榆木溝尾礦庫現狀安全研究

程　敏　郭勝男　汪　濤

（1.長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南　長沙　410000；2.海河下游管理局，天津　300000；3.河海大學水利水電工程學院　江蘇　南京　210000）

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榆木溝尾礦庫現狀安全研究

程敏1郭勝男2汪濤3

（1.長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙410000；
2.海河下游管理局，天津300000；3.河海大學水利水電工程學院江蘇南京210000）

摘要：榆木溝尾礦庫由初期壩、堆積壩、攔水壩組成，本文對該尾礦庫的現狀防洪能力和壩體穩定性進行了復核，對現狀整改措施進行了分析，并計算整改后的防洪能力和壩體穩定性，結果符合安全要求。

關鍵詞：尾礦庫；防洪能力；壩體穩定性；整改

1　工程概況

榆木溝尾礦庫位于河南省洛陽市欒川縣陶灣鎮榆木溝，該庫為一狹長形山谷，距小廟嶺選廠西南約1.0km處，庫內縱深長度約1.8km。尾礦庫由初期壩、堆積壩、攔水壩組成，目前尾礦堆至約標高1 350.0m，堆積壩壩高80.0m，尾礦庫總壩高140.0m。排洪系統采用排水井+排水隧洞形式，1#～4#排水井及其支隧洞均已封堵完好，現已使用至5#排水井，6#～9#排水井已經施工完畢。

1.1初期壩現狀

初期壩為碾壓堆石壩，壩高60.0m，壩頂寬4.0m，內外坡比均為1∶2。初期壩地基層為中風化大理巖。初期壩未見壩體滲水、積水現象，且未出現漏砂現象；壩體無明顯變形位移跡象，未發現裂縫，壩體處于穩定狀態。

1.2堆積壩現狀

初期壩以上尾礦壩采取尾砂上游式筑壩。目前堆積壩每級子壩高2.0m或2.5m，子壩外坡比約1∶2，堆積壩壩體平均外坡比為1∶4。

子壩壩體未見沼澤化及滲流出逸點等現象，壩坡護坡和維護較好。壩體各子壩與山體交接處，均對岸坡進行了處理，清除了岸坡上的植被及不穩定土體，在壩肩未見滲流破壞現象［1］。壩坡排水溝及壩肩截水溝護砌均完好無損，溝內無淤堵現象，能夠保證排洪正常。

1.3攔水壩現狀

為提高尾礦庫回水的利用率，在尾礦庫下游距初期壩壩軸線約250.0m處修建一座擋水壩，用來儲存庫內回水并將回水泵送至選廠使用。擋水壩為漿砌塊石重力壩，壩高25.0m，壩頂寬3.0m，上游面垂直，下游坡比約為1∶1。

2　尾礦庫防洪能力復核

2.1尾礦庫等級及防洪標準

現堆積壩高為140.0m，總庫容為1 055.65×104m3，尾礦庫等別為二等。其主要構筑物按2級考慮，次要構筑物按3級考慮，臨時構筑物按4級考慮。尾礦庫等別為2等，按防洪標準的上限考慮，即后期按1 000年一遇設防。

采用上游法尾砂筑壩的二等尾礦庫的防洪要求安全超高1.0m，最小干灘長度100.0m。復核其防洪能力時，要求在設計最高洪水位時，同時滿足安全超高和最小干灘長度兩項指標［2］。

2.2洪水計算

調洪演算的目的是根據既定的排水系統確認所需的調洪庫容及泄洪流量，結合洪水過程線和排水構筑物的泄水量與尾礦庫的蓄水量關系曲線，通過水量平衡計算出泄洪過程線，從而定出泄流量和調洪庫容。

表1 調洪演算結果

3　尾礦庫壩體穩定性復核

3.1壩體滲流分析

尾礦壩滲流計算的主要任務是確定壩體浸潤線的位置，作為壩體穩定計算和排滲設施設計的依據。滲流分析的結果用于壩坡穩定分析，以取得壩坡穩定的定性分析結果。有限元計算浸潤線位置與實測浸潤線位置基本吻合。洪水工況壩體浸潤線平均埋深約26.0m。

