尾矿库坝体的稳定性评价

范林森

（山西省煤炭地质公司，山西 太原 030045）

尾矿库坝体的稳定性评价

范林森

（山西省煤炭地质公司，山西 太原 030045）

尾矿库坝体是拦截采矿及冶炼过程中废弃物料的构筑物，其坝体的稳定性直接关系到下游地区的安全， 坝体的稳定性事关重大。作者就尾矿库坝体的稳定性评价方法做了分析，并利用此方法对某尾矿库坝体进行了初步评价，对指导生产有着一定的实用意义。

尾矿库坝体；稳定性；评价

尾矿是指选矿及生产过程中形成的细粒或粗粒的，采用水力输送排放的固体物质。而尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存尾矿或赤泥的场所。尾矿坝是指挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。

据统计表明，我国目前尾矿库数量在6 000座以上，其中已形成一定规模的大、中型尾矿库约有1 500多座，主要分布于有色、冶金、化工、核工业、黄金、建材等6大行业，其中库容超过1亿m3的有10座，尾矿库库容之大、数量之多是世界上少见的，发生事故的频率之高和事故的破坏程度之大也是少见的。因此，对尾矿库坝体稳定性的正确评价，是非常重要的。

1 尾矿库稳定性评价方法

尾矿坝的稳定性评价主要有定性分析方法和定量分析方法，包括模糊综合评价法、灰色综合评价法等[3]，而定量分析方法中的极限平衡法是研究尾矿库稳定性运用最广泛的方法之一，其中尤以圆弧法中的瑞典圆弧法、简化毕肖普（Bishop）法应用广泛。

1.1 瑞典圆弧法

尾矿坝的抗滑稳定性分析方法主要是圆弧法。圆弧法是基于平面应变假定，视滑面为一个圆筒面，分析时通常将滑体分成许多竖条，以条为基础进行力的分析，各条之间的力大小相等，其方向平行于滑面，以整个滑面的稳定力矩与滑动力矩之比作为安全系数。

1.2 简化毕肖普（Bishop）法

毕肖普法属于土质边坡稳定性分析中的一种圆弧滑动条分法，也是当前工程应用中很常用的方法。

2 尾矿库坝稳定性评价应用

2.1 某尾矿库基本情况简介

该坝顶宽5.0 m，上下游坡比1∶20，初期坝坝高30.0m，初期坝坝轴线长度为190.0 m。初期坝坝顶以上用尾矿筑坝加高，由于尾矿粒度较细，堆积坝采用水力旋流器筑坝，子坝高2 m坝顶宽3 m，子坝外坡比1∶4.0，内坡比1∶2.0，尾矿堆积坝的最终外坡平均边坡比为1∶5.0，每10m高设一平台，平台宽4.0 m。尾矿堆积坝最终堆积标高为1739.0 m，总坝高96.0m，总库容540.0万m3。

2.2 尾矿库坝工程地质情况

该尾矿库坝下的地层主要包括正在堆积的尾矿、第四系残坡积碎石及河谷中冲洪积碎石土，基岩为中寒武统石灰岩，按岩土分类结合地基土的力学强度分成如下：尾矿废弃物（Q42ml）；粉土（Q4al+pl）：黄褐色，湿稍密，含砂粒及碎石，强度低，无光泽、低韧性，中等压缩性，摇振反应中等；层卵石（Q4al+pl）：灰色～灰黄色，碎石成分以灰岩为主，其间也夹有大块石。卵石土（Q4dl））：灰黄色，褐黄色，主要有碎石及孔隙间充填砾砂及粘性土组成，稍密，稍湿，碎石成分主要为灰岩；中寒武统（∈2Ls），由鲕状灰岩组成，灰色，厚层状，细晶结构。

2.3 尾矿库区域构造

尾矿库区内构造简单，第四系沉积为较单一的覆盖层，没有新构造活动迹象。基岩基本为单斜构造。岩层走向为北北东25°～40°左右，倾向北西，倾角 16°～30°左右。

3 某尾矿库坝体稳定性分析

3.1 分析方法

本次尾矿库坝体稳定性分析主要采用瑞典圆弧法，确定最小安全系数及最危险滑弧的位置。将坝滑动土体分为若干宽度为b=0.1R的土条（R为滑弧半径），按条分法进行坝坡稳定性分析。采用理正边坡分析软件进行计算。

3.2 计算参数

本次分析所用的参数是根据初期坝勘察资料、勘察资料及补充设计资料综合分析后确定的。参数如表1所示。

表1 尾矿库坝体稳定性分析参数表

3.3 剖面选择

评价时选择的剖面根据实际的坝体地形、坝体本身的结构及坝体的勘探资料确定了四条分析剖面，位置分别位于坝体两侧、坝体中心共三条剖面。

3.4 评价结果

3.4.1 评价标准

根据有关规范，坝体稳定性安全应满足三等库坝坡允许的最小安全系数,最小安全系数如表2所示。

表2 三等库坝坡允许的最小安全系数

3.4.2 评价时荷载组合

本次评价计算工况及荷载组合采用正常运行、洪水运行（最高洪水位淹没库区全部干滩）及特殊运行。即：

正常运行=正常水位＋坝体自重；洪水运行＝最高洪水位＋坝体自重；特殊运行＝最高洪水位＋坝体自重＋地震烈度（7度）。

3.4.3 评价结果

现状条件下（堆积坝标高1 700 m，高度57 m）坝坡各工况计算结果，如表3所示。

表3 坝体抗滑稳定性安全系数计算结果表

根据计算结果，各工况运行状态，达到设计标高堆积坝体稳定性安全系数均大于表2要求，满足规范要求，堆积坝体是稳定的。

4 结论

通过利用瑞典圆弧法，对尾矿库坝体稳定性进行了评价，得出了该坝体的稳定性满足规范要求，坝体是安全的。同时证明该评价方法也是有效的，只要评价参数选择合理、正确，评价结果是可信的。

[1]门永生，柴建设.我国尾矿库安全现状及事故预防措施[J].中国安全生产科学技术，2009，5（1）：48-52.

[2]陈祖煜.土质边坡稳定分析-原理、方法、程序[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3]门玉明.土坡稳定性的极限分析方法[J].西安地质学院学报，1996，（2）:58-63.

Stability Evaluation of Tailing Dam

FAN Lin-sen
(Shanxi Coal Geology Co.,Taiyuan Shanxi 030045，China)

Tailing damis a waste structure in the process of interception mining and smelting.Stability of the damhas the direct bearing on the safety of downstreamareas.Theauthor studied an evaluation approach for the damstability,and made a preliminary assessment on a tailing damwith it,which is practical for the production.

tailing dam;stability;evaluation

TD824.7+1

A

1672-5050（2010）11-0030-03

编辑：徐树文

2010-09-19

范林森（1966—），男，山西平遥人，大专，助理工程师，从事煤炭地质工作。