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摘要：结合目前国内中小尾矿库的建设现状,对中小尾矿库设计中存在的设计市场不规范,技术人员匮乏、知识面欠缺,函待解决的专业问题教多等一系列的问题进行了深入分析探讨。同时,提出了解决这些问题的设想与建议,可供同行参考。
关键词：尾矿库设计浅议
中图分类号：TD1文献标识码： A
1 前言
尾矿设施是矿山生产设施的重要组成部分,其投资较大,一般约占矿山建设总投资的5%～10%。尾矿库是尾矿设施的主要部分,包括尾矿坝、库区等。尾矿中还含有各种有毒有害物质,并且是一种人造的具有高势能的泥石流形成区,其安全运行直接关系到下游人民的生命财产安全和库区周边地区的生态环境。随着工业发展,尾矿坝数量越来越多,坝体堆积越来越高,因此,尾矿库的安全问题是一个很严峻的问题，而且灾害事故仍是频繁发生。像2000年8月18日,广西南丹鸿图选矿厂尾矿库发生垮坝事件,死亡21人,伤39人,造成直接经济损失260万元。1985年8月25日湖南一矿山的尾矿库发生垮坝事故,造成39栋房屋倒塌,49栋房屋受损,冲毁输电线路35ｋｍ,通讯线路4.38ｋｍ,国家级公路3ｋｍ,桥梁3座,并造成了人员伤亡,损失惨重[1]，2006年4月30日陕西镇安发生的尾矿坝垮坝事件，直接造成17人死亡，经济损失惨重。 难怪国际大坝委员会（ICOLD）2003年蒙特利尔会议选择尾矿坝作为这届学术会议的主题，并组织了《尾矿坝面临的挑战》的国际专题学术会议作为国际大坝委员会第71届国际年会的组成部份。
据估计我国有1700多座尾矿库,其中,正常运行的不足70%,有的行业大约有45%的尾矿库处于险、病、超期服务状态。而这些险、病、超期服务的尾矿都必须进行技术改造处理,险库要抢险除险,病库要治病,根除病害,超期服务的要抓紧时间设计新库,同时对老库要进行闭库设计,实现安全闭库。同时,随着我国对环境保护执行力度的加大,使许多原来没有尾矿库,随意排放尾矿的矿山企业,必须修建尾矿库。所以,就目前而言,我国尾矿库的建设市场很大,不但有老库要改造,而且有新库要建造。而控制尾矿库工程质量的关键是尾矿库的设计。
优秀的设计方案和设计质量是保证尾矿库(坝)安全、经济、高效运行的基础。但尾矿库工程的设计与其它类工业建筑物设计有所不同,它是一个系统的、复杂的、专业性很强的工程设计,它要求设计人员不仅要精通水力学、土力学、水文学、坝工技术等专业知识,而且要熟悉采矿、选矿、机械、环保等专业知识。当然,国家对这一领域的工程设计也作了明文规定,要求具有资质的单位才能设计等。但是现实非如此,在尾矿库勘察设计中存在许多问题,有的还很严重,应引起相关部门重视,否则会贻害无穷,殃及子孙。
2设计市场及设计中存在的主要问题
2.1设计市场不规范鉴于尾矿库的特殊性,以及发生的一系列灾害事故,国家经贸委于2006年6月1日专门颁布了《尾矿库安全监督管理规定》（第6号）,进一步明确了建尾矿库必须先设计,而且要由有资质的单位设计,其中,第十条“尾矿库的勘察、设计、安全评价、施工及施工监理等应当由具有相应资质的单位承担” 。然而,目前尾矿库设计市场却很不规范,存在许多的问题,归纳起来:①矿山企业不愿意搞尾矿库设计。许多老矿山企业由于原来设计规划时没有考虑尾矿库的建设,尾矿是随意排放,现在随着国家对环境保护力度的加大,迫使老矿山企业不得不建造尾矿库,否则就停产。由于思想认识上的误区,所以,就随意找一个地方,修筑一座坝,把尾矿排放其内,这就是尾矿库,根本没有进行设计规划。