鄒建偉

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 尾礦庫(kù)的基本現(xiàn)況介紹

結(jié)合中華人民共和國(guó)應(yīng)急管理部信息統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)尾礦庫(kù)大概包含6261個(gè)，其庫(kù)容量最大的已經(jīng)超出8億立方米。因?yàn)閲?guó)內(nèi)尾礦庫(kù)技術(shù)研究很晚，初期建庫(kù)時(shí)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)遵循，加之部分礦山老板追求利益，許多尾礦庫(kù)修建早期并未進(jìn)行地勘工作，也存在根據(jù)水壩規(guī)范和規(guī)程設(shè)計(jì)的工程。另外，使用者對(duì)尾礦庫(kù)缺少高度重視及管理，必定會(huì)造成潛藏的安全隱患。

經(jīng)調(diào)研的2233個(gè)尾礦庫(kù)內(nèi)，包含正常庫(kù)599個(gè)，約為26.8%，有安全隱患的包括406個(gè)，約為18.2%，其他的1228個(gè)尚待進(jìn)一步展開(kāi)安全度調(diào)研驗(yàn)證，處在未知安全狀態(tài)下。國(guó)內(nèi)大概53%左右的尾礦庫(kù)下游存在住戶，如果產(chǎn)生事故，后果極其嚴(yán)重，因此尾礦庫(kù)的隱患處理十分迫切。

2 尾礦庫(kù)歷史故障種類及原因介紹

結(jié)合USCOLD（中文稱呼）與UNEP（中文稱呼）的部分調(diào)研統(tǒng)計(jì)信息發(fā)現(xiàn),尾礦庫(kù)故障原因劃分總結(jié)是:尾礦庫(kù)失事主因中，其堆積壩下游邊坡可靠性是最重要原因，邊坡失穩(wěn)將極大影響尾礦庫(kù)的安全[1]。因此，下文介紹了影響邊坡可靠性的具體因素。

3 影響邊坡穩(wěn)固性的重要原因與各項(xiàng)因素

從大局角度來(lái)說(shuō)，邊坡失穩(wěn)當(dāng)然包含勘察、設(shè)計(jì)與建設(shè)質(zhì)量等客觀影響因素。但由內(nèi)部誘因而言，重點(diǎn)是浸潤(rùn)線過(guò)高造成的，浸潤(rùn)線高低直接影響著邊坡穩(wěn)固系數(shù)，具體如表1所示。

表1 浸潤(rùn)線高低對(duì)邊坡穩(wěn)固技術(shù)的干擾

由表1得知，不管是在水位升高或者降低時(shí)，浸潤(rùn)線對(duì)邊坡穩(wěn)固性的干擾均較為明顯，尤其是水位升高時(shí)，水位相差1米，針對(duì)早期邊坡壩體穩(wěn)定性系數(shù)就相差0.02～0.05，浸潤(rùn)線針對(duì)邊坡穩(wěn)固系數(shù)相差較小一些。整體來(lái)說(shuō)，飽和線越矮，邊坡越穩(wěn)固，因此下降浸潤(rùn)線的部位為尾礦庫(kù)順流穩(wěn)固分析的重要工作。

通過(guò)常年的探究并采取有限元法展開(kāi)計(jì)算，學(xué)者探究獲得對(duì)浸潤(rùn)線有干擾的因素，并做出以下排序：其一，尾礦庫(kù)堆壩高度＞壩中各層滲水系數(shù)比＞堆積壩下游坡度＞堆積壩干灘長(zhǎng)度＞早期坡高＞堆積坡上游坡比；其二，在堆坡坡高恒定時(shí)，堆積體每層滲水系數(shù)比干擾最大；其三，邊坡分層確定以后即滲透值比一定的條件下，干灘長(zhǎng)度對(duì)浸潤(rùn)線的干擾十分重要。分析幾個(gè)重要影響因素為：

（1）每層的滲透系數(shù)不同：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究顯示，浸潤(rùn)線受干擾程度和每層尾礦滲透值不均勻值呈正比，每層滲透值相差巨大，浸潤(rùn)線愈高。當(dāng)上下層滲透參數(shù)相差超過(guò)100倍時(shí)，底部尾礦層存在較大的阻水作用，而且浸潤(rùn)線增高趨勢(shì)從下游朝上游延展，浸潤(rùn)線升高顯著。

（2）尾礦壩下游邊坡平均坡比：國(guó)外尾礦邊坡下游平均坡度（含一次性筑壩）為1:1.75～1:6之內(nèi)，我國(guó)很多在1:3～1：6之內(nèi)[2]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息表明，在尾礦庫(kù)初期壩高和堆積壩高相同、上游水位相同時(shí)，尾礦庫(kù)下游平均坡度越緩，具體滲徑愈長(zhǎng)，浸潤(rùn)線就越低，表示尾礦庫(kù)下游平均坡度極大影響到邊坡浸潤(rùn)線。但尾礦庫(kù)下游平均坡度并非越緩越佳，有效庫(kù)容與之呈反比，平均坡度也表示經(jīng)濟(jì)性不好。在具體項(xiàng)目使用中要綜合對(duì)比，最后選取經(jīng)濟(jì)且實(shí)用效果最好的坡度。

（3）干灘長(zhǎng)度越長(zhǎng)，表層自由水面越低或是越平坦，水力坡度越第。干灘長(zhǎng)度屬于等勢(shì)線的布置和自由水面線的高低的整體反應(yīng)，實(shí)例顯示許多上游式尾礦庫(kù)損壞的原因就是由于干灘長(zhǎng)度太短引起的。因此，標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)強(qiáng)調(diào)尾礦庫(kù)的最低灘長(zhǎng)，見(jiàn)表2所示。

