（遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

全國(guó)尾礦庫(kù)近萬(wàn)座，由于尾礦回采利用率低，尾礦庫(kù)數(shù)量一直居高不下。尾礦庫(kù)作為礦山選礦廠廢棄物堆場(chǎng)，由于發(fā)生過(guò)多起潰壩事故，造成嚴(yán)重后果，一直是選礦廠安全管理的重點(diǎn)，尤其是汛期，保證尾礦庫(kù)安全度汛是各地監(jiān)管部門(mén)的重點(diǎn)工作[1]。貯灰場(chǎng)的作用和建設(shè)跟尾礦庫(kù)有許多相似之處，但由于尾礦和灰渣的物理力學(xué)指標(biāo)有很大差異，故在設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理上有很大區(qū)別[2]。

1 尾礦與灰渣的典型物理力學(xué)指標(biāo)

1.1 尾礦物理力學(xué)指標(biāo)

尾礦的主要組分是富含SiO2、A12O3、CaCO3等資源的非金屬礦物，是選礦廠選出有用礦物后排出的副產(chǎn)品。尾礦顏色各異，主要由成分決定。典型尾礦物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2灰渣物理力學(xué)指標(biāo)

粉煤灰經(jīng)水力除灰至貯灰場(chǎng)，沉積后呈灰色或灰黑色，顆粒為多孔狀，比表面積大，且對(duì)水的吸附能力很強(qiáng)，其主要成分為硅、鋁、鐵、鈣和硫等。SiO2和AL2O3占64%～88%，特性表現(xiàn)為粉土、粘土。粉煤灰的比重為2.03～2.29，孔隙率60%～77%。粉煤灰主要以粉狀顆粒為主，粘性顆粒次之[3]。由于粉煤灰中粉粒、粘粒的自硬性和毛細(xì)水的表面張力，其強(qiáng)度特性有一定的粘聚力，但數(shù)值一般小于5KN/m2。

一般碾壓筑壩后，對(duì)灰渣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，數(shù)值如下：筑壩灰渣的含水量一般控制在18%～23%，碾壓后的灰渣干密度大于1.30g/cm3，現(xiàn)場(chǎng)施工后灰渣粘聚力C≥16.2，內(nèi)摩擦角≥25.1°。典型灰渣物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 尾礦的平均物理力學(xué)指標(biāo)

表2 灰渣的平均物理力學(xué)參數(shù)

通過(guò)表1及表2可以看出，尾礦容重比灰渣容重大，尾礦粘聚力比灰渣粘聚力大，尾礦內(nèi)摩擦角比灰渣內(nèi)摩擦角大，但尾礦顆粒分級(jí)明顯，灰渣顆粒較均勻，一般不進(jìn)行分級(jí)。

2 筑壩要求

（1）尾礦筑壩要求。①細(xì)顆粒、粘顆粒占比大，不能筑壩；②原則上抗震設(shè)防烈度為7度及7度以下地區(qū)應(yīng)采用上游式筑壩，抗震設(shè)防烈度7度以上地區(qū)宜采用下游式或中線式筑壩。③當(dāng)上游法筑壩時(shí)，中、粗尾礦可采用直接沖填筑壩法，尾礦顆粒較細(xì)時(shí)宜采用旋流分級(jí)筑壩。④下游式或中線式尾礦筑壩時(shí)，首先旋流分級(jí)尾礦，粗顆粒（d≥0.074mm）含量不宜低于70%，否則應(yīng)進(jìn)行筑壩試驗(yàn)。筑壩上升速度必須滿足庫(kù)內(nèi)沉積灘面上升速度和防洪的要求，同時(shí)滿足穩(wěn)定要求。