②自行设计。有的矿山企业从建矿开始就设计了尾矿库,而且尾矿库的生产运营都很好,各方面条件都很正规,也有了相当的经验,所以,对尾矿库的局部改造或修改设计,就自行组织几个技术人员进行设计,思想麻痹大意,结果造成灾害事故。像江西某矿的尾矿库泄水井改造,就是因为自行设计,结果造成井塔倒塌,排洪系统报废,直接经济损失上百万元。③挂靠设计。即私下将业务挂靠有资质的设计单位进行设计,这种危害性也是很大的。像云南某矿的尾矿设计,是私下几个人承揽,挂靠某个设计单位资质进行设计,结果尾矿库刚一使用,就出现了很多很严重的问题,使该尾矿库成了病库。
2.2设计技术人员匮乏
尾矿坝设计人员匮乏是不争的事实，主要是以下原因：
原因一、由于矿山企业经济不景气,很多矿山都面临着破产,结果造成整个与矿山相关的行业也随之衰落,因而许多原来从事矿山设计的工程技术人员,老的退休,年轻的纷纷改行,像搞井(巷)建(设)的改行搞土建,搞露(天)采(矿)的改行搞总图规划,搞矿井通风的改行搞暖通,搞尾矿库的改行搞土建或其他水利工程。
原因二、相对水利等其它行业设计而言，尾矿坝设计行业是高风险行业，而中小尾矿坝企业主将设计费用压的很低，在高风险低回报的现实情况下，造成从事尾矿库设计的技术人员严重匮乏,数量上严重不足,素质也有所下降。
原因三、尾矿坝设计要求设计人员不仅要精通水力学、地质学、土力学、水文学、坝工技术等专业知识,而且要熟悉采矿、选矿、机械、环保等专业知识，是一个系统的、复杂的、专业性很强的工程设计。尾矿坝设计要求设计人员有广泛的知识面，较多的专业队伍，而一般设计人员很难达到这样的全能，设计单位从市场及经济方面考虑也不可能配备功能齐全的专业科室。
原因四、尾矿坝大部分建在穷山辟壤，自然条件艰苦，这样,愿意从事尾矿库设计的年轻技术人员更少。
2.3技术及规范上的滞后尾矿坝设计规范目前还是用 ZBJ1-90 《选矿厂尾矿设施设计规范》 勘察规范还是用YBT11-86《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》，相比较而言，尾矿坝的勘察设计规范更新较慢。
亟待解决的专业问题教多，例如进水塔进水流态的研究，进水塔抗震的研究，排洪斜槽进水口进流方式的研究，不同矿物母岩的尾矿固结研究等均不多见。现在对很多尾矿库的设计、改造,还是按照原来的老一套,缺乏技术上的创新。有的尾矿库设计,先是选址,然后计算库容,再就是设计初期坝、排洪系统等,按部就班;采用的堆坝方式、排洪系统等都是老一套,结果尾矿库一投入使用,就出现很多问题,使尾矿库成了一个“病”库。例如,云南某矿山的尾矿库,因为库址选择不当,库长太短,同时,尾矿颗粒太细,设计时却没有考虑这些因素,结果实际堆坝速度达不到设计要求,造成干滩面坡度和长度都达不到规范要求,形成了一病库。事前不进行深入研究分析,该进行试验的不做试验,因循守旧,凭经验,缺乏创新。
2.4 知识缺乏设计计算不当有的设计人员只知照猫画虎，不进行计算；有的乱用公式，不注意公式的使用条件，如在计算重力坝所受最终堆积坝的土压力时，不知道库仑土压力公式，不论公式使用条件，乱用朗肯公式；有的在计算洪水时方法单一，无法校核对错；有的不进行进流能力计算，或者计算公式用错，导致进水口留的较小，在暴雨洪水到来时无法及时排去洪水，眼看着洪水漫顶引起溃坝；有的渗流计算与稳定分析脱节，稳定分析不用渗流分析的浸润线，不考虑渗透压力及动水压力等等。
