Пробив на язовир на хвостохранилище, кални потоци от минна утайка и оцеляване при наводнения с токсични тежки метали¶

За разлика от конвенционален бетонен водноелектрически язовир, който задържа чиста речна вода зад подсилена скална стена, хвостохранилище (или резервоар за летлива пепел от въглища) е масивен промишлен насип, проектиран да съхранява милиони тонове фино смляно каменно брашно, реагенти за химическа обработка и вода, натоварена с тежки метали, останала от извличането на злато, мед, желязо, алуминий (red mud), фосфат или въглища. Тъй като много по-стари язовири за хвостохранилища са изградени по метод нагоре по течението, където последователни диги се изграждат директно върху самата неуплътнена, наситена с вода утайка, обилни валежи, преливане, вътрешна ерозия на просмукване (piping), или леко земетресение може да доведе до статично или сеизмично втечняване на цялото стено на язовир и водоем за секунди. Когато хвостохранилището се пробие, то не изпуска обикновено водно наводнение. Вместо това, той отприщва 10 до 30 метра височина (33-to-100-foot) хиперконцентриран минен кален поток с плътност на мокър бетон (1,600 to 2,200 kg/m3), състезавайки се надолу по долината с 30 до 80 км/ч (20 до 50 мили в час). Тази токсична вълна пулверизира стоманобетонни мостове, погребва цели градове за минути и оставя след себе си разяждаща, замърсена с тежки метали или цианидна утайка, която се втвърдява като цимент. Ако прозвучи сирена за пробив на язовир или чуете дълбок подземен рев в долина под мина или електроцентрала, обадете се на местния номера за спешни случаи незабавно и се консултирайте с нашите ръководства изблик на ледниково езеро, наводнения и евакуация при повреда на язовир, свлачища и кални потоци, химически разливи, и вдишване на цианид и индустриален газ.

Направете това сега¶

1. Евакуирайте незабавно ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО към дъното на долината (изкачете се направо по най-близкия склон): Никога не се опитвайте да изпреварите кален поток от хвостохранилище, като бягате или шофирате надолу по течението по пътя в дъното на долината. Свръхконцентрирана хвостна вълна се движи с 30 до 80 км/ч (20 до 50 мили в час) надолу по речните канали, докато изкачването само на 30 до 50 метра (100 до 165 фута) вертикално нагоре по стената на долината отнема по-малко от 3 до 5 минути пеша и ви отстранява от зоната на наводняване.
2. Отнасяйте се към всяка сирена на мина, внезапно падане или кално вълнение в речната вода или слаб тътен на товарен влак като незабавно нарушение: Ако живеете или работите в зона за самоспасяване (ZAS / в рамките на 10 километра или 30 минути надолу по течението от хвостохранилище), имате 2 до 15 минути преди удара. Оставете всичко, не спирайте, за да опаковате чанти, да заключвате врати или да събирате добитък, и тичайте нагоре по предварително маркираната пътека за евакуация на склона.
3. Изоставете превозното си средство незабавно, ако трафикът спре на път или мост в долина: Мостовете са първите конструкции, откъснати от колоните си от предната част на вълната от хвостохранилища с висока плътност от камъни и утайки. Скочете от колата и се катерете право нагоре по най-стръмния съседен насип или планински склон.
4. Никога не стъпвайте в прясна или изсъхнала кал от хвост след преминаване на вълната: Хвостната утайка се държи като тиксотропна ненютонова течност: тънка суха кора се образува отгоре на слънце, докато калта на 15 сантиметра (6 инча) отдолу остава бездънен вакуумен уловител с висока плътност, който изсмуква ботушите и се заключва около кръста като настройка бетон.
5. Избягвайте контакт с кожата, очите и дихателните пътища с минна утайка (cyanide, caustic alkali, arsenic, mercury, lead): Златните отпадъци може да съдържат токсичен натриев цианид (which releases lethal hydrogen cyanide gas if mixed with acidic water), хвостът от боксит "червена кал" е силно алкален (pH 10 to 13, причинявайки сериозни химически изгаряния като мокър цимент), а сулфидните метални отпадъци съдържат концентриран арсен, олово, кадмий и живак. Изплакнете напръсканата кожа или очите с чиста течаща вода в продължение на 15 до 20 минути.
6. Никога не пийте, кипете или мийте с речна или кладенческа вода след разлив на хвост: Кипящата вода не отстранява тежки метали, арсен или химически реагенти; всъщност кипенето концентрира нелетливи тежки метали като олово, живак и арсен, докато изпарява летливите токсини във вашия кухненски въздух. Използвайте само запечатана бутилирана вода или вода от общински цистерни.

