解析某高速公路与尾矿库的相互影响

邢皓晨 王保民

中北大学化工与环境学院

解析某高速公路与尾矿库的相互影响

邢皓晨 王保民

中北大学化工与环境学院

分析繁-大高速公路建设与繁峙县恒源矿业有限责任公司尾矿库之间的相互影响，提出相应防护措施，分析采取措施之后尾矿库和高速公路的相互影响。得出结论，在采取相应防护措施后，保证安全的前提下可以大大降低二者之间的相互影响，保证企业安全生产的同时节约企业运行成本。

尾矿库；高速公路；安全评价

尾矿库对工程的–影响主要为发生洪水、泥石流、地震等不良地质作用和地质灾害时造成坝体垮塌，形成尾矿流[1]。危害下游高速公路路基、桥梁安全；尾矿库库岸侧壁黄土受尾矿水的浸泡，易发生崩塌、滑塌现象。下游工程对尾矿库也有一定的影响[2-3]。因此，分析尾矿库和下游工程设施之间的相互影响，对其安全性具有重要的意义。

1 工程概况

1.1 高速公路概况

繁峙至大营高速公路是山西省高速公路网布局规划的“3纵11横11环”中第3横的重要组成部分，它东接拟建的王庄堡－五台高速公路，直抵京津冀地区，西接大营－河曲高速公路，可达陕北府谷、神木，是我国中西部内陆省区的出海通道之一。

1.2 尾矿库概况

繁大高速公路在K8+345处通过繁峙县恒源矿业有限责任公司尾矿库库区。该选矿厂年处理原矿20万吨，年生产铁精矿粉8万吨。年产生干选废石2万吨、尾矿砂10万吨。尾矿堆积干容重1.55t/m3，故年排尾矿量6.45万立方米。

该尾矿库初期坝为透水混合坝，建于沟谷较窄处，下部5m采用采场废石和河床砾石堆筑（包括0.5m的碎石过渡层、褥垫层）；上部3m采用现场混合料堆筑。初期坝坝高8m，坝顶标高975m，坝顶宽度设计为4m，坝外坡比1∶2.5，内坡比1∶2，坝轴线长度约100m。筑坝方式为分层碾压，每层厚度200~300mm，碾压后孔隙率小于30%。在坝体内坡设反滤层。根据实测图，现坝顶标高984.3m，分三期子坝进行堆积，一期子坝坝顶标高977.1m，二期子坝坝顶标高981.0m，三期子坝坝顶标高984.3m。

2 高速公路与尾矿库相互影响分析

2.1 尾矿库最终运行参数

根据《繁峙县恒源矿业有限责任公司尾矿库初步设计（安全专篇）》设计要求，尾矿库最终坝高为990m，该尾矿库调洪高度计算。

水文计算参数：汇水面积，F溢流=0.26km2；流域长度，L溢流=1.35km；主河道纵向平均坡度，J溢流=40‰。

按《忻州市水文水利计算手册》（2009年12月）中的地区经验公式计算。

设计洪水总量计算公式如下：

式中：

hp—设计洪水径流深，mm；

F—流域面积，km2。结果，见下表。

表 计算参数及洪水总量计算

尾矿库水域面积为29 950m2，调洪高度为：4 620÷29 950=0.2m。

结合《尾矿库安全技术规程》与调洪校核的相关内容，该尾矿库为五等库，最小安全超高0.4m，调洪高度0.2m，最大风壅水面高度设定为0.4m，该尾矿库最高水边线高度达到989m。

2.2 高速公路对尾矿库发展影响分析

目前高速公路涵洞底标高为987.254m，为了高速路能在安全条件下运行，尾矿库的最高水边线标高只能达到987.254m。该沟谷内987.254m至989m处库容约为101 440m3，高速公路减少尾矿库排尾101 440m3，对尾矿库的库容影响较大。

2.3 尾矿库对高速公路影响分析

尾矿库水边线标高达到987m后，库区沉积水将浸泡高速公路路基，影响高速公路路基稳定性。现状尾矿库拦洪坝建设位于原设计位置上游约560m，增大了高速公路上游汇水面积。同时，尾矿为细颗粒固体物，易起扬尘，影响高速公路视线。

3 采取高速公路保护措施后影响分析

3.1 拟采取的保护措施

为了减少高速路对尾矿库库容的影响，拟对该高速路采取保护措施，在K8+320~K8+400段路线南侧设置尾矿坝（尾矿坝：拦挡尾矿库库内蓄水，避免尾矿库蓄水浸泡路基），拦水挡坝标高以991.0m控制（高于规划尾矿库排放标高2m），确保尾矿库不会浸泡路基边坡，不影响公路的正常使用、不降低路基的长期稳定性。同时由于上游冲沟内汇水无法从K8+345箱涵排出，需在K8+320~K8+400段路线北侧，填平上游小型冲沟（汇水面积0.1m3，流量2.9m3/s，百年一遇）。

3.2 采取保护措施后相互影响分析

修建尾矿库上游坝及填平上游小型冲沟的方式对高速路进行保护，在保护设施正常运行下，减小了库区汇水面积，从而减小了库区防洪压力，尾矿库可正常运行至设计高程，并且对高速公路路基基本不会产生影响。但结合库区现状情况，高速公路从库区穿过，在采取相关安全措施后对尾矿库仍存在以下影响：结合库区现状情况，高速公路从库区穿过，占用了库区的库容，占用量约为6000m3；高速公路采取措施后，上游拦水坝的维护责任变为高速路建设方，高速路建设方需承担上游挡水坝及排水沟的日常维护责任；可能存在因高速公路的建设，造成尾矿库使用到后期，无法再进行增高扩容的情况。

4 结论

在不采取任何措施的情况下，高速公路的建设影响尾矿库的库容为101440m3。在采取相关保护措施的条件下，尾矿库可以运行至设计高程，并对高速公路路基不产生影响，占用库容6000m3，比不采取措施大大降低。但是高速公路的修建可能影响下一步尾矿库的延期许可，可能造成尾矿库使用到后期，无法再进行增高扩容的情况。

[1] 李全明,张兴凯,王云海,等.尾矿库溃坝风险指标体系及风险评价模型研究[J].水力学报,2009,40(8):989-994

[2] 李又云.王城高速公路穿越尾矿库路堤沉降分析[D].山西:长安大学,2013

[3] 张剑.繁峙至大营高速公路绕避尾矿库路线方案设计[J].山西建筑,2013,39(30):139-141