河南省某尾矿坝稳定性分析与计算

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1、河南省某尾矿坝稳定性分析与计算方栩泺　宋祖光（河南省岩石矿物测试中心，河南郑州450012）【摘　要】为了尾矿库安全生产，对尾矿坝稳定性影响因素进行分析，针对具体的工程实例依据相关规范结合勘察资料，采用Fellenius、Bishop等稳定性计算方法对某尾矿坝抗滑稳定性分析，得出了在正常水位、洪水水位和特殊水位条件下该坝的稳定性计算结果。.jyqk水位，稳定系数Fs就相差0.03~0.05，也即稳定系数相差1.2%~2.5%。因此，如何控制坝体渗流，防止浸润线偏高，是保证尾矿坝稳定的重要工作之一。1.3　尾矿性质对坝体稳定性影响尾矿性质变

2、化很大，即便是同一种类型的尾矿，也可能有不同的矿物组成。一般的尾矿堆积坝，通过自然分级，依靠自身的重力作用固结密实，宏观上具有上粗下细和坝前粗、坝尾细的一般特征；在微观上，尾矿沉积层中普遍存在粗细相间的夹层、互层、交错层、千层饼等现象，结构上表现为不均一性和各向性[5]。由于选矿工艺的不同，出现了阶段磨矿阶段选别，使部分尾矿颗粒很细。另外，在矿石浮选流程中，往往添加各种药剂，这些药剂对于尾矿沉降影响较大。使尾矿颗粒不易沉积，透水性差、不易固结，造成坝体稳定性差。1.4　排洪系统对坝体稳定性影响排洪系统好坏直接影响尾矿坝安全性。尾矿库设置排

3、洪系统的作用主要有两个：一是为了及时排除库内洪水；在汛期排洪系统尤其重要，排水系统不畅，会导致尾矿库内水位上涨、洪水漫顶，严重的还有溃坝的危险。二是兼作回收库内尾矿澄清水用；回水如果能有效的利用，可以大大降低选矿生产成本。设计有误引起洪水漫顶。据不完全统计，我国有色金属矿山因排洪系统失事引起的灾难几乎占尾矿坝事故的50%[6]。对排洪系统的定期维护、检查，成为保障尾矿坝稳定重要手段之一。2　工程实例初期坝采用碾压均质土坝，坝高12m，标高+679～＋691m，坝顶宽4m，坝体下游坡脚处设置排水棱体，棱体高3.0m，顶宽1.5m，临水坡坡比

4、1：1.0，下游坡坡比1：1.5，并在棱体排水外坡处水平向下游延伸2.0m。堆满后用沉积尾矿堆筑子坝，从库尾719m标高开始向初期坝逐级堆筑平台，共堆积4级子坝，1～4级子坝高5m，平台宽度50m，坡降2%，最终子坝平台宽度300m，坡降约1.5%。总外坡比为1：19，堆积坝高28m，总坝高40m。对堆积坝现状标高进行稳定性计算，鉴于坝体对于尾矿库的重要性，主要对692m和719m标高的稳定性进行分别论证。设计的尾矿库初期坝高12m，堆积坝高28m，总坝高40m；全库容30.17×104m3，设计确定的尾矿库等别为四等库。2.1　浸润线的

5、计算确定化引滩长L及相应的化引库水位，并放矿水覆盖绝大部分滩面，此时，化引滩长计算公式为：式中Li——化引滩长；Lc——计算条件下的实际滩长。化引库水位计算公式为：Hi=H+Lc-Li/m0式中：Hi—化引库水位；H—计算条件下实际库水位；m0—沉积滩坡度系数(即沉积滩坡度为1:m0)。浸润线方程及浸润线在y轴上的截距a1可表示为:式中m为下游坡坡度系数。根据尾矿坝运行情况计算所得的浸润线逸出高程见表2。这里计算工况取正常运行水位和洪水位两种。2.2　计算参数的选取该尾矿坝初期坝坝型为碾压式土坝，堆满后用沉积尾矿堆筑子坝,边堆边存，因而稳

6、定性计算材料包括石渣、尾矿砂两种材料。依据野外勘察和《选矿厂尾矿设施设计规范》附录一，该尾矿砂为尾细砂，其参数选取参考表2。2.3　荷载组合及安全系数在尾矿坝的稳定性分析中，一般先按尾矿库的设计坝高和库容大小确定尾矿库的安全等级，再根据尾矿库的安全等级查表确定尾矿坝抗滑稳定性的安全系数。地震烈度区域划分为6级烈度及6级烈度以下地区的5级尾矿坝，当坝外坡比小于1∶4时，除原尾矿属尾粘土和尾粉质粘土以及软弱坝基外，可不作稳定计算。该尾矿库工程抗震设防类别属乙类水工建筑，基本烈度作为设计烈度。本地的基本烈度为6度，因此设计烈度为6度，所以稳定计

7、算不考虑地震荷载。安全系数是指在设计、施工或使用过程中的工程项目必须达到安全性保证的定量标准，根据工程重要性程度而设定。尾矿库的抗滑稳定性安全系数，中华人民共和国安全生产行业标准《尾矿库安全技术规程》(AQ2006—2005)有明确的规定。根据《选矿厂尾矿设施设计规范》，坝体稳定计算有以下两种荷载组合,见表4。2.4　现状坝体稳定性计算及结果根据选矿厂尾矿设施设计规范，采用瑞典法对该尾矿坝各种运行情况进行稳定性评价。同时采用Bishop法与之进行对比，稳定性计算参数采用表2中数值，计算结果见表5。计算结果表明:正常运行下该尾矿坝是稳定的，

8、两种方法计算的稳定性系数均超过《选矿厂尾矿设施设计规范》所规定的安全系数，目前该尾矿坝是稳定的。该尾矿库坝高691m时不同荷载组合下，某尾矿坝的稳定性计算与分析稳定性良好；按目标的堆坝方式、速