Дърво на решения: Пробив на язовир на хвостохранилище и оцеляване при токсичен кален поток¶

flowchart TD
    Alert["Сирена за пробив на язовир на хвостохранилище, спешно предупреждение по телефона, земен тътен или забелязана кална вълна нагоре по течението"] --> TimeCheck{"Колко далеч сте надолу по течението от язовира?"}
    TimeCheck -->|"В зоната за самоспасяване (< 10 км / < 15 минути време за пътуване)"| FootClimb["НЕ шофирайте по Valley Road; Бягайте ПЕША право нагоре по склона на най-близката долина (30 до 50 м / 100 до 165 фута вертикално)"]
    TimeCheck -->|"По-надолу по течението (> 10 до 50 км / 15 до 90 минути време за изпълнение)"| EvacRoute["Следвайте маркиран евакуационен маршрут перпендикулярно извън заливната низина на реката до определена високопланова сборна точка"]
    FootClimb --> Trapped{"Невъзможно ли е да се стигне до хълма преди да пристигне кална вълна?"}
    Trapped -->|"да"| VerticalRoof["Изкачете се до покрива на най-високата стоманобетонна сграда на високия ръб на долината или се изкачете по здрави дървета високо на склона; Никога не оставайте в едноетажна тухлена/дървена къща"]
    Trapped -->|"Не, достигнах високо ниво"| StayHigh["Останете на високо място; Вторични спадове на язовир и вълни в резервоара следват часове наред"]
    EvacRoute --> StayHigh
    StayHigh --> PostWave{"Някой, напръскан с утайка ИЛИ хванат в хвостна кал?"}
    PostWave -->|"Напръскани с утайка (особено червена кал или златни/сулфидни отпадъци)"| Decon["Незабавно съблечете замърсеното облекло; Изчеткайте сухата кал; Изплакнете кожата и очите с чиста вода за 15 до 20 минути"]
    PostWave -->|"Човек, заседнал в хвостохранилище"| NoWalk["НЕ излизайте върху калната кора; Обадете се на 911/112/999 за хеликоптерни подемници или изваждане от надуваеми кални спасителни шейни/дъски"]

Инженерство и реология: Защо калният поток от хвостохранилище е много по-смъртоносен от водното наводнение¶

Разбирането на физичните и химичните разлики между стандартно наводнение на река и пробив на язовир от хвостохранилище обяснява защо конвенционалните тактики за оцеляване при наводнение (като подслон на втория етаж на къща с дървена конструкция или преминаване през поток, дълбок до коленете) се провалят по време на наводнение с минни отпадъци.

1. Свръхконцентрирана плътност и импулс на удара (2x water density)¶

• Чистата вода от наводнения има плътност на течността от 1000 килограма на кубичен метър (62.4 lb/ft3).
• Втечнен минен хвост суспензия се състои от 50% до 75% фино смлени минерални скални частици по тегло, суспендирани в технологична вода, което му придава насипна плътност от 1600 до 2200 килограма на кубичен метър (100 to 137 lb/ft3), почти плътността на течния бетон.
• Поради хидродинамичното ударно налягане (P = 0.5 * rho * v2) мащабира директно с плътността на течността (rho) и квадрата на скоростта (v2), кален поток от хвостохранилище, движещ се с 50 км/ч (14 m/s) упражнява 5 до 10 пъти по-разрушителна сила на странично срязване от бързо наводнение на река. Освен това суспензията с висока плътност без усилие плава многотонни камъни, булдозери, транспортни контейнери и изтръгнати стоманени мостови греди в самата предна част на вълната (the boulder snout), действайки като таран, който отрязва стоманобетонните колони в основата им.

2. Конструкции на язовирни стени за хвостохранилища нагоре по течението спрямо осевата линия срещу¶

Не всички съоръжения за съхранение на хвост (TSFs) носят същия риск от колапс. Глобални стандарти за минна безопасност (като Глобален индустриален стандарт за управление на хвостохранилището, GISTM) категоризирайте насипите според това как дигата се издига с течение на времето:

Химически и токсикологични опасности по тип мина¶

За разлика от естествения вулканичен лахар или свлачище на хълм, съставено от доброкачествена почва и скали, минните и промишлени резервоари съдържат концентрирани химически преработвателни агенти, екстремни нива на pH и бионалични тежки метали, които превръщат зоната на наводняване в опасни материали (HAZMAT) място на бедствието.

