杨坑山尾矿库坝体稳定性研究

刘正香

[摘要]随着我国矿业资源的开发和利用，各大矿山相继建立，从而导致矿业固体废料的堆积量和年排放量极具增大，而作为矿山控制性工程之一的尾矿库也相伴而生，遍布全国各个省市，尾矿库矿山生产运行过程中担负着举足轻重地位。随着我国经济发展的脚步，以及工业上各行业的需求，矿山数目越来越多，同时尾矿库数目相继增加，根据矿业公司生产的需要，尾矿库坝体堆积也越来越高，从而尾矿库的安全问题将面临严峻的挑战。因此，对于尾矿库坝体稳定性的研究不但具有实际效益，而且对生态环境做出很大的贡献。

[关键词]尾矿坝 稳定性 数值分析法

[中图分类号]TV62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-468-1

1前言

尾矿库是矿山安全生产不可或缺的组成部分，该环节的安全运行对矿山正常生产管理起着至关重要的作用。

就目前国家在矿山方面政策及矿山企业自身的重视程度上看，尾矿库的的稳定和正常运营已经是企业迫不及待解决的问题，同时也引起了社会各方面的关注。

从许多失事矿山的事实表明，如果尾矿库出现溃坝事故，下游人民生命财产将受到重大的威胁和损失。矿山企业的生产管理几乎依靠的就是尾矿库是否能够安全稳定的运行，另外从可持续发展以及环境保护的角度来考虑，矿山企业亟需关注尾矿坝的稳定性问题。

因此加强尾矿坝的穩定性研究和投入可以带来更好的经济效应。

2杨坑山尾矿库工程地质和水文地质条件

杨坑山尾矿库场地地貌属低山丘陵剥蚀地貌类型，地势总体西南高东北低。库区为一“V”型狭长冲沟，中间开阔。

溪水由西向东迳流，沟谷切割较深。

两岸山体雄厚，山坡陡竣，沟谷两侧坡麓大部分为松散坡、洪积物覆盖。

尾库坝址及库区出露地层为石炭系下统梓山组（C1z）、中统大埔组（C2d）及第四系；岩浆岩主要为晚侏罗世白鹅序列大段单元（J3d）中粒斑状黑云母花岗岩。右坝肩及右库岸地层为梓山组（C1z）粉砂岩、石英砂岩；右坝肩及回水处理池一带为大埔组（C2d）灰岩，左坝肩及左库岸基底为花岗岩。

矿区内断裂非常发育，多期次和继承性活动明显，骨架性的断层有东西走向的南部断裂带，北部樟木林～杨坑山逆冲断层，北北东走向的东部芭蕉坑～麻石断层，西部断层及贯穿矿区中部走向南北的F3A、F3B断裂带，构成断块的五条断层生成最早，活动时间最长，生成于成岩前，成矿期活动最强烈，结束于成矿后。

通过地表地质测绘和钻探揭露，杨坑山尾矿库场地断裂构造不甚发育，地表因第四系地层所覆盖，本次勘察在坝基、坝肩等地段未发现断裂通过。但沿截洪沟一带花岗岩出露地段，观测到岩体节理较为发育，按产状可分为3组，大多数是以压扭性为主的X型剪节理，张性节理仅在局部地段发育。

3尾矿库坝体的稳定性影响因素

矿山生产开采出来矿石后选矿中分选作业的产品之一，属于品位非常低的矿物，在当前的技术经济条件和选矿工艺下，不宜再进一步分选的矿便称为尾矿。

尾矿有以下特点：

（1）尾矿的生产率高；

（2）尾矿成分及尾矿水成分复杂；

（3）尾矿粒径差异较大；

（4）尾矿浓度不一；

（5）尾矿库问题大小不一，受自然条件影响。

国内众多研究文献表明影响尾矿坝稳定性的因素主要有尾矿的颗粒组成、坝型、尾矿沉积分层情况、尾矿物质的抗剪强度、坝体浸润线的高低等。

4 杨坑山尾矿库坝体稳定性分析

4.1尾矿库坝体现有坝高时稳定性分析

尾矿库坝体在洪水运行时稳定性分析：对模型表面切应变增量云图进行分析，可发现坝体发生塑性变形的主要区域为坝体上一级子坝顶表面，但塑性变形区并未贯穿整个坝体，在坝体表面未形成封闭圈。对模型某切面切应变增量云图进行分析，可发现模型内部发生塑性变形的区域主要位于坝体二级子坝中部坝脚，同时可进一步证明塑性变形区未贯穿整个坝体。根据以上两点分析结果，可知坝体处于稳定状态。

4.2尾矿库坝体在设计标高时稳定性分析

尾矿库坝体正常运行时的稳定性分析：对模型表面切应变增量云图进行分析，可发现坝体发生塑性变形的主要区域为坝体上四、五级子坝底表面，但塑性变形区并未贯穿整个坝体，在坝体表面未形成封闭圈。对模型某切面切应变增量云图进行分析，可发现模型内部发生塑性变形的区域主要位于坝体五级子坝下游坝脚，同时可进一步证明塑性变形区未贯穿整个坝体。根据以上两点分析结果，可知坝体处于稳定状态。

尾矿库坝体在洪水运行时稳定性分析：对模型表面切应变增量云图进行分析，可发现坝体发生塑性变形的主要区域为坝体上三、四和五级子坝体中部表面，但塑性变形区并未贯穿整个坝体，在坝体表面未形成封闭圈。对模型某切面切应变增量云图进行分析，可发现模型内部发生塑性变形的区域主要位于坝体五级子坝中部的坝脚，同时可进一步证明塑性变形区未贯穿整个坝体。根据以上两点分析结果，可知坝体处于稳定状态。

5结语

本文针对尾矿库的现有标高和设计标高，分析了正常运行和洪水运行两种工况下的稳定状况，考虑土体自重及尾矿库内部渗流的影响，尾矿坝整体上处于稳定状态。在各级子坝中部位移相对较大，该处出现较大的塑性变形。采用强度折减法求解尾矿坝稳定性安全系数，得出尾矿坝现有标高和设计标高时，在正常运行和洪水运行时都为稳定状态。从现场勘察结果分析，尾矿库坝体内部土体分布不太均匀。而本研究视尾矿库坝体为均质体，分析得出的稳定性是偏于安全的。

参考文献

[1]曹宏辉.尾矿坝坡稳定性研究及安全评价[D].北京科技大学硕士毕业论文，2006，10：32-34.

[2]曹净，龚宪伟，余绍维等.四川马家田尾矿堆积坝稳定性分析.2000，（2）64～65.

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[4]《杨坑山尾矿库安全评价报告》中国瑞林工程技术有限公司，2012.06.