浸潤線在堆積壩中有較深的埋深，未出現壩坡出逸的情況，不會產生流土、管涌等破壞。從滲流分析結果來看，大口輻射井對降低堆積壩浸潤線起到了明顯作用。

3.2尾礦庫壩體穩定分析

3.2.1最小抗滑穩定安全系數。根據《尾礦設施設計規范》，荷載組合分為正常運行、洪水運行和特殊運行3種工況。

3.2.2現狀壩體抗滑穩定分析。建立尾礦庫現狀壩體典型剖面的穩定分析模型，浸潤線采用滲流計算所得的正常工況和洪水工況的浸潤線結果，分別對其進行現狀壩體的抗滑穩定安全性分析。

根據計算給出了現狀壩體典型剖面的最小抗滑穩定安全系數，尾礦庫現狀在3種不同工況下，壩體的抗滑穩定最小安全系數均大于規范值，滿足壩體抗滑穩定安全性的要求。

4　尾礦庫現狀整改措施

由尾礦庫現狀壩體穩定性復核結果可知，尾礦庫現狀在正常、洪水和特殊工況下壩體最小抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。針對尾礦庫現狀防洪能力復核計算結果，根據具體要求洪水期必須隨時檢測尾礦庫庫水位，確保防洪高度不小于2.5m，沉積灘平均坡度不小于1.0%，保持庫前有足夠的干灘長度。

5　整改措施后壩體安全分析

5.1調洪演算

調洪演算結果如表1所示。

按本次設計要求整改后，1 000年一遇洪水條件下尾礦庫的安全超高和干灘長度均可滿足規范要求。

5.2壩體穩定計算

5.2.1壩體滲流的分析。尾礦庫現狀壩頂的標高為1 350.0m，沉積灘頂標高1 349.4m，整改后庫內正常運行水位為1 346.9m，最高洪水位為1 348.36m，計算得到尾礦庫正常工況和洪水工況的壩體浸潤線平均埋深分別約為29.2、27.5m。

5.2.2壩體抗滑穩定分析。建立尾礦庫壩體典型剖面的穩定分析模型，浸潤線采用滲流計算所得的正常工況和洪水工況的浸潤線結果，分別對其進行壩體的抗滑穩定安全性分析。

根據計算，尾礦庫按本次設計要求整改后在3種不同工況下壩體的抗滑穩定最小安全系數均大于規范值，滿足壩體抗滑穩定安全性的要求。

6　結論

由尾礦庫現狀壩體穩定性復核結果可知，尾礦庫現狀在正常、洪水和特殊工況下，壩體最小抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。針對尾礦庫現狀防洪能力復核計算結果，設計要求業主在洪水期必須隨時檢測尾礦庫庫水位，確保防洪高度不小于2.5m，沉積灘平均坡度不小于1.0%，保持庫前有足夠的干灘長度。按本次設計要求，尾礦庫的安全超高和干灘長度均可滿足規范要求，且在正常、洪水和特殊工況下，壩體最小抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。經調洪演算，堆積壩堆至中期壩頂標高1 410.0m時和最終壩頂標高1 470.0m時，按防洪高度大于2.5m，平均沉積灘坡度大于1.0%，可有效保證尾礦庫防洪安全。

參考文獻：

［1］李作章，徐日升，穆魯生，等.尾礦庫安全技術［M］.北京：航空工業出版社，1996.

［2］高建良，侯健.尾礦庫危險有害因素分析［J］.華北水利水電學院學報，2011，32（2）：108-110.

中圖分類號：TD79；TV649

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0090-02

收稿日期：2016-01-18

作者簡介：程敏（1983-），男，工程師，研究方向：尾礦壩相關研究。

Safety Analysis for Current Situation of Yumugou Tailing Pond

Cheng Min1Guo Shengnan2Wang Tao3
（1.Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of Nonferrous Metallurge，Changsha Hunan 410000；2.Haihe River Lower Reaches Administration Bureau Water Resource，Tianjin 300000；3.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering，Hohai University，Nanjing Jiangsu 210000）

Abstracts:Yumugou tailing pond is composed of primary dam,stacking dam and retaining dam.In this pa?per,we checked its present flood control capacity and its stability,analyzed the rectification measures based on the present situation,and calculated the flood control capacity and its stability after rectification, which were in accordance with the safety requirements.

Keywords:tailing pond；flood control capacity；dam stability；rectification