李曠野

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

對(duì)于尾礦庫(kù)來(lái)說(shuō)，是一種相對(duì)比較特殊的建筑物，其主要的用途就是用來(lái)存儲(chǔ)礦渣和廢水的，使用壽命從建成開(kāi)始一直到堆滿為止，由于尾礦庫(kù)內(nèi)存放的都是廢水以及廢渣，所以與普通的水壩相比，尾礦庫(kù)壩體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。隨著時(shí)代的發(fā)展，人口基數(shù)也在不斷的增加，在尾礦庫(kù)的下游生活著很多普通居民，而一旦尾礦庫(kù)發(fā)生壩體失穩(wěn)事故時(shí)，廢水內(nèi)的重金屬物質(zhì)以及放射性元素，就會(huì)進(jìn)入居民的生活區(qū)，對(duì)居民的生命安全造成嚴(yán)重的影響，因?yàn)闉榱吮Ｗo(hù)人們的健康，對(duì)尾礦庫(kù)壩體失穩(wěn)控制措施進(jìn)行研究，是非常有必要的[1]。

1 我國(guó)尾礦庫(kù)現(xiàn)狀

據(jù)國(guó)家安監(jiān)局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前的尾礦庫(kù)大約有1萬(wàn)多座，這其中最大容量的尾礦庫(kù)大約有8億m3，但是我國(guó)在尾礦庫(kù)技術(shù)這方面的發(fā)展相對(duì)比較晚，一些早期的尾礦庫(kù)的建設(shè)質(zhì)量非常低，而且還有一些礦山企業(yè)為了追求更高的經(jīng)濟(jì)效益，在進(jìn)行尾礦庫(kù)建設(shè)時(shí)并沒(méi)有做好地址勘查工作，工程設(shè)計(jì)也只有參照水壩工程。另外，對(duì)尾礦庫(kù)的管理力度也極為缺乏，這就造成了尾礦庫(kù)出現(xiàn)了很多了安全隱患問(wèn)題。通過(guò)2233個(gè)尾礦庫(kù)安全問(wèn)題調(diào)查結(jié)果顯示，正常的尾礦庫(kù)數(shù)量有599座，占總數(shù)的26.8%，存在安全隱患的尾礦庫(kù)數(shù)量有406座，占總數(shù)18.2%，

剩余尾礦庫(kù)的安全性還有待進(jìn)一步的深入調(diào)查。另外在我國(guó)大約有53%的尾礦庫(kù)下游的常住居民是超過(guò)100人的，而一旦這些尾礦庫(kù)發(fā)生事故問(wèn)題，可想而知其產(chǎn)生的后果會(huì)有多嚴(yán)重，所以說(shuō)對(duì)尾礦庫(kù)壩體安全隱患進(jìn)行治理是非常有必要的。

2 尾礦庫(kù)邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生機(jī)理

根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署以及美國(guó)大壩學(xué)會(huì)等組織的調(diào)查資料，可以得知尾礦庫(kù)壩發(fā)生事故是，最主要的一個(gè)事故原因就是尾礦庫(kù)邊坡失穩(wěn)問(wèn)題導(dǎo)致的，由于尾礦庫(kù)的邊坡很容易受到外力震動(dòng)或者是地下水等因素的影響，一旦壩體失穩(wěn)那么將會(huì)對(duì)尾礦庫(kù)造成巨大的影響。再有就是地震因素的影響，所以很多尾礦庫(kù)在建設(shè)時(shí)都盡可能的避開(kāi)地震多發(fā)帶。因此，下面就對(duì)尾礦庫(kù)邊坡失穩(wěn)的原因進(jìn)行研究分析，根據(jù)邊坡失穩(wěn)結(jié)果的不同，可以將其壩體滑動(dòng)分為：深層滑動(dòng)、淺層滑動(dòng)、折線滑動(dòng)以及整體滑動(dòng)這四種，但這四種失穩(wěn)問(wèn)題的物理機(jī)理是相同的，但是不同的失穩(wěn)類型的產(chǎn)生因素還是有一定差異的。

2.1 淺層滑動(dòng)產(chǎn)生因素

（1）外部因素。尾礦庫(kù)區(qū)內(nèi)發(fā)生洪水災(zāi)害，導(dǎo)致壩體上部呈飽和狀態(tài)，誘發(fā)壩體表面出現(xiàn)了縱向的裂縫；由于地震原因?qū)ξ驳V庫(kù)邊坡造成反復(fù)性振動(dòng)，導(dǎo)致尾砂液化，壩體的軟弱面開(kāi)始發(fā)生松動(dòng)，抗剪切能力逐漸下降，最終導(dǎo)致尾砂下泄；由于長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，導(dǎo)致壩體強(qiáng)度降低，表面的尾砂開(kāi)始逐漸產(chǎn)生裂縫或者脫落問(wèn)題，局部開(kāi)始失穩(wěn)變形，進(jìn)而造成淺層滑動(dòng)。