3探究产生以上问题的原因
在尾矿库设计领域中为什么会产生如此多的问题,而且有关尾矿库的灾害事故仍频繁发生,归结其原因,主要有:①政府部门管理、监督、检查力度不够，监管混乱。随着政府部门的机构改革,对尾矿库的管理曾出现过真空期,现在虽然是以安检部门、环保部门为主管理的多头管理,但由于缺少相应的管理技术人员,存在力不从心的感觉;有时由于监管部门缺乏沟通，下达的文件往往互相矛盾，让业主无所适从；同时,许多矿山均处在边远山区,交通不便,所以尽管国家有关部门一而再,再而三地加强工程设计、施工等市场的规范力度,对矿山而言,还是鞭长莫及,矿山依就是我行我素,不想设计就不设计,想自己设计就自己设计等。②矿山企业存在认识上的误区和麻痹思想。本来就认为尾矿是被排弃的无用废料,所以认为没有必要花太多的钱用在这上面,随便实施就了事,根本不要设计;有的是为了应付环保检查,做给环境部门看的;有的认为自己矿山管理尾矿库几十年了,都没有出过事,对一些所谓的小改设计就没有必要委托设计部门来做,存在麻痹思想,自行设计。③省事省钱。有些尾矿库在设计之前,应该进行一系列的试验研究,根据矿山尾砂的具体情况,研究应该采用什么堆坝方式比较合适,等等;但为了省事省钱,该做的也不做,未能给设计部门提供充足详实的资料,可能导致错误的设计。④设计部门的原因。由于受经济利益的驱使或其它原因,以及矿山企业的特殊性,对许多设计人员来说,同样投资规模的工程设计项目,矿山项目的设计收费就比一般其它类工业项目要低,更不能与民用市政等工程相比,而且矿山项目的复杂程度又比其它项目高,付出的劳动比其它类项目要多。 另外,还有设计人员本身的素质问题,对业务不精不勤,像尾矿库选址,应该进行实地考察,做多个方案进行技术经济比较,却没有这样做,结果造成事后出现库址选择不合适等事故。又因为设计终身负责制,使得设计人员对新工艺、新方法等不敢探索,不敢采用,使设计缺乏创新性。
4解决问题的设想和建议
基于上述存在的问题和对产生问题原因的分析,对这些问题的解决,笔者认为应从以下几方面着手:①加强政府部门的监督力度,设置专门的专业化职能管理部门,实行从尾矿库工程的立项审批到设计、施工及生产运营,一条龙的跟踪监督管理,使管理监督形成制度化、职能化、专业化,发现问题及时责令纠正整改。同时,加大打击私自设计、挂靠设计、无证设计、越级设计以及压价设计等违法事件,使设计市场正规化、有序化。另外,根据尾矿库设计的复杂性、重要性等情况,对设计收费标准进行调整,提高设计收费。②加强矿山管理人员的思想教育,并根据国际国内所发生的尾矿库灾害事故,经常性地对管理人员进行与尾矿库工程有关的知识培训,加深对尾矿库工程重要性的认识,消除麻痹思想。③加强设计部门的管理。对设计人员除了要求有高深的专业知识外,还要求熟悉国家有关管理法规。鼓励设计人员大胆采用新工艺、新方法进行创新设计,同时,改善设计人员的相关的待遇等物质条件,使他们安心设计,乐意设计。④政府应加大科研的投入。由于矿山企业的特殊性,目前,许多矿山企业都面临着经济不景气的局面,所以对存在的一些技术难题,企业自身很难有钱投入来研究。因此,希望政府部门能在这方面加大投入或提供一些优惠政策,以解决企业之困。⑤加大后续技术人员的培养。由于尾矿库设计的特殊性,以及目前矿山企业的状况等综合因素,使得许多高等院校取消对这方面人才的培养。所以,应加大这方面人才的培养,可以在几个有实力的院校中专门设置一两个班,以满足社会对这方面的人才需求。
5结语
