǎng)監(jiān)測(cè)、檢查及記錄7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查單元及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定《礦山排土場(chǎng)事故隱患調(diào)查表》及工作計(jì)劃，對(duì)選定的礦山排土場(chǎng)展開現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析排土場(chǎng)存在的安全隱患，確定排土場(chǎng)的安全度，之后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查內(nèi)容歸納總結(jié)，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，分析存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策措施及建議。

圖4 排土場(chǎng)下游構(gòu)筑物

2.1 安全度分級(jí)方法

參考相關(guān)規(guī)程關(guān)于排土場(chǎng)安全度的等級(jí)分類，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，將排土場(chǎng)安全度分為危險(xiǎn)級(jí)、病級(jí)和正常級(jí)3種，見表1。

表1 排土場(chǎng)安全度等級(jí)劃分

2.2 排土場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估辦法

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，排土場(chǎng)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)歸納為滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)傷害[2]。

風(fēng)險(xiǎn)分析包括發(fā)生可能性和后果嚴(yán)重性兩部分。風(fēng)險(xiǎn)分析采用定性、定量或定性定量相結(jié)合等方式進(jìn)行計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)采取風(fēng)險(xiǎn)矩陣法，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)原則上分為紅、橙、黃、藍(lán)4個(gè)等級(jí)，其中，紅色代表最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2.2.1 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性

采用事故樹分析法[1]分析發(fā)生以上4種災(zāi)害的誘發(fā)因素，結(jié)合排土場(chǎng)的堆排現(xiàn)狀，分別以滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)傷害四種災(zāi)害發(fā)生的可能性進(jìn)行分析。事故樹分析是從要分析的特定事故或故障(頂上事件)開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因(底事件)為止。排土場(chǎng)事故樹見圖5。

針對(duì)排土場(chǎng)事故樹，運(yùn)用布爾代數(shù)法求算4種事故最小割集。

滑坡事故最小割集計(jì)算如下：

T1=A1×X8

=(X1+B1)×X8

=[X1+C1×C2×X7]×X8

=[X1+(X1+X2+X3)×(X5+D1)×X7]×X8

=[X1+(X1+X2+X3)×(X5+X4×X6)×X7]×X8

=X1X8+X2X4X6X7X8+X2X5X7X8+X3X4X6X7X8+X3X5X7X8.

求算得滑坡事故的最小割集有5個(gè)：{X1，X8}，{X2，X4，X6，X7，X8}，{X2，X5，X7，X8}，{X3，X4，X6，X7，X8}，{X3，X5，X7，X8}。可知，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)并及時(shí)控制，排土場(chǎng)發(fā)生滑坡事故的可能性較小;如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善，有可能發(fā)生滑坡。

泥石流事故最小割集計(jì)算如下：

T2=X4×A2×X8

=X4×(X1+B1)×X8

=X4×[X1+C3×X6×X7]×X8

=X4×[X1+(X1+X2+X3+X5)×X6×X7]×X8

=X1X4X8+X2X4X6X7X8+X3X4X6X7X8+X4X5X6X7X8.

圖5 排土場(chǎng)事故樹

求算得泥石流事故的最小割集有4個(gè)：{X1，X4，X8}，{X2，X4，X6，X7，X8}，{X3，X4，X6，X7，X8}，{X4，X5，X6，X7，X8}。可知，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)并及時(shí)控制，排土場(chǎng)發(fā)生泥石流事故的可能性較小;如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善，有可能發(fā)生泥石流。

滾石事故最小割集計(jì)算如下：

T3=X1×X9×X10.

求算得滾石事故的最小割集為{X1，X9，X10}?？芍?，當(dāng)排土場(chǎng)高陡邊坡、擋石設(shè)施失效、邊坡存在浮石等情況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，可能發(fā)生滾石事故。

排土作業(yè)事故最小割集計(jì)算如下：

T4=X11+X12.

求算得排土作業(yè)事故的最小割集為{X11}和{X12}。可知，排土場(chǎng)邊坡存在裂縫，或者排土場(chǎng)無(wú)安全車擋時(shí)，均可能發(fā)生排土作業(yè)傷害。

根據(jù)排土場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)照事故樹分析的排土場(chǎng)災(zāi)害的最小影響因素組合，參考《工作指南》提供的可能性分析度量標(biāo)準(zhǔn)，分別分析滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)危害等災(zāi)害發(fā)生的可能性。發(fā)生的可能性描述見表2。

表2 事故發(fā)生的可能性分析

2.2.2 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的后果嚴(yán)重性

發(fā)生事故的后果嚴(yán)重性度量見表3。

根據(jù)排土場(chǎng)可能發(fā)生的滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)傷害等災(zāi)害，考慮下游和周邊的環(huán)境因素，對(duì)照表3，分析排土場(chǎng)災(zāi)害可能造成的后果嚴(yán)重性。

2.2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)

采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為紅、橙、黃、藍(lán)4個(gè)等級(jí)，結(jié)合確定的排土場(chǎng)4種災(zāi)害發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重性，計(jì)算排土場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)矩陣法計(jì)算見表4。

表3 事故發(fā)生的后果嚴(yán)重性分析

表4風(fēng)險(xiǎn)矩陣法計(jì)算結(jié)果

注：評(píng)級(jí)結(jié)果為無(wú)顏色區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)源不列入清單管理

分析風(fēng)險(xiǎn)矩陣法計(jì)算結(jié)果，歸納各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)取值范圍，結(jié)果見表5。

表5 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)取值范圍

3 分析與評(píng)估結(jié)果

3.1 排土場(chǎng)安全度分級(jí)