（2）灰渣筑壩要求。①當(dāng)采用灰渣填筑子壩時(shí)，上游坡應(yīng)設(shè)防滲層，下游坡應(yīng)設(shè)反濾層。②個(gè)體子壩上游坡不宜陡于1∶1.5，下游坡不宜陡于1∶2.0，下游坡平均坡比不宜陡于1∶3.5。③壩基沉積灰渣的承載力經(jīng)碾壓后不小于100kPa，當(dāng)灰渣灘面不能直接加筑子壩時(shí)，必須對(duì)壩基進(jìn)行處理。④灰渣水力沖填筑壩的控制標(biāo)準(zhǔn)，由灰渣的壓實(shí)密度和相對(duì)密度兩項(xiàng)指標(biāo)控制，且須同時(shí)滿足。⑤粒徑控制：粒徑大于0.5mm的顆粒含量應(yīng)不少于15%，粒徑為0.5mm～0.005mm的顆粒含量應(yīng)占70%以上，粒徑小于0.005mm的顆粒含量應(yīng)少于15%，有機(jī)質(zhì)含量小于5%。

3 調(diào)洪灘長(zhǎng)

（1）尾礦壩調(diào)洪灘長(zhǎng)。尾礦庫(kù)在調(diào)洪時(shí)，必須留出最小干灘長(zhǎng)度?？紤]到尾礦堆筑子壩時(shí)，子壩內(nèi)坡沒(méi)有考慮防滲，如果洪水接近灘頂，將可能造成浸潤(rùn)線抬升，壩體失穩(wěn)。

表3 上游式尾礦壩的最小安全超高與最小灘長(zhǎng)

（2）灰渣壩調(diào)洪灘長(zhǎng)?；以鼔斡羞\(yùn)行限制干灘長(zhǎng)度要求，以降低浸潤(rùn)線。但在洪水期，考慮到灰渣壩內(nèi)坡防滲，洪水要求在72h全部排出，故在計(jì)算調(diào)洪庫(kù)容時(shí)，允許0m干灘的情況，這是與尾礦筑壩的最大區(qū)別。

4 管理現(xiàn)狀

①尾礦庫(kù)作為選礦廠的附屬設(shè)施，其建設(shè)管理水平由選礦廠規(guī)模及技術(shù)能力決定。目前我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量多，四五等庫(kù)占90%以上，建設(shè)、運(yùn)行管理水平差，一般表現(xiàn)在壩體總體外坡比普遍超標(biāo)，排洪系統(tǒng)不完善，現(xiàn)場(chǎng)缺乏專業(yè)管理人員。②貯灰場(chǎng)作為燃煤發(fā)電廠的附屬設(shè)施，由于建設(shè)單位為電力企業(yè)，故貯灰場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工基本規(guī)范，但設(shè)計(jì)允許0m灘長(zhǎng)留設(shè)調(diào)洪庫(kù)容，考慮到防滲層的易損性，故0m灘長(zhǎng)時(shí)的壩體穩(wěn)定性有待實(shí)際考驗(yàn)。另外，貯灰場(chǎng)的排洪系統(tǒng)構(gòu)筑物尺寸相對(duì)尾礦庫(kù)普遍偏小。

5 結(jié)論

從尾礦和灰渣的物理力學(xué)指標(biāo)入手，通過(guò)比較分析物理力學(xué)性質(zhì)、筑壩要求、調(diào)洪灘長(zhǎng)及管理現(xiàn)狀，得出如下結(jié)論：

①通過(guò)統(tǒng)計(jì)大量尾礦及灰渣物理力學(xué)指標(biāo)，得出尾礦物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于灰渣物理力學(xué)指標(biāo)，尾礦更適合筑壩。②灰渣筑壩由灰渣的壓實(shí)密度和相對(duì)密度兩項(xiàng)指標(biāo)控制，不滿足時(shí)，必須對(duì)壩基進(jìn)行處理。③留設(shè)調(diào)洪庫(kù)容時(shí)，尾礦庫(kù)必須考慮最小灘長(zhǎng)，貯灰場(chǎng)可以0m干灘，但有待實(shí)際考驗(yàn)。④尾礦庫(kù)運(yùn)行管理現(xiàn)狀較差，貯灰場(chǎng)相對(duì)較規(guī)范。