1 國內外研究現狀

國外對尾礦壩的研究主要集中在環境污染與防治方面,而關于尾礦穩定性研究則很少有報導.HarperTG 研究出了一種方法,它可以系統的評價尾礦壩地震穩定性,來確定是不是可以繼續加高尾礦壩.HughesHE[1]則是將一個溫泉池放在了尾礦壩下游,當溢洪道出現突發情況得時候,這個溫泉池可以起到一定的作用.K.Mlohd·Azizlin[2]研究了尾礦庫內存放的廢水廢渣中有害成分的組成、對環境與水土的污染等.國內也有一些在尾礦壩穩定性分析方法和手段方面的研究.李明,胡乃聯,于芳[3]等人利用 ANSYS 技術對尾礦壩進行建模、進行有限元分析、計算及仿真后對尾礦壩的穩定性進行分析評價;饒運章、侯運炳[4]采用神經網絡的方法對尾礦壩的廢水進行了預測研究;文獻[5]研究了尾礦壩地下水的滲流情況和狀態.

2 尾礦庫工程地質條件

2.1 地層結構

尾礦庫主要由尾礦堆積物、初期壩筑壩材料及天然地層組成.其中尾礦堆積物由尾粉土和尾粉質粘土組成.筑壩材料由粉土和粉質粘土組成.天然地層由粉土、粉質粘土、粉砂和中砂組成.按其成因、巖性及密實度不同可劃分為:①層尾粉土:呈稍濕~濕,松散~稍密狀態,屬欠固結土;①1層尾粉質粘土:呈可塑~流塑狀態,屬欠固結土;②層尾粉土:呈稍濕~濕,稍密~中密狀態,屬欠固結土;②1層尾粉質粘土:呈可塑~流塑狀態,屬欠固結土;③層素填土:呈稍濕~濕,中密狀態; ④1層粉土:呈濕~很濕,中密狀態,具中等壓縮性,屬正常固結土;④2層粉質粘土:呈飽和、可塑~軟塑狀態.具中等壓縮性,屬正常固結土.

2.2 尾礦庫水文地質條件

尾礦堆積壩及庫區所有鉆孔在勘察深度內均見地下水,實測尾礦庫地下水位埋藏于現狀孔口標高下0.30~14.50m,標高介于 1024.63~1044.54m.尾礦庫地下水位總體趨勢為庫區水位較高,壩前水位較低.

尾礦庫內地下水為賦存于尾礦中的潛水.其補給源為生產排放尾礦水及大氣降水.尾礦庫內水的排泄主要為正常的下滲和排水管道排泄.

3 尾礦壩滲流穩定性分析研究

3.1 尾礦庫穩定性分析要求

依據《選礦廠尾礦設施設計規范》\\(ZBJl-90\\)來看,尾礦壩的穩定分析應用按三種運行條件進行穩定計算,三種運行條件分別為正常運行、洪水運行和特殊運行.

3.2 壩體穩定分析剖面的選擇

確定計算剖面很重要,在滲流穩定性分析前,應該將工程地質勘探作為整個壩體滲流穩定性分析的一部分.本次對尾礦壩的滲流穩定性評價,主要工作在南壩,故選取了南壩作滲流穩定性分析.考慮文章的篇幅,僅對南壩的Ⅴ剖面詳細論述.Ⅴ剖面圖見圖 1.通過對不同標高的分析來反映尾礦庫壩體現在及將來不同時期的滲流穩定狀況,本文采用勘察期約 1045m 標高,原設計最終堆積標高 1065m 作為穩定計算標高.

3.3 滲流穩定性分析評價

根據《某尾礦庫穩定性評價巖土工程勘察報告》滲流穩定性參數見表 1.

用理正滲流問題有限元分析軟件,對壩體現狀及加高至1065.0米后滲流穩定性進行計算.現條件下\\(100米干灘\\)浸潤線未超過初期壩壩頂,水力坡度變化在 0.064~0.096.

根據勘察測繪研究院完成的《某尾礦壩主壩沉降變形及穩定性評價報告》尾礦初期壩壩體滲透變形試驗報告及本次土工試驗結果可知:初期壩及壩基土滲透破壞形式以流土為主,其臨界水力坡降變化在0.92~1.25 ,遠大于計算的水力坡降;堆積子壩滲流變形形式以流土破壞為主,其臨界水力坡 降Icr=\\(G-1\\)\\(1-n\\)=\\(3.57-1\\)\\(1-0.47\\)=1.362.其中式中 G 為土粒比重,n 為孔隙度.所以,不存在滲流破壞.

4 結論

尾礦壩是礦山企業的重要組成部門,其穩定性關系重大.本文從某尾礦壩現場勘察出發,以相關勘察試驗報告數據為依據,對尾礦壩滲流穩定性分析,表明其不存在滲流破壞.在管理中應加強初期壩排滲體淤堵檢測工作,建議生產運營中加強地下水位觀測和干面灘長度控制工作如發現異常要采取有效處理措施,以確保壩體穩定性;加高筑壩時嚴格執行《尾礦庫安全管理規定》及設計要求,避免壩體在平面和斷面上出現不規則形態,控制尾礦庫的加高速度,以保證尾礦庫的安全和穩定.

參考文獻:

[1] Hughes H E.Warm Springs Ponds:Superfound success[J]. Mining Engineering,1996,48\\(11\\):27-30.

[2] K.Mohd.Azizli,Kyoung-Woong Kim Characteristics of tailings from the closed metal mines as potential contamination sourcein South Korea[J]. Environmental Geology,2001,41\\(3\\):358-364.

[3] 李明,胡乃聯,于芳,等.ANSYS 軟件在尾礦壩穩定性分析中的應用研究[J].金屬礦山,2005,\\(8\\):56-59.

[4] 饒運章,侯運炳.某銅鐵礦尾礦庫廢水神經網絡預測研究[J].金屬礦山,2003,\\(11\\):49-5l.

[5] 趙堅,沈振中.尾礦壩復雜排水系統滲流計算方法的改進[J].河海大學學報,1997,25\\(3\\):110-113