表2 上游式尾礦庫(kù)的最低安全超高和最低灘長(zhǎng)

（4）尾礦庫(kù)上游坡比：上游坡比就是沖積灘坡比，其影響是安全的安全超高，屬于尾礦在于動(dòng)水下天然沉積出現(xiàn)的坡度，沖積坡度愈靠近水邊越小，越靠近放礦點(diǎn)愈大，干擾沖積坡的原因包括粒度、含量和放礦方式等。我國(guó)上游坡比通常為1%～3%，浸潤(rùn)線遭到尾礦庫(kù)上游沖積坡坡度較大的影響，在一樣的干灘長(zhǎng)度下，伴隨上游坡比加大，干灘坡度增大，浸潤(rùn)線就伴隨上游水位的下降而下降[3]。

4 尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線探究?jī)?nèi)容

尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線探究要涉及如下內(nèi)容：

（1）明確堆積邊坡的浸潤(rùn)線，預(yù)估下游溢出點(diǎn)。

（2）壩身與壩基的滲流量計(jì)算。

（3）當(dāng)出現(xiàn)邊坡和壩基浸潤(rùn)線溢出時(shí)，要評(píng)估其溢出比降和堆積壩內(nèi)各尾礦土層間的滲流比降，且明確滲流量、判定出現(xiàn)管涌、流土的幾率。

尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線探究能夠經(jīng)過(guò)滲流計(jì)量來(lái)處理。2D或3D有限元法適合用在二級(jí)及其堆積邊坡滲流分析[3]。3D有限元法能用作山區(qū)尾礦庫(kù)滲入計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)明確；二期經(jīng)濟(jì)滲入計(jì)算辦法用作計(jì)量上游三級(jí)和尾礦庫(kù)的滲流，上游式尾礦庫(kù)的滲流能夠采取計(jì)算簡(jiǎn)法。經(jīng)濟(jì)計(jì)量條件的灘長(zhǎng)以換算成化引灘長(zhǎng)，從而能夠簡(jiǎn)化滲流測(cè)算，以獲得高出計(jì)量庫(kù)水位的化引庫(kù)水位。其根據(jù)以下公式計(jì)量：

放礦水包含絕大多數(shù)灘面時(shí)：Lh=3.3L0.48

放礦水包含一些灘面時(shí)：Lh=2.26L0.645

其中：Lh是化引灘長(zhǎng)，m；L是計(jì)量灘長(zhǎng)，m。

根據(jù)化引庫(kù)水位與化引灘長(zhǎng)，以二向均質(zhì)滲漏計(jì)量辦法明確浸潤(rùn)線。

5 降低浸潤(rùn)線的方法

降低浸潤(rùn)線的方法，大體能分成如下幾種：

（1）降低庫(kù)水位，選取恰當(dāng)?shù)呐潘绞?，調(diào)節(jié)水面高度，延伸沉積灘，把庫(kù)中水位由壩頂朝后推移。通過(guò)研究表明：①進(jìn)水高度降低，庫(kù)水位降低，出水標(biāo)高時(shí)一定的。②分散尾礦排出時(shí)，尾礦排出水對(duì)浸潤(rùn)線干擾的修正值是0.5～0.8h/（h/為兼顧尾礦排水影響和不考量尾礦排水干擾時(shí)的浸潤(rùn)性差值）。

（2）因?yàn)榈V泥夾層造成的浸潤(rùn)線抬升，提升放礦方法，基于礦石的物理力學(xué)性質(zhì)，合理分層以形成更高的滲透系數(shù)。還能夠科學(xué)埋設(shè)水平排水管或是安裝豎直排水井穿過(guò)礦泥夾層，以不斷降低浸潤(rùn)線并處理邊坡中滲透值不均勻狀態(tài)下的排水現(xiàn)狀。

（3）在庫(kù)水面與干灘面相接的地段增加尾礦排放量，保證庫(kù)水位由此朝后向庫(kù)尾不推移，以增加干灘長(zhǎng)度。

（4）降低庫(kù)水位，降低死水庫(kù)容，增大調(diào)洪庫(kù)容：堆積尾礦時(shí)，尾礦通常磨得很細(xì)，目的在于充分使用資源，但是過(guò)細(xì)的礦砂極易導(dǎo)致灘面軟化，頂層因?yàn)橄掠旰头降V水等導(dǎo)致庫(kù)內(nèi)水量增多將大幅度抬升浸潤(rùn)線。建設(shè)適合的回水與洪水的排出設(shè)施是必要的。目前，下降尾礦庫(kù)灘面的浸潤(rùn)線包括以下幾種排滲方式：其一，在尾礦庫(kù)堆積體中建立輻射井排滲、堆積壩水平排滲有頂管排滲和預(yù)埋管以及水平與垂直統(tǒng)一的排滲結(jié)構(gòu)等、貼坡排滲；其二，在尾礦庫(kù)的底部敷設(shè)排滲褥墊、水平排滲管或是豎直排滲井等；其三，在和邊坡連接的尾礦堆積坡角位置建設(shè)貼坡排水體和排水管渠等。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，尾礦庫(kù)出現(xiàn)事故通常是多種因素造成的。所以，要在日常管理環(huán)節(jié)，基于尾礦庫(kù)原型檢查設(shè)施及時(shí)監(jiān)控，對(duì)監(jiān)控到的問(wèn)題立即展開(kāi)安全檢測(cè)，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決，讓故障因素扼殺在萌芽當(dāng)中。由此保障尾礦庫(kù)下游用戶人身財(cái)產(chǎn)安全及生態(tài)系統(tǒng)安全。