榆木溝尾礦庫現(xiàn)狀安全研究

程　敏　郭勝男　汪　濤

（1.長沙有色冶金設(shè)計(jì)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(xué)水利水電工程學(xué)院　江蘇　南京　210000）

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榆木溝尾礦庫現(xiàn)狀安全研究

程敏1郭勝男2汪濤3

（1.長沙有色冶金設(shè)計(jì)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(xué)水利水電工程學(xué)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(duì)該尾礦庫的現(xiàn)狀防洪能力和壩體穩(wěn)定性進(jìn)行了復(fù)核，對(duì)現(xiàn)狀整改措施進(jìn)行了分析，并計(jì)算整改后的防洪能力和壩體穩(wěn)定性，結(jié)果符合安全要求。

關(guān)鍵詞：尾礦庫；防洪能力；壩體穩(wěn)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(zhèn)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(nèi)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(biāo)高1 350.0m，堆積壩壩高80.0m，尾礦庫總壩高140.0m。排洪系統(tǒng)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(xiàn)已使用至5#排水井，6#～9#排水井已經(jīng)施工完畢。

1.1初期壩現(xiàn)狀

初期壩為碾壓堆石壩，壩高60.0m，壩頂寬4.0m，內(nèi)外坡比均為1∶2。初期壩地基層為中風(fēng)化大理巖。初期壩未見壩體滲水、積水現(xiàn)象，且未出現(xiàn)漏砂現(xiàn)象；壩體無明顯變形位移跡象，未發(fā)現(xiàn)裂縫，壩體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.2堆積壩現(xiàn)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(jí)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(diǎn)等現(xiàn)象，壩坡護(hù)坡和維護(hù)較好。壩體各子壩與山體交接處，均對(duì)岸坡進(jìn)行了處理，清除了岸坡上的植被及不穩(wěn)定土體，在壩肩未見滲流破壞現(xiàn)象［1］。壩坡排水溝及壩肩截水溝護(hù)砌均完好無損，溝內(nèi)無淤堵現(xiàn)象，能夠保證排洪正常。

1.3攔水壩現(xiàn)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(chǔ)存庫內(nèi)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(fù)核

2.1尾礦庫等級(jí)及防洪標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)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(gòu)筑物按2級(jí)考慮，次要構(gòu)筑物按3級(jí)考慮，臨時(shí)構(gòu)筑物按4級(jí)考慮。尾礦庫等別為2等，按防洪標(biāo)準(zhǔn)的上限考慮，即后期按1 000年一遇設(shè)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(fù)核其防洪能力時(shí)，要求在設(shè)計(jì)最高洪水位時(shí)，同時(shí)滿足安全超高和最小干灘長度兩項(xiàng)指標(biāo)［2］。

2.2洪水計(jì)算

調(diào)洪演算的目的是根據(jù)既定的排水系統(tǒng)確認(rèn)所需的調(diào)洪庫容及泄洪流量，結(jié)合洪水過程線和排水構(gòu)筑物的泄水量與尾礦庫的蓄水量關(guān)系曲線，通過水量平衡計(jì)算出泄洪過程線，從而定出泄流量和調(diào)洪庫容。

表1 調(diào)洪演算結(jié)果

3　尾礦庫壩體穩(wěn)定性復(fù)核

3.1壩體滲流分析

尾礦壩滲流計(jì)算的主要任務(wù)是確定壩體浸潤線的位置，作為壩體穩(wěn)定計(jì)算和排滲設(shè)施設(shè)計(jì)的依據(jù)。滲流分析的結(jié)果用于壩坡穩(wěn)定分析，以取得壩坡穩(wěn)定的定性分析結(jié)果。有限元計(jì)算浸潤線位置與實(shí)測(cè)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(xiàn)壩坡出逸的情況，不會(huì)產(chǎn)生流土、管涌等破壞。從滲流分析結(jié)果來看，大口輻射井對(duì)降低堆積壩浸潤線起到了明顯作用。

3.2尾礦庫壩體穩(wěn)定分析

3.2.1最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。根據(jù)《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》，荷載組合分為正常運(yùn)行、洪水運(yùn)行和特殊運(yùn)行3種工況。

3.2.2現(xiàn)狀壩體抗滑穩(wěn)定分析。建立尾礦庫現(xiàn)狀壩體典型剖面的穩(wěn)定分析模型，浸潤線采用滲流計(jì)算所得的正常工況和洪水工況的浸潤線結(jié)果，分別對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)狀壩體的抗滑穩(wěn)定安全性分析。

根據(jù)計(jì)算給出了現(xiàn)狀壩體典型剖面的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，尾礦庫現(xiàn)狀在3種不同工況下，壩體的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均大于規(guī)范值，滿足壩體抗滑穩(wěn)定安全性的要求。

4　尾礦庫現(xiàn)狀整改措施

由尾礦庫現(xiàn)狀壩體穩(wěn)定性復(fù)核結(jié)果可知，尾礦庫現(xiàn)狀在正常、洪水和特殊工況下壩體最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。針對(duì)尾礦庫現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核計(jì)算結(jié)果，根據(jù)具體要求洪水期必須隨時(shí)檢測(cè)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(diào)洪演算

調(diào)洪演算結(jié)果如表1所示。

按本次設(shè)計(jì)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(guī)范要求。

5.2壩體穩(wěn)定計(jì)算

5.2.1壩體滲流的分析。尾礦庫現(xiàn)狀壩頂?shù)臉?biāo)高為1 350.0m，沉積灘頂標(biāo)高1 349.4m，整改后庫內(nèi)正常運(yùn)行水位為1 346.9m，最高洪水位為1 348.36m，計(jì)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(wěn)定分析。建立尾礦庫壩體典型剖面的穩(wěn)定分析模型，浸潤線采用滲流計(jì)算所得的正常工況和洪水工況的浸潤線結(jié)果，分別對(duì)其進(jìn)行壩體的抗滑穩(wěn)定安全性分析。

根據(jù)計(jì)算，尾礦庫按本次設(shè)計(jì)要求整改后在3種不同工況下壩體的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均大于規(guī)范值，滿足壩體抗滑穩(wěn)定安全性的要求。

6　結(jié)論

由尾礦庫現(xiàn)狀壩體穩(wěn)定性復(fù)核結(jié)果可知，尾礦庫現(xiàn)狀在正常、洪水和特殊工況下，壩體最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。針對(duì)尾礦庫現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)要求業(yè)主在洪水期必須隨時(shí)檢測(cè)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(shè)計(jì)要求，尾礦庫的安全超高和干灘長度均可滿足規(guī)范要求，且在正常、洪水和特殊工況下，壩體最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。經(jīng)調(diào)洪演算，堆積壩堆至中期壩頂標(biāo)高1 410.0m時(shí)和最終壩頂標(biāo)高1 470.0m時(shí)，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(xiàn)：

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

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

中圖分類號(hào)：TD79；TV649

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(guān)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