远安县磷矿采空区和磷石膏尾矿库现状分析及处置对策

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1、远安县磷矿采空区和磷石膏尾矿库现状分析及处置对策李　伟1　李庆军2（1.远安县安全生产监督管理局，湖北远安442000；2.宜昌国泰注安科技有限公司，湖北宜昌443000）【摘　要】本文针对目前远安县磷矿由于多年开采形成的大面积采空区及磷石膏尾矿库现状分析、影响后果进行计算讨论、并提出了相应的处置措施。.jyqk2，总体积848万m3的采空区，每年还增加至少107万m3体积的采空区，高峰杨柳矿区磷矿投产后，每年增加的采空区将更多。大面积采空区的存在，增加了致灾的可能。1.2　磷石膏尾矿库现状目前化工

2、企业产生的磷石膏，已构成3个磷石膏尾矿库，库存的磷石膏总体积约1460万m3，1个堆积460万m3磷石膏的东圣磷石膏尾矿库已关闭，1个设计2289万m3，已堆积近1000万m3，年产179.29万m3磷石膏的东圣大湾磷石膏尾矿库正在运行，1个设计450万m3，年产40万m3磷石膏的西部化工磷石膏尾矿库已完成建设，正申报验收。磷石膏中含有大量的有害物质，且磷石膏尾矿库也构成了重大危险源。2　采空区和尾矿库致灾后果2.1　采空区致灾后果2.1.1　采空区顶板冒落冲击力计算[1]远安县磷矿采空区顶板由一层

3、厚层状粉晶白云岩构成，厚度在2m多至10m以上，饱和容重2.9kg/cm3左右。以远安恒顺磷矿为例，计算1个正规矿房（空顶面积60×12m2）顶板冒落产生的冲击力F。根据冲量和自由落体定律F=MV，V=（2×G×H）1/2则F=3.0×60×12×2.9×9.8×（2×9.8×1.8）1/2=36.5万吨式中M为冒落顶板的质量，V为顶板冒落后的末速度，G为重力加速度，H为采空区高度，这里顶板厚度取3.0m，采空区高度取1.8m。2.1.2　顶板大面积冒落的后果一个矿房720m2顶板冒落产生的冲击力3

4、6.5万吨左右，而一个矿井有多个采区，一个采区有多个中段，一个中段切割多个矿块，一个矿块布置四个矿房，如果回采保安矿柱或保安矿柱毁坏，导致出现连续空顶，在顶部压力作用下，引起多个矿房或多个中段同时发生冒落，破坏力不可想象，如再引发矿区内危岩体垮塌，则灾难空前。下面案例中1980年6月3日的灾害导致284人伤亡，2008年和2013年的采空区顶板冒落，如果当时井下有人将难以幸免遇难。采空区冒落致灾应成为前车之鉴，更要下定决心，正确应对。采空区冒落面积S与产生的冲力F之间的关系，遵循图1特征线，冒落面积

5、S越大，则冲击力F越大（K为顶板厚度与饱和容重的积）。2.1.3　案例20世纪七八十年代，远安县境内原殷盐磷矿矿务局盐池河磷矿，未按规定留足保安矿柱，导致地表山体出现裂缝，1979年6月以后，一次性将开采近10年的大面积采场矿柱强制崩落，1980年4月又将后来形成空区的几个采场矿柱强制崩落，由于顶板厚度小，松散程度差，冒落顶板不足以填满采空区，强制防顶反而破坏了山体的稳定，从而导致采空区上部岩体移位加快。1980年6月3日山崩发生，摧毁了峡谷内全部建造和284人的生命。2008年6月某日凌晨2点左右

6、，远安县黄家台磷矿采空区发生局部垮塌，采空区封闭墙被击垮，空区废石被冲击波击出500多米巷道、400多米主平硐，最后落在井口以外100多米处，因为凌晨2点多无人上班，所以未发生伤人事故。2013年8月1日夷陵区樟村坪镇柳树沟磷矿采空区发生局部垮塌（估计5000-6000m2），3米多厚的采空区封堵墙被冲击波击穿，冲击波拐弯后，将距采空区400米外的1.4吨设备冲出6米多远，1000多米外挂在巷道壁上的牌板被击落，矿井因为放假，无人伤亡。2.2　磷石膏尾矿库致灾后果2.2.1　磷石膏的危害磷石膏中危害

7、成分主要是可溶性磷酸根离子、氟离子和砷、铬等重金属离子，同时磷石膏还呈强酸性。如果人体长期摄入氟过量，会导致关节变硬不能直立、骨质疏松、牙齿脱落、神经系统损伤；长期摄入磷过量会导致骨质疏松易碎、牙齿脱落、神经系统损伤、钙缺乏症、精神崩溃、体内其它电解质失衡；砷、铬容易在人体内积蓄，当砷在人体内砷过量时，会导致心血管、神经系统、血液系统病变，还能致癌和使胎儿畸形。当铬在人体内过量时，会导致贫血、神经炎、肾炎、内分泌失调；当磷石膏浸出的酸流入农田后，会使土壤板结。2.2.2　磷石膏尾矿库溃坝后果一旦磷石

8、膏尾矿库溃坝，下游的生命财产就会遭受损失，环境就会被破坏，造成生态灾难。2.2.3　案例2008年9月8日山西省襄汾县新塔矿业有限公司塔儿山铁矿的一座尾矿库发生溃坝事故，倾泄出来的共26.8万立方米的带矿渣的泥水波及下游500米处的矿区办公室、集贸市场与民宅等，造成265人死亡。事故导致山西省省长孟学农引咎辞职，分管安全的副省长被免职，8名党、政、安全监管人员被刑拘。尾矿库事故的后果谁也承担不起，得当处置迫在眉睫。3　远安县磷矿采空区、化工企业磷石膏尾矿库处置方法的选