1 国内外研究现状
国外对尾矿坝的研究主要集中在环境污染与防治方面,而关于尾矿稳定性研究则很少有报导.HarperTG 研究出了一种方法,它可以系统的评价尾矿坝地震稳定性,来确定是不是可以继续加高尾矿坝.HughesHE[1]则是将一个温泉池放在了尾矿坝下游,当溢洪道出现突发情况得时候,这个温泉池可以起到一定的作用.K.Mlohd·Azizlin[2]研究了尾矿库内存放的废水废渣中有害成分的组成、对环境与水土的污染等.国内也有一些在尾矿坝稳定性分析方法和手段方面的研究.李明,胡乃联,于芳[3]等人利用 ANSYS 技术对尾矿坝进行建模、进行有限元分析、计算及仿真后对尾矿坝的稳定性进行分析评价;饶运章、侯运炳[4]采用神经网络的方法对尾矿坝的废水进行了预测研究;文献[5]研究了尾矿坝地下水的渗流情况和状态.
2 尾矿库工程地质条件
2.1 地层结构
尾矿库主要由尾矿堆积物、初期坝筑坝材料及天然地层组成.其中尾矿堆积物由尾粉土和尾粉质粘土组成.筑坝材料由粉土和粉质粘土组成.天然地层由粉土、粉质粘土、粉砂和中砂组成.按其成因、岩性及密实度不同可划分为:①层尾粉土:呈稍湿~湿,松散~稍密状态,属欠固结土;①1层尾粉质粘土:呈可塑~流塑状态,属欠固结土;②层尾粉土:呈稍湿~湿,稍密~中密状态,属欠固结土;②1层尾粉质粘土:呈可塑~流塑状态,属欠固结土;③层素填土:呈稍湿~湿,中密状态; ④1层粉土:呈湿~很湿,中密状态,具中等压缩性,属正常固结土;④2层粉质粘土:呈饱和、可塑~软塑状态.具中等压缩性,属正常固结土.
2.2 尾矿库水文地质条件
尾矿堆积坝及库区所有钻孔在勘察深度内均见地下水,实测尾矿库地下水位埋藏于现状孔口标高下0.30~14.50m,标高介于 1024.63~1044.54m.尾矿库地下水位总体趋势为库区水位较高,坝前水位较低.
尾矿库内地下水为赋存于尾矿中的潜水.其补给源为生产排放尾矿水及大气降水.尾矿库内水的排泄主要为正常的下渗和排水管道排泄.
3 尾矿坝渗流稳定性分析研究
3.1 尾矿库稳定性分析要求
依据《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJl-90)来看,尾矿坝的稳定分析应用按三种运行条件进行稳定计算,三种运行条件分别为正常运行、洪水运行和特殊运行.
3.2 坝体稳定分析剖面的选择
确定计算剖面很重要,在渗流稳定性分析前,应该将工程地质勘探作为整个坝体渗流稳定性分析的一部分.本次对尾矿坝的渗流稳定性评价,主要工作在南坝,故选取了南坝作渗流稳定性分析.考虑文章的篇幅,仅对南坝的Ⅴ剖面详细论述.Ⅴ剖面图见图 1.通过对不同标高的分析来反映尾矿库坝体现在及将来不同时期的渗流稳定状况,本文采用勘察期约 1045m 标高,原设计最终堆积标高 1065m 作为稳定计算标高.
3.3 渗流稳定性分析评价
根据《某尾矿库稳定性评价岩土工程勘察报告》渗流稳定性参数见表 1.
用理正渗流问题有限元分析软件,对坝体现状及加高至1065.0米后渗流稳定性进行计算.现条件下(100米干滩)浸润线未超过初期坝坝顶,水力坡度变化在 0.064~0.096.
根据勘察测绘研究院完成的《某尾矿坝主坝沉降变形及稳定性评价报告》尾矿初期坝坝体渗透变形试验报告及本次土工试验结果可知:初期坝及坝基土渗透破坏形式以流土为主,其临界水力坡降变化在0.92~1.25 ,远大于计算的水力坡降;堆积子坝渗流变形形式以流土破坏为主,其临界水力坡 降Icr=(G-1)(1-n)=(3.57-1)(1-0.47)=1.362.其中式中 G 为土粒比重,n 为孔隙度.所以,不存在渗流破坏.
4 结论
尾矿坝是矿山企业的重要组成部门,其稳定性关系重大.本文从某尾矿坝现场勘察出发,以相关勘察试验报告数据为依据,对尾矿坝渗流稳定性分析,表明其不存在渗流破坏.在管理中应加强初期坝排渗体淤堵检测工作,建议生产运营中加强地下水位观测和干面滩长度控制工作如发现异常要采取有效处理措施,以确保坝体稳定性;加高筑坝时严格执行《尾矿库安全管理规定》及设计要求,避免坝体在平面和断面上出现不规则形态,控制尾矿库的加高速度,以保证尾矿库的安全和稳定.
参考文献:
[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,胡乃联,于芳,等.ANSYS 软件在尾矿坝稳定性分析中的应用研究[J].金属矿山,2005,(8):56-59.
[4] 饶运章,侯运炳.某铜铁矿尾矿库废水神经网络预测研究[J].金属矿山,2003,(11):49-5l.
[5] 赵坚,沈振中.尾矿坝复杂排水系统渗流计算方法的改进[J].河海大学学报,1997,25(3):110-113