设计质量是尾矿库工程质量的关键之一,所以,对尾矿库设计应非常慎重,对设计文件实行专家审核；政府部門应加强行业监督管理,矿山企业认真选择设计单位,设计单位精心设计,层层把关,确保尾矿库工程万无一失。
关键词：尾矿库设计浅议
中图分类号：TD1文献标识码： A
1 前言
尾矿设施是矿山生产设施的重要组成部分,其投资较大,一般约占矿山建设总投资的5%～10%。尾矿库是尾矿设施的主要部分,包括尾矿坝、库区等。尾矿中还含有各种有毒有害物质,并且是一种人造的具有高势能的泥石流形成区,其安全运行直接关系到下游人民的生命财产安全和库区周边地区的生态环境。随着工业发展,尾矿坝数量越来越多,坝体堆积越来越高,因此,尾矿库的安全问题是一个很严峻的问题，而且灾害事故仍是频繁发生。像2000年8月18日,广西南丹鸿图选矿厂尾矿库发生垮坝事件,死亡21人,伤39人,造成直接经济损失260万元。1985年8月25日湖南一矿山的尾矿库发生垮坝事故,造成39栋房屋倒塌,49栋房屋受损,冲毁输电线路35ｋｍ,通讯线路4.38ｋｍ,国家级公路3ｋｍ,桥梁3座,并造成了人员伤亡,损失惨重[1]，2006年4月30日陕西镇安发生的尾矿坝垮坝事件，直接造成17人死亡，经济损失惨重。 难怪国际大坝委员会（ICOLD）2003年蒙特利尔会议选择尾矿坝作为这届学术会议的主题，并组织了《尾矿坝面临的挑战》的国际专题学术会议作为国际大坝委员会第71届国际年会的组成部份。
据估计我国有1700多座尾矿库,其中,正常运行的不足70%,有的行业大约有45%的尾矿库处于险、病、超期服务状态。而这些险、病、超期服务的尾矿都必须进行技术改造处理,险库要抢险除险,病库要治病,根除病害,超期服务的要抓紧时间设计新库,同时对老库要进行闭库设计,实现安全闭库。同时,随着我国对环境保护执行力度的加大,使许多原来没有尾矿库,随意排放尾矿的矿山企业,必须修建尾矿库。所以,就目前而言,我国尾矿库的建设市场很大,不但有老库要改造,而且有新库要建造。而控制尾矿库工程质量的关键是尾矿库的设计。
优秀的设计方案和设计质量是保证尾矿库(坝)安全、经济、高效运行的基础。但尾矿库工程的设计与其它类工业建筑物设计有所不同,它是一个系统的、复杂的、专业性很强的工程设计,它要求设计人员不仅要精通水力学、土力学、水文学、坝工技术等专业知识,而且要熟悉采矿、选矿、机械、环保等专业知识。当然,国家对这一领域的工程设计也作了明文规定,要求具有资质的单位才能设计等。但是现实非如此,在尾矿库勘察设计中存在许多问题,有的还很严重,应引起相关部门重视,否则会贻害无穷,殃及子孙。
2设计市场及设计中存在的主要问题
2.1设计市场不规范鉴于尾矿库的特殊性,以及发生的一系列灾害事故,国家经贸委于2006年6月1日专门颁布了《尾矿库安全监督管理规定》（第6号）,进一步明确了建尾矿库必须先设计,而且要由有资质的单位设计,其中,第十条“尾矿库的勘察、设计、安全评价、施工及施工监理等应当由具有相应资质的单位承担” 。然而,目前尾矿库设计市场却很不规范,存在许多的问题,归纳起来:①矿山企业不愿意搞尾矿库设计。许多老矿山企业由于原来设计规划时没有考虑尾矿库的建设,尾矿是随意排放,现在随着国家对环境保护力度的加大,迫使老矿山企业不得不建造尾矿库,否则就停产。由于思想认识上的误区,所以,就随意找一个地方,修筑一座坝,把尾矿排放其内,这就是尾矿库,根本没有进行设计规划。②自行设计。有的矿山企业从建矿开始就设计了尾矿库,而且尾矿库的生产运营都很好,各方面条件都很正规,也有了相当的经验,所以,对尾矿库的局部改造或修改设计,就自行组织几个技术人员进行设计,思想麻痹大意,结果造成灾害事故。像江西某矿的尾矿库泄水井改造,就是因为自行设计,结果造成井塔倒塌,排洪系统报废,直接经济损失上百万元。③挂靠设计。即私下将业务挂靠有资质的设计单位进行设计,这种危害性也是很大的。像云南某矿的尾矿设计,是私下几个人承揽,挂靠某个设计单位资质进行设计,结果尾矿库刚一使用,就出现了很多很严重的问题,使该尾矿库成了病库。
