某尾礦庫閉庫穩定性分析

高振興

（楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100）

1 工程概況

某尾礦庫位于洋縣桑溪鎮李家莊溝溝內，為上游式尾礦庫。該尾礦庫始建于2008年3月，在未經過設計的情況下向庫內排放尾礦砂約48.7萬m3，堆積高度約為60.0m。后企業補充完成了該尾礦庫工程巖土工程勘察報告和初步設計，業主按照設計進行了整改，于2011年10月竣工驗收并投入使用，于2012年10月停止使用。

2013年9月完成了閉庫巖土工程勘察報告，2014年7月完成了閉庫設計安全專篇，后按照設計安全專篇進行了施工。工程實施過程中的工勘、設計、施工及監理單位都具有規定的資質。

2 壩體現狀

經現場實測，該尾礦庫總壩高81.5m，堆積方量約94.1萬m3，屬四等尾礦庫[1]。該尾礦庫初期壩為廢棄礦石（微風化片麻狀花崗巖、閃長巖）進行筑壩，為堆石壩，初期壩壩高20.2m，頂寬度3m，軸線長度79m，在上游壩面設土工布反濾層，在壩體與岸坡結合處設置截水溝以排泄雨水。下游壩面坡比 1：1.8。現場調查和觀測，壩體表面平整，未發現不均勻沉降，壩體無裂縫，壩腳排滲棱體滲出水體清澈。該尾礦庫堆積壩最終堆積高度為（初期壩以上）61.3m，子壩外坡比1:1.8～2.1。

3 壩體穩定性評估

3.1 初期壩穩定分析

（1）初期壩壩基穩定性分析

初期壩壩址所處地段未見有滑坡等不良地質作用，未見有全新活動斷層，所以初期壩壩址區是穩定的；根據閉庫工程勘察等資料，初期壩壩基巖石為元古界強風化閃長巖，其飽和抗壓為50.4～90.7 MPa，該段巖體工程性質較好，所以判定壩基是穩定的。

（2）初期壩壩肩穩定性分析

壩肩出露地層為元古界強風化閃長巖，巖石較堅硬，其飽和抗壓為54.6～77.4 MPa，巖體呈巨厚層狀，層間結合力強，壩肩部分山勢雄厚，植被發育良好，未發現壩肩基巖變形等不良跡象。初期壩壩肩是穩定的。

（3）初期壩穩定性分析

初期壩筑壩材料為廢棄礦石，其主要成分為微風化片麻狀花崗巖、閃長巖。根據現場觀察，現狀壩體外觀良好，表面平整，無裂縫，無其他變形現象。

（4）初期壩滲漏穩定性分析

初期壩壩肩主要為閃長巖，其表層風化裂隙發育，但深部裂隙不發育，且在施工過程中對壩肩進行了清理。通過調查，未發現壩肩有滲漏現象，且已經停止向庫區內排放尾礦，尾礦庫浸潤線較低。因此認為，壩肩不會發生滲漏。壩體預留的排滲孔暢通，壩腳排滲體的滲出水清澈。因此認為初期壩滲流是穩定的。

通過上述分析認為，初期壩是穩定的。

3.2 堆積壩穩定性分析

（1）堆積壩穩定性分析

根據閉庫工程勘察報告和現場調查，堆積壩表面較平整，無坍陷、沖溝、水蝕等不良現象。閉庫工程勘察中通過地質實測、穩定性計算結果表明，現狀堆積壩穩定性滿足要求。現已停止排放尾礦，隨著時間的推移，尾砂自重固結，堆積壩的穩定性將會逐漸提高。

（2）滲流穩定性分析

該尾礦庫干灘長度160m，大于規范規定的最小50m的要求。

堆積壩體內浸潤線埋深為4.80～18.20m；壩面無滲水現象，涵管排出水清澈。認為現狀堆積壩滲流是穩定的。

3.3 壩體穩定性計算

壩體穩定計算采用河海大學邊坡穩定分析程序 AUTOBANK進行分析。按程序要求對壩體進行剖面分析，并進行概化分區。概化分區依據《閉庫勘察報告》并結合庫區地形對尾礦壩體進行。計算指標依據《閉庫勘察報告》、《尾礦設施設計規范》附錄 C 壩體尾礦的平均物理力學指標及相似工程實踐經驗的技術參數比較確定。

根據《中國地震烈度區劃圖》[2]，本工程所在地區屬于抗震設防烈度6度區，場地地震加速度值為0.05g。按照相關規范[3][4]，6度時，尾礦壩可不進行抗震驗算，但應滿足規定的抗震構造和工程措施要求。所以計算不考慮地震工況。根據，該地區屬于抗震設防烈度6度區，場地地震加速度0.05g，按照《碾壓式土石壩設計規范》[5]要求，計算尾礦庫的正常運行情況、洪水運行情況下的穩定計算均應計算。

（1）土力學參數信息坡面線下壓土層數為 6 層，具體土層物理力學指標如表1。

表1 土層物理力學指標表

（2）計算公式

尾礦壩穩定性分析采用瑞典圓弧條分法計算。計算公式為:

式中：K—安全系數；

Ci—第i 條塊滑面粘聚力(kPa)；

Φi—第i 條塊滑面內摩擦角(°)；

θi—條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑之間的夾角(°)；

li—第i 條塊滑面長度(m)；

Wi—第i 條塊滑面的土體重量(KN)，浸潤線以上取天然重度，以下取飽和重度。

滑弧法計算壩坡穩定，主要是滑弧位置的確定和計算公式的選擇，由于地基、初期壩、尾礦性質和其它外力條件不同，滑弧的位置有以下幾種情況：

①若初期壩強度較高，采用上游法筑壩工藝，滑弧一般在初期壩壩頂以上。

②地基條件較好，有可能初期壩與堆積壩一起發生滑動。

③地基較弱時也可能連同一部分地基一起滑動。

④滑弧位置與浸潤線關聯性較高，可能位于浸潤線出逸附近。

（3）計算結果

各滑弧取30個土條計算，根據試算，滑弧長度不小于20m，具體計算結果列表如2。

表2 穩定計算結果表

4 結論

該尾礦庫的初期壩址、地基、壩肩是穩定的，堆積壩表面平整，未見有坍陷、沖溝等現象，通過計算壩體的整體穩定性安全系數均大于規范要求。綜合判定該尾礦庫壩體穩定性滿足要求。

建議：

1.尾礦庫閉庫后管理工作仍由原單位負責。負責指導和監督尾礦庫運行和安全管理工作，落實尾礦庫的各種管理制度。如因土地復墾等原因需要變更管理單位的，必須報請主管部門批準，并辦理相應的法律手續。

2.閉庫后的尾礦庫，未經設計論證和批準，不得重新啟用或改作他用。

3.閉庫后的尾礦庫，必須做好壩體及排洪設施的維護。未經論證和批準，不得儲水。嚴禁在尾礦壩和庫內進行亂采、濫挖、違章建筑和違章作業。

4.建議尾礦庫周邊實施圍擋封閉，防止周邊村民、牲畜等進入庫區。尾礦壩應設置警戒線，采取隔離措施，并設立警示牌，以防止對壩體及其坡面的人為破壞。尾礦壩外坡面應按閉庫設計要求，做好排水設施及壩面植草的維護工作。