Предупредителни знаци преди срутване върху хвостохранилище¶

Ако работите в минна площадка, въглищен завод или живеете в непосредствена близост до хвостохранилище, докладвайте за някой от следните структурни червени флагове на спешните органи и незабавно евакуирайте районите надолу по течението:

1. Мътна или мътна вода, изтичаща от външната стена или края на язовира: Бистрата вода, която се стича от проектираните отводнителни тръби е нормално; кална вода с цвят на тиня, бълбукаща от склона на язовира или земята надолу по течението, означава вътрешна ерозия (piping) активно измива сърцевината на язовира отвътре навън.
2. Нови мокри петна, свличащи се, издути или надлъжни пукнатини по гребена на язовира или външните пейки: Мокра тъмна ивица, появяваща се по средата на сухия външен склон, показва вътрешната подземна вода (phreatic surface) се е повишила опасно високо и насища структурната обвивка.
3. Вихрови басейни или вдлъбнатини, образуващи се на повърхността на хвостохранилището или езерото: Показва, че подповърхностният материал се оттича в спукана заровена декантна тръба или фундаментна кухина под резервоара.
4. Водно езерце, навлизащо близо до външния гребен на язовира: При язовирите нагоре по течението и в централната линия, свободното водно езеро трябва да се държи далеч от външната стена на насипа, разделено от широк "плаж" от дрениран пясък. Ако проливен дъжд избута открита вода точно срещу гребена на язовира, преливането и втечняването може да последват в рамките на часове.

Стъпка по стъпка оцеляване по време и след пробив¶

Фаза 1: Незабавна евакуация (Правилото за 90-градусов склон)¶

1. Движете се под ъгъл от 90 градуса от оста на реката или долината:
2. В Зоната за самоспасяване (ZAS), която минните регулатори определят като зона в рамките на 10 километра (6,2 мили) надолу по течението или по-малко от 30 минути време на пристигане на наводнение, официалните евакуационни автобуси не могат да стигнат до вас навреме.
3. В момента, в който извие сирената, се задейства сигнал за клетъчно излъчване на смартфон или чуете дълбокия, разтърсващ земята рев на вълната, тичайте право нагоре по склона на долината пеша.
4. Не пресичайте мостове от едната страна на реката на другата, за да стигнете до предпочитан път; вместо това се изкачете по хълма от която и страна на реката да стоите в момента.
5. Колко високо да се изкачите:
6. В тесни планински клисури непосредствено под висок язовир (като срутването на язовир Става през 1985 г. в Италия, където калният поток достигна скорост от 90 км/ч / 56 мили в час), калната вълна може да се издигне 15 до 35 метра (50 до 115 фута) нагоре по стените на каньона, особено на външния бряг на речните завои, където центробежната сила хвърли калния поток високо нагоре по реката наклон (superelevation). Стремете се да се изкачите на поне 30 до 50 метра (100 до 165 фута) над дъното на долината.

Фаза 2: Защо никога не трябва да стъпвате върху кал от хвостохранилище, след като вълната спре¶

След преминаването на основното вълнение дъното на долината е покрито с плоско, измамно море от сива, кафява или червена тиня с дълбочина от 1 до 15 метра (3 до 50 фута).

• Тиксотропният уловител: фини утайки от хвост (silt and clay-sized rock flour) са тиксотропни: когато бъдат нарушени или настъпени, те се втечняват в гъсто, вискозно лепило със силно отрицателно засмукване на порите.
• В рамките на часове на слънчева светлина горните 2 до 5 сантиметра (1 до 2 инча) изсъхват в напукана кора, която изглежда достатъчно здрава, за да се премине през нея, докато 3 метра отдолу остават течна кал.
• Ако някой е блокиран на покрив или превозно средство в средата на калното поле: Не се опитвайте да излезете през калта пеша, за да го спасите; спасители без специализирано оборудване потъват до гърдите си и сами стават жертви в капан. Изчакайте пожарно-спасителни хеликоптери (hoist extraction) или обучени екипи за спасяване в кал, използващи надути спасителни шейни, широки дървени кални дъски и копия със сгъстен въздух (които впръскват въздух около краката на жертвата, за да нарушат вакуумното засмукване, преди да ги извадят).
• Ако вие лично сте хванати в бавно движещия се външен ръб на кално отлагание и не можете да достигнете сушата: Легнете легнали по гръб или по корем в хоризонтална позиция на морска звезда/плуване с широко разтворени ръце и крака, за да разпределите телесното си тегло върху възможно най-голямата повърхност (reducing ground bearing pressure below the mud's yield stress), след това бавно пълзете по корем или се търкаляйте по повърхността към твърда земя или плаващи дървени остатъци, вместо да се опитвате да стоите изправени на краката си.

