基于改進的安全檢查表法的尾礦庫安全現狀定量評價

張其國，張中儉，丁繼新

(1.中國地質大學(北京)工程技術學院，北京 100083；2.北京中色資源環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成的、用于貯存金屬非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或工業廢渣的場所，是礦山選礦企業的重要組成部分[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，對庫區下游的設施、環境等構成威脅[3-5]。根據礦山尾礦庫管理的相關規定，需要定期對尾礦庫的安全現狀進行評價。

目前，尾礦庫安全現狀的評價方法主要分為定性和定量評價方法。如：張成[6]采用安全檢查表法和技術分析論證法對四川省會理縣黎溪區鐵礦尾礦庫的安全現狀進行了定性和定量評價；鄭欣等[7]將集對分析理論應用于尾礦庫的安全評價中；董龍洋等[8]將證據理論應用于尾礦庫的安全評價，以解決各種因素指標之間的不確定性問題；楊澤等[9]在尾礦庫安全評價二級指標的基礎上，利用基于SPA的模糊聚類法求得三級指標的權重，建立了定量的尾礦庫安全綜合評價方法；許月等[10]在云模型理論的基礎上，提出了運用三角模糊理論對尾礦庫安全程度進行定量評價的方法。

作為一種定性評價方法，安全檢查表法因操作方便、評價過程及結果直觀而應用廣泛。安全檢查表法主要是根據相關法規、規范等列出檢查項目，并進行現場考察，以確定該檢查項目是否符合相關要求[11]。但是，該方法的評價結果不能定量化，且不同尾礦庫的評價結果無法進行比較。為了使評價結果定量化，有學者對安全檢查表法進行了改進。比如：在煤礦安全評價中，張嘉勇等[12]、孫建先等[13]分別運用事故樹理論對危險因素的危險度進行劃分，再通過計算得出整個礦井的危險等級，提出了一種安全檢查表的數據處理方法；楊茂華等[14]以燃氣管道為例，采用扣分制形式使安全檢查表法成為一種半定量的指數安全評估方法；曹俊陽等[15]在安全檢查表的基礎上進行賦分，并利用模糊決策法對露天爆破中的不安全因素進行權重劃分，提出了一種定性和定量相結合的露天爆破安全評價方法；呂庭剛[16]針對云南正在運行的某尾礦庫編制了相應的安全檢查表，并對表中檢查項目賦予不同的分值，通過尾礦庫總得分(總分100分)對其安全現狀進行了定量評價。

上述對安全檢查表法改進的研究中，均是在對表中檢查項目賦分的基礎上，通過不同的方式對檢查項目及評價單元進行權重的劃分來達到定量評價的目的。但這些方法對檢查項目的賦值未提出統一的標準，且其賦值也會受到檢查項目數量的影響。鑒于此，本文提出了一種改進的安全檢查表法，用于尾礦庫安全現狀的定量評價與分析。即：根據尾礦庫現場調查的實際情況，利用改進的安全檢查表法計算尾礦庫各評價單元的得分率和尾礦庫的總得分率，并根據尾礦庫的總得分率對尾礦庫安全現狀進行分級和對比。最后，運用上述改進的安全檢查表法，對北京市懷柔區8座閉庫尾礦庫的安全現狀進行定量評價，以驗證該方法的可行性和有效性。

1 改進的安全檢查表法

1. 1 評價單元的劃分

由于不同的尾礦庫所處的使用階段不同，其劃分的評價單元也會有所差別。本文以閉庫尾礦庫為例，利用改進的安全檢查表法對尾礦庫的安全現狀進行定量評價。閉庫尾礦庫主要存在的安全問題是庫區周邊的地質災害及人為活動、尾礦庫壩體的損壞及其穩定性、排洪系統的排洪能力是否正常、閉庫設計及施工是否正規、對尾礦庫的安全管理是否到位等[2-4]。根據閉庫尾礦庫的特點，可以將其劃分為以下4個評價單元：尾礦庫庫址及周邊環境單元、尾礦庫壩體單元、尾礦庫排洪系統單元和尾礦庫安全管理單元。

參考有關文獻[17-18]中對國內外尾礦庫事故發生原因的統計，根據尾礦庫易出現事故原因的頻率以及閉庫尾礦庫的特點，分析各評價單元在閉庫尾礦庫安全穩定中的危險程度，由專家打分法確定各評價單元的權重系數。閉庫尾礦庫中各評價單元所占的權重為：尾礦庫庫址及周邊環境單元0.15；尾礦庫壩體單元0.35；尾礦庫排洪系統單元0.30；尾礦庫安全管理單元0.20。

1. 2 評價單元的安全檢查表

根據《尾礦庫安全技術規程》(AQ 2006—2005)(以下簡稱《技術規程》)、《尾礦設施施工及驗收規程》(YS 5418—95)(以下簡稱《驗收規程》)和《金屬非金屬礦山安全標準化規范——尾礦庫實施指南》(AQ/T 2050.4—2016)(以下簡稱《指南》)等規范和標準，對閉庫尾礦庫各評價單元列出相關檢查項目并編制成安全檢查表。根據檢查項目對尾礦庫安全穩定的影響程度大小，將檢查項目的評分標準劃分為3個等級，詳見表1。

表1 安全檢查表中檢查項目的影響程度判別標準及賦值

在表1的可判分值中，“0-1-2-3”、“0-1-3-5”、“0-2-5-7”為該項判分的可選分值，每一可判分值中，第一、二、三、四個分值分別表示該項檢查項目的實際情況不合格、低于標準較多、稍低于標準、符合標準。現場調查中，根據每個檢查項目的實際情況與相關規范或規程中要求的符合情況對該檢查項目賦予相應的分值。