根據(jù)以上分析與評(píng)估，排土場(chǎng)堆排前，基底未經(jīng)過(guò)有效清理，排土場(chǎng)未按照作業(yè)管理要求參數(shù)和規(guī)定進(jìn)行施工，該排土場(chǎng)等級(jí)為病級(jí)。

3.2 發(fā)生事故的可能性分析

3.2.1 發(fā)生滑坡的可能性

發(fā)生滑坡的可能性分析結(jié)果見表6。該排土場(chǎng)無(wú)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，原地基條件差，排水系統(tǒng)不完善，下游無(wú)攔擋設(shè)施，且距離采場(chǎng)較近，采場(chǎng)爆破對(duì)該排土場(chǎng)有影響。 結(jié)合事故樹分析，可能性評(píng)分取值為4分。排土場(chǎng)發(fā)生滑坡的可能性為很可能發(fā)生。

表6 發(fā)生滑坡的可能性分析結(jié)果

3.2.2 發(fā)生泥石流的可能性

發(fā)生泥石流的可能性分析結(jié)果見表7。該排土場(chǎng)無(wú)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，原地基條件差，排水系統(tǒng)不完善，但山坡匯水面積不大，下游無(wú)攔擋設(shè)施，且距離采場(chǎng)較近，采場(chǎng)爆破對(duì)該排土場(chǎng)有影響[3]。結(jié)合事故樹分析，可能性評(píng)分取值為3分，排土場(chǎng)發(fā)生泥石流的可能性為可能發(fā)生。

表7 發(fā)生泥石流的可能性分析結(jié)果

3.2.3 發(fā)生滾石的可能性

發(fā)生滾石的可能性分析結(jié)果見表8。結(jié)合事故樹分析，可能性評(píng)分取值為1分。排土場(chǎng)發(fā)生滾石的可能性為基本不可能發(fā)生。

表8 發(fā)生滾石的可能性分析結(jié)果

3.2.4 發(fā)生排土作業(yè)危害的可能性

發(fā)生排土作業(yè)危害可能性分析結(jié)果見表9。排土場(chǎng)頂部外側(cè)平臺(tái)無(wú)裂縫，平臺(tái)有車擋。結(jié)合事故樹分析，可能性評(píng)分取值為1分。排土場(chǎng)發(fā)生排土作業(yè)危害可能性為基本不可能發(fā)生。

表9 發(fā)生排土作業(yè)危害可能性分析結(jié)果

以滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)傷害分別分析其后果嚴(yán)重性。排土場(chǎng)下游有構(gòu)筑物和村道，但是該排土場(chǎng)堆排量不大，如果發(fā)生滑坡災(zāi)害，出現(xiàn)的事故能立刻緩解，社會(huì)輿論影響較小。該排土場(chǎng)發(fā)生滑坡、泥石流、滾石后果嚴(yán)重性定義為影響一般。

3.3 排土場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)

采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法，如果排土場(chǎng)存在2種或者以上的潛在傷害，按最高等級(jí)定級(jí)該排土場(chǎng)。

按滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，可能性取值為4，后果嚴(yán)重性取值為2，兩者乘積為8，定級(jí)為中風(fēng)險(xiǎn)(黃)。

按泥石流災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，可能性取值為3，后果嚴(yán)重性取值為2，兩者乘積為6，定級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)(藍(lán))。

按滾石災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，可能性取值為1，后果嚴(yán)重性取值為2，兩者乘積為2，不計(jì)入評(píng)級(jí)。

按排土作業(yè)危害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，可能性取值為1，后果嚴(yán)重性取值為2，兩者乘積為2，不計(jì)入評(píng)級(jí)。

最終，該排土場(chǎng)的等級(jí)評(píng)定為中風(fēng)險(xiǎn)(黃)。

4 隱患治理和防控措施及建議

(1)完善外部截排水系統(tǒng)，防止外部匯水進(jìn)入排土場(chǎng)[4]。

(2)修整場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)，防止場(chǎng)內(nèi)匯水滯留下滲，影響排土場(chǎng)的安全。

(3)采場(chǎng)在靠近排土場(chǎng)一側(cè)作業(yè)時(shí)，需控制爆破規(guī)模，減小爆破震動(dòng)對(duì)排土場(chǎng)的影響[5]。

(4)排土場(chǎng)應(yīng)建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，排土場(chǎng)出現(xiàn)不均勻沉降和位移時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取控制措施。

(5)在下游可能產(chǎn)生滾石傷害的區(qū)域設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)志，防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入排土場(chǎng)區(qū)域。

(6)密切關(guān)注氣象變化和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)，做好應(yīng)急管理工作，制定切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，明確應(yīng)急管理職責(zé)，定期開展培訓(xùn)演練。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某排土場(chǎng)事故隱患排查與風(fēng)險(xiǎn)分析，得出排土場(chǎng)發(fā)生滑坡、泥石流、滾石及排土作業(yè)危害可能性及嚴(yán)重程度，采用紅、橙、黃、藍(lán)4種顏色定義其危險(xiǎn)程度，且通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出各排土場(chǎng)的等級(jí)定義分值，能一目了然地知道其危險(xiǎn)程度，本方法適合我國(guó)南方多雨水地區(qū)非煤礦山排土場(chǎng)事故隱患排查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，獲得廣東省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局的認(rèn)可，對(duì)企業(yè)和安全生產(chǎn)監(jiān)督部門有較好的指導(dǎo)作用，具有較強(qiáng)的可操作性，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)合理。