2.2设计技术人员匮乏
尾矿坝设计人员匮乏是不争的事实，主要是以下原因：
原因一、由于矿山企业经济不景气,很多矿山都面临着破产,结果造成整个与矿山相关的行业也随之衰落,因而许多原来从事矿山设计的工程技术人员,老的退休,年轻的纷纷改行,像搞井(巷)建(设)的改行搞土建,搞露(天)采(矿)的改行搞总图规划,搞矿井通风的改行搞暖通,搞尾矿库的改行搞土建或其他水利工程。
原因二、相对水利等其它行业设计而言，尾矿坝设计行业是高风险行业，而中小尾矿坝企业主将设计费用压的很低，在高风险低回报的现实情况下，造成从事尾矿库设计的技术人员严重匮乏,数量上严重不足,素质也有所下降。
原因三、尾矿坝设计要求设计人员不仅要精通水力学、地质学、土力学、水文学、坝工技术等专业知识,而且要熟悉采矿、选矿、机械、环保等专业知识，是一个系统的、复杂的、专业性很强的工程设计。尾矿坝设计要求设计人员有广泛的知识面，较多的专业队伍，而一般设计人员很难达到这样的全能，设计单位从市场及经济方面考虑也不可能配备功能齐全的专业科室。
原因四、尾矿坝大部分建在穷山辟壤，自然条件艰苦，这样,愿意从事尾矿库设计的年轻技术人员更少。
2.3技术及规范上的滞后尾矿坝设计规范目前还是用 ZBJ1-90 《选矿厂尾矿设施设计规范》 勘察规范还是用YBT11-86《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》，相比较而言，尾矿坝的勘察设计规范更新较慢。
亟待解决的专业问题教多，例如进水塔进水流态的研究，进水塔抗震的研究，排洪斜槽进水口进流方式的研究，不同矿物母岩的尾矿固结研究等均不多见。现在对很多尾矿库的设计、改造,还是按照原来的老一套,缺乏技术上的创新。有的尾矿库设计,先是选址,然后计算库容,再就是设计初期坝、排洪系统等,按部就班;采用的堆坝方式、排洪系统等都是老一套,结果尾矿库一投入使用,就出现很多问题,使尾矿库成了一个“病”库。例如,云南某矿山的尾矿库,因为库址选择不当,库长太短,同时,尾矿颗粒太细,设计时却没有考虑这些因素,结果实际堆坝速度达不到设计要求,造成干滩面坡度和长度都达不到规范要求,形成了一病库。事前不进行深入研究分析,该进行试验的不做试验,因循守旧,凭经验,缺乏创新。
2.4 知识缺乏设计计算不当有的设计人员只知照猫画虎，不进行计算；有的乱用公式，不注意公式的使用条件，如在计算重力坝所受最终堆积坝的土压力时，不知道库仑土压力公式，不论公式使用条件，乱用朗肯公式；有的在计算洪水时方法单一，无法校核对错；有的不进行进流能力计算，或者计算公式用错，导致进水口留的较小，在暴雨洪水到来时无法及时排去洪水，眼看着洪水漫顶引起溃坝；有的渗流计算与稳定分析脱节，稳定分析不用渗流分析的浸润线，不考虑渗透压力及动水压力等等。
3探究产生以上问题的原因