（2）人為因素。在壩體堆高過(guò)程中，滑動(dòng)能力也會(huì)上升，由于壩體自重、壩坡角度以及壩體材料等因素的影響，導(dǎo)致壩體加高位置處發(fā)生下滑產(chǎn)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象[2]。

2.2 深層滑動(dòng)產(chǎn)生因素

（1）壩體自身因素。由于壩基或者壩體等部位發(fā)生滲漏，造成尾礦庫(kù)管涌問(wèn)題；由于壩體發(fā)生不均勻沉降問(wèn)題，導(dǎo)致壩體出現(xiàn)橫向或縱向的貫通裂縫問(wèn)題；由于壩體施工材料的滲透性較差，尾砂中含有的水分不能得到及時(shí)的排放，導(dǎo)致壩體內(nèi)部的含水量過(guò)高，而出現(xiàn)的壩體深層滑動(dòng)問(wèn)題；另外，壩體的坡角過(guò)大或者高度過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致深層滑動(dòng)問(wèn)題。

（2）外部因素。洪水沒(méi)有及時(shí)的排放出去，導(dǎo)致壩體的內(nèi)部位置形成深層橫向的貫穿裂縫；在地震力的影響下，壩體出現(xiàn)強(qiáng)度下降、尾砂液化以及橫向裂縫等因素，導(dǎo)致發(fā)生深層滑動(dòng)問(wèn)題。

（3）人為因素。在進(jìn)行壩體加高時(shí)，壩體的滑動(dòng)力也在不斷的升高，很容易發(fā)生失穩(wěn)問(wèn)題；尾礦庫(kù)區(qū)內(nèi)的管理力度不足，隨意在庫(kù)區(qū)進(jìn)行爆破作業(yè)或?yàn)E挖尾砂，造成壩體出現(xiàn)貫通性裂縫，發(fā)生深層滑動(dòng)問(wèn)題[3]。

2.3 整體滑動(dòng)產(chǎn)生因素

（1）壩體自身因素。由于壩基或者壩體等部位發(fā)生滲漏，造成尾礦庫(kù)管涌問(wèn)題；尾砂中含有的水分不能得到及時(shí)的排放，導(dǎo)致壩體內(nèi)部的含水量過(guò)高，而出現(xiàn)的壩體整體滑動(dòng)問(wèn)題。

（2）外部因素。尾礦庫(kù)區(qū)內(nèi)的雨水沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行排放，導(dǎo)致庫(kù)區(qū)內(nèi)的水位迅速升高，在壩體的深層形成橫向的貫穿裂縫、管涌或漫頂沖刷問(wèn)題，導(dǎo)致壩體的穩(wěn)定性下降，進(jìn)而發(fā)生整體滑動(dòng)；由于洪水問(wèn)題，壩體的坡面下游位置被大面積散浸，導(dǎo)致壩體浸潤(rùn)線抬高；在地震力的影響下，壩體出現(xiàn)強(qiáng)度下降、尾砂液化以及橫向裂縫等因素，導(dǎo)致發(fā)生整體滑動(dòng)問(wèn)題。

2.4 折線形滑動(dòng)產(chǎn)生因素

壩體發(fā)生滲流管涌問(wèn)題，導(dǎo)致壩體的頂面或?yàn)┟娴母叱滔陆担诠苡楷F(xiàn)象的進(jìn)一步發(fā)展，就會(huì)導(dǎo)致壩體發(fā)生坍塌；由于庫(kù)區(qū)內(nèi)的洪水以及雨水的作用，靠近壩岸的一側(cè)受到嚴(yán)重侵蝕，而發(fā)生滑塌問(wèn)題；庫(kù)區(qū)內(nèi)的雨水或洪水沒(méi)有及時(shí)排放，導(dǎo)致壩體上部的尾砂形成飽和狀態(tài)，進(jìn)而在水流沖刷的作用下，壩體產(chǎn)生縱向貫通裂縫而出現(xiàn)壩頂坍塌問(wèn)題；由于洪水原因，導(dǎo)致壩體的浸潤(rùn)線升高或者壩體滲流管涌等問(wèn)題，同樣也會(huì)導(dǎo)致壩頂發(fā)生坍塌問(wèn)題；在地震力的影響下，導(dǎo)致壩體地基出現(xiàn)液化現(xiàn)象，壩頂?shù)母叱坛霈F(xiàn)了下降情況，進(jìn)而導(dǎo)致壩體出現(xiàn)折線形滑動(dòng)問(wèn)題。