Фаза 3: Незабавно химическо обеззаразяване за оцелелите¶

Ако някой е бил хванат на ръба на поток от хвост или е бил напръскан с минна утайка:

1. Свалете незабавно всички напоени с кал дрехи и ботуши: Не дърпайте покрити с кал ризи върху лицето; отрежете ги с ножици, ако е необходимо, и ги затворете в найлонови торбички.
2. Изчеткайте плътната налепнала кал със суха кърпа или ръка с ръкавица, след което изплакнете обилно с чиста вода в продължение на 15 до 20 минути:
3. Ако разливът включва боксит "Червена кал" (caustic sodium hydroxide, pH 11 to 13): Подобно на мокрия цимент, алкалните изгаряния често не парят през първите 15 минути, докато високото рН безшумно разтваря кожните протеини и роговицата. Промивайте кожата и очите непрекъснато с чиста течаща вода или физиологичен разтвор в продължение на най-малко 20 до 30 минути и незабавно потърсете болнично лечение за изгаряния и офталмологична помощ. Вижте нашето ръководство за циментови и алкални химически изгаряния.
4. Ако разливът включва остатъци от злато/сребърен цианид: Монитор за главоболие, световъртеж, объркване, учестено дишане, черешовочервена кожа или метаболитна ацидоза; склад на спешните отделения за интравенозен хидроксокобаламин (Cyanokit) противоотрови. Вижте нашето ръководство за вдишване на цианид и първа помощ при отравяне.
5. Предотвратете вдишването на токсичен прах след наводнението: След като слънцето изсуши калните покрития по улиците и домовете, всяко преминаващо превозно средство издига ослепителни облаци от фино брашно от силициева скала, примесено с арсен, олово, кадмий или сода каустик. Носете плътно прилепнал N95, KN95, FFP2 или P100 респиратор за частици, когато сте на открито в зоната на удара.

Регионални номера за спешни повиквания и протоколи на агенцията¶

Често задавани въпроси¶

По какво се различава язовирът за хвостохранилище от обикновения воден язовир?¶

Нормалният воден язовир е постоянна бариера, направена от стоманобетон, зидария или уплътнена глина и скала, проектирана да задържа чистата речна вода. Хвостохранилището е насип за промишлени отпадъци, изграждан постепенно в продължение на десетилетия, за да съхранява милиони тонове фино натрошено каменно брашно, реагенти за химическа обработка и замърсена с тежки метали суспензия, останала от минната руда. Много по-стари язовири за хвостохранилища са изградени с помощта на „метода нагоре по течението“, където всяка нова стена е подредена директно върху самата мокра, неуплътнена кал, което ги прави податливи на внезапно втечняване и пълно срутване.

Защо не можете да изпреварите срутване на язовир за хвостохранилище, като карате по пътя в долината?¶

Когато хвостохранилище се втечни и пробие, изтичащата вълна от кал с висока плътност обикновено експлодира навън със скорост от 30 до 80 километра в час (20 до 50 мили в час) надолу по канала на реката, носейки камъни и изкоренени дървета, които разрушават пътищата в долините и отрязват мостове за минути. Шофирането по дъното на долината ви държи директно на пътя на калния поток, където едно блокирано кръстовище или измит мост ви хваща фатално в капан. Вместо това, бягайки пеша под ъгъл от 90 градуса право нагоре по склона на най-близкия долинен хълм, печелите 30 до 50 метра (100 до 165 фута) вертикална надморска височина само за 3 до 5 минути, поставяйки ви безопасно над калната вълна.