在尾矿库设计领域中为什么会产生如此多的问题,而且有关尾矿库的灾害事故仍频繁发生,归结其原因,主要有:①政府部门管理、监督、检查力度不够，监管混乱。随着政府部门的机构改革,对尾矿库的管理曾出现过真空期,现在虽然是以安检部门、环保部门为主管理的多头管理,但由于缺少相应的管理技术人员,存在力不从心的感觉;有时由于监管部门缺乏沟通，下达的文件往往互相矛盾，让业主无所适从；同时,许多矿山均处在边远山区,交通不便,所以尽管国家有关部门一而再,再而三地加强工程设计、施工等市场的规范力度,对矿山而言,还是鞭长莫及,矿山依就是我行我素,不想设计就不设计,想自己设计就自己设计等。②矿山企业存在认识上的误区和麻痹思想。本来就认为尾矿是被排弃的无用废料,所以认为没有必要花太多的钱用在这上面,随便实施就了事,根本不要设计;有的是为了应付环保检查,做给环境部门看的;有的认为自己矿山管理尾矿库几十年了,都没有出过事,对一些所谓的小改设计就没有必要委托设计部门来做,存在麻痹思想,自行设计。③省事省钱。有些尾矿库在设计之前,应该进行一系列的试验研究,根据矿山尾砂的具体情况,研究应该采用什么堆坝方式比较合适,等等;但为了省事省钱,该做的也不做,未能给设计部门提供充足详实的资料,可能导致错误的设计。④设计部门的原因。由于受经济利益的驱使或其它原因,以及矿山企业的特殊性,对许多设计人员来说,同样投资规模的工程设计项目,矿山项目的设计收费就比一般其它类工业项目要低,更不能与民用市政等工程相比,而且矿山项目的复杂程度又比其它项目高,付出的劳动比其它类项目要多。 另外,还有设计人员本身的素质问题,对业务不精不勤,像尾矿库选址,应该进行实地考察,做多个方案进行技术经济比较,却没有这样做,结果造成事后出现库址选择不合适等事故。又因为设计终身负责制,使得设计人员对新工艺、新方法等不敢探索,不敢采用,使设计缺乏创新性。
4解决问题的设想和建议
基于上述存在的问题和对产生问题原因的分析,对这些问题的解决,笔者认为应从以下几方面着手:①加强政府部门的监督力度,设置专门的专业化职能管理部门,实行从尾矿库工程的立项审批到设计、施工及生产运营,一条龙的跟踪监督管理,使管理监督形成制度化、职能化、专业化,发现问题及时责令纠正整改。同时,加大打击私自设计、挂靠设计、无证设计、越级设计以及压价设计等违法事件,使设计市场正规化、有序化。另外,根据尾矿库设计的复杂性、重要性等情况,对设计收费标准进行调整,提高设计收费。②加强矿山管理人员的思想教育,并根据国际国内所发生的尾矿库灾害事故,经常性地对管理人员进行与尾矿库工程有关的知识培训,加深对尾矿库工程重要性的认识,消除麻痹思想。③加强设计部门的管理。对设计人员除了要求有高深的专业知识外,还要求熟悉国家有关管理法规。鼓励设计人员大胆采用新工艺、新方法进行创新设计,同时,改善设计人员的相关的待遇等物质条件,使他们安心设计,乐意设计。④政府应加大科研的投入。由于矿山企业的特殊性,目前,许多矿山企业都面临着经济不景气的局面,所以对存在的一些技术难题,企业自身很难有钱投入来研究。因此,希望政府部门能在这方面加大投入或提供一些优惠政策,以解决企业之困。⑤加大后续技术人员的培养。由于尾矿库设计的特殊性,以及目前矿山企业的状况等综合因素,使得许多高等院校取消对这方面人才的培养。所以,应加大这方面人才的培养,可以在几个有实力的院校中专门设置一两个班,以满足社会对这方面的人才需求。
5结语
设计质量是尾矿库工程质量的关键之一,所以,对尾矿库设计应非常慎重,对设计文件实行专家审核；政府部門应加强行业监督管理,矿山企业认真选择设计单位,设计单位精心设计,层层把关,确保尾矿库工程万无一失。