3 尾礦壩浸潤(rùn)線分析

對(duì)尾礦壩的浸潤(rùn)線進(jìn)行分析時(shí)，可以從以下方面著手進(jìn)行：確定堆積壩體的浸潤(rùn)線，并對(duì)下游的滲漏點(diǎn)進(jìn)行估測(cè)；對(duì)壩基以及壩體的滲流量進(jìn)行計(jì)算，如果壩基或者壩坡的浸潤(rùn)線出逸時(shí)，應(yīng)對(duì)其出逸比降進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且要對(duì)土層之間的滲透流量進(jìn)行確定，對(duì)管涌、流土問(wèn)題的可能性進(jìn)行判斷；對(duì)尾礦庫(kù)壩體浸潤(rùn)線進(jìn)行分析時(shí)，可以利用滲流來(lái)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于二維或者三維的有限元法來(lái)說(shuō)，其主要適用于對(duì)二級(jí)或者二級(jí)以上的堆積壩滲流進(jìn)行計(jì)算。山區(qū)尾礦庫(kù)滲流計(jì)算或者模擬試驗(yàn)可以利用三維有限元法；對(duì)上游三級(jí)及以下的尾礦庫(kù)的滲流進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以采用二期均質(zhì)滲流計(jì)算法。通過(guò)計(jì)算條件的灘長(zhǎng)來(lái)?yè)Q算為化引灘長(zhǎng)，可以簡(jiǎn)化滲流計(jì)算，來(lái)得到高于計(jì)算庫(kù)水位的化引庫(kù)水位?；秊╅L(zhǎng)可按下式計(jì)算：放礦水覆蓋絕大部分灘面時(shí)：Lh=3.3L0.48放礦水覆蓋部分灘面時(shí)：Lh=2.26L0.645式中：Lh為化引灘長(zhǎng);L為計(jì)算灘長(zhǎng)。按化引庫(kù)水位和化引灘長(zhǎng)，用二向均質(zhì)滲流計(jì)算方法確定浸潤(rùn)線。

4 防治浸潤(rùn)線過(guò)高措施

對(duì)于防治浸潤(rùn)線過(guò)高的措施來(lái)說(shuō)，可以分為以下幾種：①降低尾礦庫(kù)的水位，選擇科學(xué)合理的排水方式，對(duì)溢水高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，并適當(dāng)?shù)脑黾映练e灘的長(zhǎng)度，進(jìn)而讓尾礦庫(kù)壩體的水位逐漸后移，以減少水位因素對(duì)壩體造成的影響，維護(hù)壩體的整體穩(wěn)定性。②因?yàn)榈V泥夾層而要造成的浸潤(rùn)線過(guò)高的問(wèn)題，可以在施工過(guò)程中對(duì)各類廢渣的位置進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，全面提高放礦施工工藝，通過(guò)合理的配置分層，進(jìn)而形成相對(duì)合理的滲透系數(shù)比。另外，還可以在礦泥夾層中設(shè)置豎直排滲井或水平排滲管，進(jìn)而有效的解決浸潤(rùn)線過(guò)高的問(wèn)題，并且還可以解決因滲透系數(shù)不均勻而造成的排水問(wèn)題。③尾礦庫(kù)區(qū)內(nèi)的水浸入重要地段的干灘面導(dǎo)致尾礦的排放量增大，借此可以向后推移庫(kù)水的位置, 進(jìn)而形成較寬的干灘。④降低尾礦庫(kù)區(qū)的水位，以提高調(diào)洪庫(kù)容和安全庫(kù)容，具體來(lái)說(shuō)在尾礦進(jìn)行堆積時(shí)，由于要充分的利用資源，所以尾礦通常都磨得比較細(xì)，但是太細(xì)的尾礦很容易導(dǎo)致灘面軟化，當(dāng)下雨時(shí)上層的尾礦含水量就會(huì)大大增加，進(jìn)而提高了浸潤(rùn)線的高度?，F(xiàn)階段，降低浸潤(rùn)線排滲方式主要有以下幾種：①在尾礦壩的內(nèi)部設(shè)置貼坡排滲體、豎直排滲井、水平排滲管等。②在尾礦庫(kù)的地基位置處，設(shè)置水平排滲管、排滲褥墊、豎直排水井等。③在尾礦庫(kù)堆積坡腳與山坡接觸的位置設(shè)置排滲管溝、貼坡排滲體等。

5 結(jié)語(yǔ)

尾礦庫(kù)發(fā)生事故的原因通常都是由很多種因素共同作用而造成的，因此在尾礦庫(kù)的日常管理過(guò)程中，可以利用觀測(cè)設(shè)備對(duì)尾礦庫(kù)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，就要對(duì)尾礦庫(kù)的安全性進(jìn)行檢測(cè)，爭(zhēng)取做到早發(fā)現(xiàn)早處理，進(jìn)而降低尾礦庫(kù)事故的發(fā)生幾率，為下游的居民創(chuàng)造良好的生活條件和生態(tài)環(huán)境。