从岩土工程视角看缅甸玉矿滑坡造成的重大伤亡
1 引言
尽管现代科学技术日新月异，人工智能进入到许多商业领域，但采矿工程仍然是目前最危险的职业之一。边坡失稳，采场冒顶，冲击地压，瓦斯突出，地下水冒，机械失灵等不确定的危险因素每天都伴随着采矿进程。作为本硕博均为采矿工程专业的我，在金属矿，煤矿，油砂矿工作过，也曾经历过巷道冒顶的生死瞬间，对此深有体会。对于这个行业来说，无论安全条例考虑得多么周密，应急管理措施布置得多么细致，总会有事故发生，更不用说那些没有健全的安全规程，在经济利益驱动下胡乱开采的矿山，象缅甸一样，悲剧总是发生。
2020年7月2日，缅甸(Myanmar)北部克钦邦(Kachin state) Hpakant地区一个玉矿(Jade mine)由于连续暴雨(heavy rains)，导致尾矿堆发生滑坡(landslide)，304.8m陡峭的滑坡体倾入到尾矿池中(tailing pond)，巨大的冲击波掀起6m高的泥浆和水瞬间吞没了正在下面作业的工人。到目前为止，已经造成172人死亡，100人失踪，54人受伤。尽管滑坡事故在缅甸的矿区经常发生，但这次是有史以来发生最惨重的一次事故。
2 事故回放
缅甸是世界上最大的玉石供应产地。每年的贸易额达300亿美元，不过由于巨大的利益驱动和缺乏有效的监管措施，矿区事故频发，并因此而闻名世界。世界上最大的玉矿---克钦邦的Hpakant在2015年的矿难中，一场山体滑坡造成至少116人死亡；2019年，50名工人在矿井坍塌中被埋，造成其中4人死亡，2名救援人员死亡。
事实上，7月1日当局已经发出警告，命令该地区的矿场从7月1日到9月30日关闭，因为担心在暴雨期间有滑坡的危险。不幸的是有些人迫于生计还是冒着生命危险去捡矿。之所以称之为“捡矿”而不是”采矿“是因为这些人都是非法的拾荒者，他们从矿业公司的尾矿中挑选其中的一些宝石。看看这漫山遍野的人群，就知道这个行业有多疯狂。
本次遇难的这些拾荒者正在亚达纳尔凯伊(Yadanar Kyay)矿业公司的尾矿中捡宝石。在季节性季风的作用下，连续数周的暴雨已经将缅甸北部的Wai Khar玉矿填满，矿坑上方是304.8m高的山坡，山坡上堆积着尾矿。7月2日早上6时30分，坡体开始滑动，巨大的冲击波掀起6m高的泥浆和雨水瞬间吞没了正在下面作业的工人。当滑坡发生时，工人们根本没有时间逃跑，就像发生了一场海啸。有些人成功地跑到了高处，但很多人就没那么幸运了。
3 尾矿坝稳定性
缅甸的那个不能称之为尾矿坝，只能称之为尾矿堆，尾矿坝的形成应该是分层夯实。随着采矿进程的不断推进，尾矿会变得越来越多，除了生态和环境因素外，必须考虑尾矿坝的稳定性，显然，象缅甸那种矿区根本做不到这一点。即使有严格的操作规程，尾矿坝的稳定性也是一个非常值得关注的问题。这是因为尾矿坝随着时间的推移会发生固结沉降，尾矿中的水分会逐渐渗流出来，导致坝体沉降或位移，更不用说有外力的作用，例如长时间降雨形成的水压力以及材料的软化。加拿大油砂采矿基地的尾矿坝高度已经接近200m,因此尾矿坝的稳定性是一个非常严峻的问题，一些知名的岩土工程咨询公司都参与了尾矿库的建设和设计。下图所示的基地的一个尾矿库。
尾矿坝滑坡的一个主要诱因就是地下水和降雨的作用，特别是降雨会加速坝体的不稳定性。《降雨对边坡稳定的影响---FLAC的两相流模拟》一文使用FLAC模拟了降雨量对边坡的稳定性影响。降雨一方面导致了地下水位升高，降低了材料中的有效应力，另一方面，降雨会导致颗粒之间的抗剪强度降低， 从而导致滑坡产生泥石流。
雨季时节，在一些山区滑坡和泥石流非常容易发生。下图所示的是7月1日重庆地区发生的大面积泥石流冲垮了公路的护栏。
4 结束语
作为岩土工程师，缅甸发生的滑坡事故给予了我们一些警示，包括：(1) 尾矿库的选址一定要谨慎，可能的话，尽量选在宽阔的地带，如果选在狭窄的山体内，一旦山体发生大规模的滑坡，尾矿池中的泥浆和水有可能越过坝顶流到下游甚至直接把坝体冲垮；(2) 大规模的滑坡不仅会导致建筑物和生命的直接摧毁，在一些邻近水域的地方，还要注意滑坡引起的水冲击波，这种冲击波类似于海啸，其动水压力是非常巨大的。
通过岩土工程的固体数值模拟(FLAC3D, PFC3D)和计算流体动力学CFD之间耦合，我们能够模拟泥石流的流动轨迹以及滑坡对水产生的冲击压力和流动轨迹。
本文相关文档：
岩石边坡工程简介---A Basic of Slope Engineering
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