將若干檢查項目組合編制成相應評價單元的安全檢查表，并由專家根據每一項檢查項目對尾礦庫安全的影響程度進行打分或劃分等級，最后綜合專家們的意見并確定各檢查項目的可判分數。尾礦庫庫址及周邊環境單元、尾礦庫壩體單元、尾礦庫排洪系統單元、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境單元安全檢查表

1. 3 尾礦庫安全現狀的定量評價

根據尾礦庫設計、監測等方面的資料和現場調查的結果，按照上述各評價單元的安全檢查表對尾礦庫各評價單元進行檢查和評分。由于不同的尾礦庫所處的狀態不同，所劃分的評價單元及其檢查項目也有差別，故各評價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進行評價，不利于各尾礦庫間及各評價單元間的比較，也不利于尾礦庫安全評價標準的統一。本文對各評價單元的得分進行歸一化處理，采用百分比的形式，將各評價單元的實際得分與其總得分的比值作為該評價單元的得分率；各評價單元的得分率乘以相應的權重，再相加得到該尾礦庫的總得分率。具體計算如下。

表3 尾礦庫壩體單元安全檢查表

1.3.1 計算得分率

將上述各評價單元安全檢查表中，各檢查項目尾礦庫的總得分率M為各評價單元的得分率乘以該評價單元的權重系數之和，其計算公式為

表4 尾礦庫排洪系統單元安全檢查表

實際得分的總和除以可判分數最大值的總和，即可得到該評價單元的得分率mi，其計算公式為

(1)

式中：mi為評價單元i的得分率；i為第i個評價單元；j為各評價單元的安全檢查表中第j個檢查項目；ni為評價單元i中檢查項目的數目；nij為評價單元i中檢查項目j的得分；nijmax為評價單元i中檢查項目j的可判分數的最高值。

(2)

式中：M為尾礦庫的總得分率；ki為評價單元i的權重系數；m為所劃分的評價單元數目。

1.3.2 定量評價

參照《技術規程》中的尾礦庫安全度分類，并根據由公式(2)計算的尾礦庫的總得分率M，進而對尾礦庫的安全現狀進行定量評價。具體評價標準為：當M<60%時,為危庫；當60%≤M<75%時，為險庫；當75%≤M<85%時，為病庫；當M≥85%時，為正常庫。

表5 尾礦庫安全管理單元安全檢查表

對尾礦庫各評價單元的得分率進行比較與分析，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行治理。如果某一地區有多個尾礦庫，還可以比較這些尾礦庫的得分率，對比各尾礦庫的安全現狀，使治理資金得到更為合理的分配。

2 實例應用與分析

截止2017年下半年，北京市懷柔區有8座尾礦庫，均處于閉庫狀態。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、公路或河流；前安嶺尾礦庫和京都黃金尾礦庫庫區周邊巖體節理、裂隙發育，存在崩塌隱患；湯河口尾礦庫由于回采使排洪系統遭到破壞，其他尾礦庫的排水系統也存在不同程度的開裂、淤堵現象；除前安嶺尾礦庫外，其他尾礦庫均無浸潤線觀測設施及其他輔助設施。懷柔區各尾礦庫建設資料由于時間長、前期存檔不及時和完善等原因，造成了一些設計、施工和質量評估報告等資料的缺失。

通過對北京市懷柔區8座閉庫尾礦庫進行現場調查，利用改進的安全檢查表法對各評價單元分別進行了安全評價，并根據檢查項目所賦分值，由公式(1)計算得到各評價單元的得分率，再根據各評價單元的得分率及其權重由公式(2)計算得到各尾礦庫的總得分率。表6給出了北京市懷柔區8座閉庫尾礦庫各評價單元的得分率和總得分率。

表6 北京市懷柔區8座閉庫尾礦庫各評價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中各尾礦庫各評價單元的得分率可以看出：①尾礦庫壩體評價單元和排洪系統評價單元的得分率較高，但湯河口尾礦庫由于回采過程中破壞了排洪系統，且未修建臨時排洪系統，存在較大的安全隱患，因此其排洪系統評價單元的得分率較低；②尾礦庫庫址及周邊環境評價單元(除大蒲池溝尾礦庫外)和安全管理評價單元(除前安嶺尾礦庫和京都黃金尾礦庫有管理人員負責外)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的管理。

據此，建議在選擇尾礦庫庫址時要遠離居民、水源以及重要設施等，并加強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計方案進行回采，并注意回采過程中保證尾礦庫排洪系統的正常運行。

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

3 結 論

本文提出了一種改進的安全檢查表法，可用于尾礦庫安全現狀的定量評價與分析。該方法先根據尾礦庫的特點劃分評價單元并賦權重；然后通過列舉各評價單元的檢查項目編制安全檢查表，并根據每個檢查項目的影響程度確定其可判分值；最后根據現場調查對尾礦庫的各檢查項目進行賦分，并計算尾礦庫各評價單元的得分率和尾礦庫的總得分率，根據尾礦庫的總得分率和尾礦庫各評價單元的得分率可定量地評價其安全性并快速地找到尾礦庫存在的安全隱患，有利于相關部門合理安排治理重心和分配治理資金。應用改進的安全檢查表法對北京市懷柔區8座閉庫尾礦庫的安全現狀進行了定量評價，從而驗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結果。通過調整評價單元及檢查項目，該方法可應用于運行或閉庫尾礦庫的安全現狀評價。