尾礦庫主要安全穩(wěn)定問題

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導(dǎo)讀：尾礦庫工程是個大系統(tǒng)，包含了選廠內(nèi)尾礦處理、尾礦漿濃密和輸送、尾礦壩構(gòu)筑、尾礦排放、防滲與排滲、防洪與排洪、水循環(huán)、廢水處理與污染控制、庫區(qū)土地恢復(fù)與植被、尾礦庫

尾礦庫工程是個大系統(tǒng)，包含了選廠內(nèi)尾礦處理、尾礦漿濃密和輸送、尾礦壩構(gòu)筑、尾礦排放、防滲與排滲、防洪與排洪、水循環(huán)、廢水處理與污染控制、庫區(qū)土地恢復(fù)與植被、尾礦庫監(jiān)測與管理等子系統(tǒng)；涵蓋了尾礦庫系統(tǒng)內(nèi)部（尾礦與尾礦廢水）、尾礦庫系統(tǒng)與環(huán)境之間（滲流水－基礎(chǔ)土壤－地下水或地表水體）復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物地球化學(xué)反應(yīng)和溶質(zhì)遷移過程；涉及了尾礦庫設(shè)計(jì)、基建和運(yùn)營、閉庫和土地恢復(fù)以及后期污染治理等工程問題；反映出巖土工程問題與環(huán)境工程問題的相互交織、滲透、一體化和時空廣大的工程特點(diǎn)。尾礦庫主要安全穩(wěn)定問題包括：潰壩、洪水漫頂、邊坡失穩(wěn)、滲流破壞、結(jié)構(gòu)破壞、庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害等。

1.潰壩

在尾礦庫勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行以及管理的全過程中，各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均可能導(dǎo)致尾礦庫不能正常使用，甚至潰壩。一旦尾礦庫發(fā)生潰壩事故，尾礦往往立即液化，擴(kuò)大尾礦壩的缺口，使大量尾礦泥沙沿山谷傾瀉，將造成下游農(nóng)田淹沒、人員傷亡、環(huán)境污染等嚴(yán)重災(zāi)害?？赡芤饾挝：Φ脑蛉缦拢?/span>

1）尾礦庫設(shè)計(jì)排水能力低、排水系統(tǒng)淤堵或無排水系統(tǒng)，隨意變更排水系統(tǒng)的形式、布置及尺寸，施工質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求。

2）放礦位置不當(dāng)，或未進(jìn)行交替均勻放礦，造成水位過高、扇形坡等，最小安全超高和尾礦庫的最小干灘長度達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3）設(shè)計(jì)以外的尾礦、廢料或廢水進(jìn)庫；礦漿沿子壩內(nèi)坡趾，橫向流動沖刷子壩內(nèi)坡。

4）管理不善，如局部集中放礦導(dǎo)致礦漿沖刷壩外坡，造成壩體坍塌潰壩；壩端無截水溝，山坡雨水沖刷壩肩等。

5）排水管或排水斜槽、排水井等發(fā)生變形、破損、斷裂和磨蝕，最大裂縫開裂寬度超出允許值，伸縮縫、止水及充填物作用失效，管內(nèi)淤堵。

6）壩面排水溝及壩端截水溝護(hù)砌變形、破損、斷裂和磨蝕，溝內(nèi)淤堵。

7）未經(jīng)技術(shù)論證，用常規(guī)子壩攔洪，在尾礦灘面或壩肩處設(shè)置泄洪口。

8）大氣降水量短時間內(nèi)驟增、庫周山體發(fā)生大面積滑坡、塌方，特大暴雨、庫周山體滑坡、塌方導(dǎo)致庫水位猛漲出現(xiàn)漫壩事故。

9）未經(jīng)技術(shù)論證和批準(zhǔn)，在尾礦壩或庫區(qū)周圍亂采濫挖、違章建筑、違章作業(yè)。

10）庫區(qū)發(fā)生高于設(shè)防烈度的地震，地震造成持力區(qū)尾礦液化。

11）壩體邊坡過陡、有局部坍塌或隆起、壩面有沖刷、塌坑等不良現(xiàn)象。

12）壩基下存在軟弱地層或巖溶等，壩體疏松不密實(shí)等。

2.洪水漫頂

造成尾礦庫洪水漫頂事故的主要原因有：

1）排洪構(gòu)筑物破壞或堵塞，導(dǎo)致排洪能力不足，庫區(qū)水位超過壩頂。

2）安全超高不足導(dǎo)致洪水漫頂。

3）在降水量集中的月份，發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度降雨，出現(xiàn)洪水漫頂事故。

4）庫區(qū)內(nèi)發(fā)生泥石流或岸坡滑塌，引起水流高速沖擊壩體，致使壩坡失穩(wěn)潰決。

尾礦庫發(fā)生洪水漫頂事故時，尾礦往往立即液化，擴(kuò)大尾礦壩缺口，使得大量尾礦沿山谷傾瀉，其危害程度遠(yuǎn)比水庫潰壩時嚴(yán)重得多，強(qiáng)大的泥石流危及下游居民人身和財產(chǎn)安全。

3.邊坡失穩(wěn)

邊坡失穩(wěn)是指壩坡部分或整體受到剪切破壞，受到沉積尾礦荷載作用，沿滑裂面或坡體下移的現(xiàn)象（侯永莉等，2020）。造成邊坡失穩(wěn)的主要原因?yàn)椋?/font>