Защо е опасно да се ходи по калта от хвостохранилище дори дни след като наводнението е спряло да се движи?¶

Минните остатъци се състоят от микроскопични минерални частици с размер на тиня и глина ("шлам"), наситени с вода. Този материал е тиксотропен: докато горните няколко сантиметра изсъхват на слънце в напукана кора, която изглежда като твърда мръсотия, калта отдолу остава течна седмици или месеци. В момента, в който човек стъпи през тънката кора, вибрациите отново втечняват калта около краката му, а високата плътност и вакуумното засмукване се заключват около ботушите и кръста му като мокър цимент, правейки самостоятелното бягство невъзможно без специални кални спасителни дъски или хеликоптерни подемници.

Какви токсични химикали има в утайките от хвоста на рудодобива?¶

Точната химическа опасност зависи от минерала, който се добива. Отпадъците от злато и сребро често съдържат токсичен натриев цианид заедно с арсен и живак. Отпадъците от боксит (алуминий), известни като "червена кал", съдържат концентриран натриев хидроксид каустик (`lye`) с pH от 11 до 13, което причинява тежки химически изгаряния на кожата и очите при контакт. Отпадъците от мед, желязо, олово и цинков сулфид често генерират кисела утайка (`acid mine drainage`), заредени с разтворен арсен, олово, кадмий, живак и талий, докато езерата за пепел от въглища съдържат концентриран арсен, хром и селен.

Мога ли да направя речната или кладенческата вода безопасна за пиене след разлив на хвост, като я преваря?¶

Не, никога не трябва да пиете или да готвите с речна вода или вода от плитък кладенец, замърсена от разлив от минни хвостове, а преваряването на водата всъщност ще я направи по-опасна. Кипенето убива бактериите и вирусите, но не премахва тежки метали като арсен, олово, живак, кадмий или шествалентен хром; вместо това, докато водата извира като пара, концентрацията на токсични тежки метали в съда се увеличава, докато всички летливи химически реагенти се изпаряват във въздуха, който дишате. Използвайте само запечатана бутилирана вода или официални цистерни за аварийна вода, докато властите не удостоверят водоснабдяването.

Какво означава "Зона за самоспасяване" (ZAS), ако живея близо до мина?¶

В международните разпоредби за безопасност на хвостохранилищата (като тези, които се прилагат в Бразилия и съгласно Глобалния индустриален стандарт за управление на хвостохранилищата), зоната за самоспасяване (`Zona de Autossalvamento` или `ZAS`) се определя като зоната на долината в рамките на 10 километра (6,2 мили) надолу по течението от язовира или всяка област, където калната вълна би пристигнала за по-малко от 30 минути. Тъй като външните екипи за спешно реагиране не могат физически да достигнат до тази зона преди вълната да удари, жителите и работниците в ZAS разчитат на автоматизирани сирени, незабавни сигнали за клетъчно излъчване и предварително маркирани пешеходни пътеки, водещи право нагоре по стените на долината до места за събиране на високи места.

Свързани ръководства¶

• Наводнения при изблик на ледникови езера (GLOF) и евакуация при повреда на язовир
• Свлачища, кални свлачища и оцеляване при потоци от отломки
• Цимент, мокър бетон, алкални химически изгаряния и експозиция на очите с вар
• Цианид, сероводород и първа помощ при вдишване на промишлен газ
• Химически разливи, HAZMAT струи и обеззаразяване

Източници и официални указания¶

• Програма на ООН за околната среда (UNEP), Международен съвет по минно дело и метали (ICMM) и Принципи за отговорно инвестиране (PRI): Глобален индустриален стандарт за управление на хвостохранилището (GISTM) - Изискване 13: Планове за готовност и реагиране при извънредни ситуации.
• Международна комисия за големи язовири (ICOLD): Бюлетин 121 и Бюлетин 194: Хвостохранилища, риск от опасни събития, поуки, извлечени от практическия опит, и картографиране на наводненията при пробиване на язовирни стени.
• Федерална агенция за управление при извънредни ситуации (FEMA) и Инженерен корпус на армията на САЩ (USACE, Съединени щати): Федерални насоки за безопасност на язовирни стени: Планиране на спешни действия при повреди на язовирни стени и хвостохранилища.
• Световна здравна организация (СЗО): Изпускания на химикали, причинени от природни бедствия и технологични катастрофи (NATECH): Аварии на хвостохранилища, тежки метали и цианид в отговор на общественото здраве.
• Agência Nacional de Mineração (ANM) & Defesa Civil Nacional (Бразилия): Protocolos de Gurança de Barragens de Mineração, Zonas de Autossalvamento (ZAS), e Sistemas de Alerta Sonoro.