某拟建尾矿库坝体稳定性分析

某拟建尾矿库坝体稳定性分析

根据拟建尾矿库的地勘和设计，采用滑楔法即折线法、瑞典圆弧分别对初期坝和最终坝体进行稳定性计算，以确定该尾矿库坝体是否符合安全要求。

标签：尾矿库；坝体稳定性；分析

1 尾矿库概况

拟建尾矿库位于该公司选厂下游东南侧，距选矿厂直线距离约 3.31km，库区库位于秦岭东段南麓，属低中山区，山体坡度在20～40°间，矿区内冲沟呈南北向树枝状展布，冲沟多呈V型沟，库区长约2.4km，沟谷呈V字型。全库容1534.43万立方米，总坝高98m，属于III等尾矿库。

2 坝体情况

初期坝坝型采用碾压堆石坝型。轴线坝高38m，坝顶标高695.0m，坝顶宽4.0m，上游坝面坡比1：1.75，下游坝面坡比1：2.0。上游坝面设干砌块石护坡，土工布反滤层及其支持层、保护层；下游坝面设干砌石护坡。标高680.0m、665.0m 各设一级马道，马道宽 2.0m，马道内侧修筑马道排水沟，在坝体与岸坡结合处设截水沟，将两岸及坝面汇聚的雨水由排水沟及截水沟排出，避免对坝体的冲刷侵蚀。

后期堆积坝采用上游式尾矿筑坝方法，即利用投入的尾矿自身逐级向上游冲填筑坝。尾矿堆积坝最大堆积高度60.0m，最终设计堆积标高755.0m，冲填平均外坡1：5.0。堆积坝每升高10m设一级马道，马道宽5m，在马道内侧及坝面与两岸坡结合处设排水沟，以保护坝面免受水流冲蚀。后期坝下游面覆土种植草皮。

在堆积坝体内布置集、排滲管将坝体内渗流水引至马道排水沟，以降低坝体浸润线，将尾矿库浸润线的高度控制在6-8m，以利于尾砂的脱水、固结，且排渗管长度不小于50.0m，间距10.0m。每上升10m布置一层排渗管网。必须确保冲填外坡不陡于设计坡比。在与岸坡结合处设截洪沟，以排放岸坡雨水。

3 地质情况

拟建尾矿库位于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带白水江-白河褶皱束东段武当穹隆北缘。区内构造线总体呈近东西向，区域构造表现为由北向南依次为褶皱带、穹隆带、褶皱带相间分布的格局。穹隆带主要有赵川穹隆、大明洞穹隆等；褶皱有冷水河-白浪复式倒转向斜；断层主要有十里坪-范家断裂和大西沟-关帝庙-小白岩河断裂。

根据勘察结果，在绢云石英钠长片岩中无成层性良好的软弱夹层。岩层倾角近似43°，层间结合基本良好，抗剪强度较高，岩体结构面虽较发育，但各结构

面粗糙咬合，抗剪强度较高。因此坝基砌置于中风化绢云石英钠长片岩中，以保证坝基的稳定性。

尾矿堆场岩体透水性良好，渗流方向基本与岩体构造的优势方向一致，第四系碎石、含砾粉质粘土、基岩属弱-微透水层。

4 坝体稳定性分析

4.1 分析方法

本次尾矿库坝体稳定性分析初期坝采用滑楔法即折线法，最终坝体采用瑞典圆弧分析计算评价。

4.2 初期坝的稳定性分析

按洪水情况下稳定计算，初期坝采用堆石筑成，粘聚力为零；根据《碾压式土石坝设计规范》采用滑楔法即折线法进行初期坝坝坡的稳定计算。

根据所示的计算结果，初期坝体下游坡最小抗滑稳定安全系数为1.423，大于规范规定的最小安全系数1.15；因此，该尾矿库初期坝坝坡在洪水情况下是稳定的。

4.3 最终坝体的稳定计算

尾矿库初期坝采用堆石坝，后期堆积坝为尾矿渣堆积坝，初期坝相当于堆积坝的一个排水棱体，根据设计院提供参数，其渗透系数分别为 2.31×10-4m/s、3.75×10-6m/s。浸润线简图如图2所示。

图2 尾矿库浸润线位置图

4.3.1 计算参数的选取

初期坝、后期堆积坝稳定性计算参数如表2所示：

表2 坝体稳定计算参数

4.3.2 最终坝体的稳定计算

由于该地区的地震烈度等级为6级，依据抗震设计规范，可以不计算地震作用工况，只计算在最高洪水位下的坝坡稳定性。

后期堆积坝为尾矿渣堆筑，初期坝为堆石料堆筑，从安全角度出发，最终坝体的稳定计算按照最不利情况，即当坝体堆积到最终坝高时的情况进行计算。计算工况为库区发生设计洪水、库内为最高洪水位、滩面为最小干滩长度情况下，

尾矿坝外边坡的稳定安全性。

按照《碾压式土石坝设计规范》规定，应采用瑞典圆弧（条分）法进行最终堆积坝的稳定计算，结果见表3。

表3 最终坝高时坝坡稳定计算成果表

经过计算，最高洪水时坝坡最小抗滑稳定安全系数正常情况下为1.494，大于《规范》规定的最小安全系数值1.25。因此，该尾矿库的坝坡是安全的。

图3 最危险滑弧位置图

5 结束语

通过采用滑楔法即折线法、瑞典圆弧分别对初期坝和最终坝体进行稳定性计算分析评价，该尾矿库坝体稳定满足规范要求，坝体是安全的。

参考文献

[1]AQ2006-2005.尾矿库安全技术规程[S].北京.国家安全生产监督管理总局，2005.

[2]田文旗，薛剑光.尾库安全技术管理[M].北京：煤炭工业出版社，2006.

[3]罗建林，牛跃林，孙浩刚.圆弧条分法在尾矿库安全评价中的应用[J].中国安全生产科学技术，2006，2（3）：84-87.

[4]梁力，李明，王伟，等.尾矿库坝体稳定性数值分析方法[J].中国安全生产科学技术，2007，3（5）：11-15.

[5]李宏儒，胡再强，陈存礼，等.金堆城尾矿坝加高方案数值模拟及稳定性分析[J].岩土力学，2008，29（4）：1138-1142.