1）尾礦壩筑壩材料未做試驗(yàn)，設(shè)計(jì)黏聚力、內(nèi)摩擦角等參數(shù)與實(shí)際不符，穩(wěn)定性計(jì)算失誤，邊坡過陡，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)。

2）上游式尾礦壩筑壩材料過細(xì)，不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，在碾壓土壩施工過程中，分層鋪土太厚，碾壓不實(shí)，或含水量、干重度未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壩體失穩(wěn)。

3）壩體填筑質(zhì)量差，壩坡面有沖刷、塌坑等不良現(xiàn)象，壩體疏松使?jié)B流破壞不斷擴(kuò)大導(dǎo)致壩體開裂、管涌或流土，引起壩體滑坡坍塌。

4）壩體地基處理不當(dāng)或浸水抗剪強(qiáng)度降低，尾礦壩與基底接觸面間的抗剪強(qiáng)度小于尾礦庫物料本身的抗剪強(qiáng)度時，易產(chǎn)生沿基底接觸面的滑坡。

5）尾礦庫坐落在軟弱基底上，或基巖存在裂縫、裂隙，由于基底承載能力低而產(chǎn)生滑移，并牽動尾礦庫產(chǎn)生沿基底軟弱面的滑坡。

6）尾礦顆粒細(xì)小，且由于固結(jié)時間較短大部分處于松散至稍密狀態(tài)，在地震動荷載作用下，飽和尾礦砂容易液化引發(fā)壩體失穩(wěn)。

7）達(dá)到最終設(shè)計(jì)壩高后，未進(jìn)行加高擴(kuò)容論證和設(shè)計(jì)，不做壩體穩(wěn)定分析和防洪能力驗(yàn)算，盲目超期運(yùn)行，致使壩體下滑力大于極限抗滑強(qiáng)度，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)。

4.滲流破壞

滲流破壞是造成尾礦庫事故的主要原因之一。由于尾礦壩浸潤線過高，發(fā)生浸潤線出逸，形成壩坡滲流、管涌，致使尾礦庫壩坡面飽和松軟，直至壩體塌滑。滲流破壞的主要原因?yàn)椋?/span>

1）初期壩和堆積壩銜接處滲流。滲流量增大，大量滲流不能從壩底滲出時，浸潤線沿初期壩內(nèi)坡上移，出逸點(diǎn)從初期壩和堆積壩銜接處逸出?？赡芤鸬脑虬á匐S意變更壩體防滲、排滲及反濾層的設(shè)置；②排滲設(shè)施中的排滲設(shè)施選料不符合質(zhì)量要求或未按技術(shù)規(guī)范要求施工；③放寬不當(dāng)導(dǎo)致壩體浸潤線不規(guī)則變化，發(fā)生局部浸潤線出逸；④壩體防滲、排滲及反濾層遭到破壞或損壞、失效或能力降低；⑤庫水位控制不當(dāng)或過高。

2）堆積壩體滲流。尾礦集中排放和子壩堆筑方法不合理造成礦泥集中，使堆積壩成為一個不均勻體。尾礦顆粒層理分布復(fù)雜，礦泥夾層和透鏡體隔水層形成，導(dǎo)致壩體浸潤線不規(guī)則變化，發(fā)生局部浸潤線出逸或局部集中滲流。

3）尾礦壩與山坡接觸地段滲流。尾礦堆積壩的壩肩部分坐落在未經(jīng)處理的風(fēng)化山坡上，每期筑壩作業(yè)之前，岸坡上的草皮、樹根、廢管件等危及壩體安全的雜物未清除，遇有泉眼、井、洞穴未進(jìn)行岸坡處理，造成尾礦水從天然坡面滲漏。隨著庫內(nèi)水位增高，滲漏水強(qiáng)度也增大，導(dǎo)致尾礦堆積壩外坡滲流，致使尾礦流失，壩面松軟塌滑。

4）初期壩和副壩外坡上出現(xiàn)大量集中滲流。反濾層在施工或生產(chǎn)中受到損壞；初期壩內(nèi)排水的周圍充填保護(hù)層不當(dāng)。

5）沿排水管外壁發(fā)生貼壁集中滲流。排水管施工質(zhì)量未達(dá)標(biāo)且地基處理不當(dāng)，排水管發(fā)生不均勻沉陷而造成管道接頭錯動以及管道裂縫產(chǎn)生滲漏水，使尾礦水沿著管壁滲漏，沖刷管道周圍壩體造成壩體塌陷。

5.結(jié)構(gòu)破壞

尾礦庫未按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，隨意改變尾礦庫結(jié)構(gòu)參數(shù)，造成尾礦庫結(jié)構(gòu)破壞，帶來不安全因素，甚至引起滑坡、潰壩等事故。造成結(jié)構(gòu)破壞的主要原因?yàn)椋?/span>

1）壩頂寬度小于規(guī)范要求。

2）透水堆石壩堆石體上游坡比陡于1∶1.6。

3）壩體下游坡面未設(shè)置馬道。

4）尾礦堆積壩下游坡面與兩岸山坡結(jié)合處的山坡上未設(shè)置截水溝。

5）壩體未設(shè)置反濾層，造成管涌。

6）尾礦壩未設(shè)置壩體位移等觀測設(shè)施。

6.庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害

大多數(shù)尾礦庫建在山谷中，周邊是陡峭山體。由于采礦活動、巖體風(fēng)化、尾礦庫水淹浸泡，可能導(dǎo)致庫岸山體邊坡滑坡或崩塌，上游發(fā)生泥石流。壩基下存在采空區(qū)或巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害時，也會引起尾礦壩的潰壩破壞。