楊坑山尾礦庫壩體穩(wěn)定性研究

劉正香

[摘要]隨著我國礦業(yè)資源的開發(fā)和利用，各大礦山相繼建立，從而導(dǎo)致礦業(yè)固體廢料的堆積量和年排放量極具增大，而作為礦山控制性工程之一的尾礦庫也相伴而生，遍布全國各個(gè)省市，尾礦庫礦山生產(chǎn)運(yùn)行過程中擔(dān)負(fù)著舉足輕重地位。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步，以及工業(yè)上各行業(yè)的需求，礦山數(shù)目越來越多，同時(shí)尾礦庫數(shù)目相繼增加，根據(jù)礦業(yè)公司生產(chǎn)的需要，尾礦庫壩體堆積也越來越高，從而尾礦庫的安全問題將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，對于尾礦庫壩體穩(wěn)定性的研究不但具有實(shí)際效益，而且對生態(tài)環(huán)境做出很大的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]尾礦壩 穩(wěn)定性 數(shù)值分析法

[中圖分類號]TV62 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-468-1

1前言

尾礦庫是礦山安全生產(chǎn)不可或缺的組成部分，該環(huán)節(jié)的安全運(yùn)行對礦山正常生產(chǎn)管理起著至關(guān)重要的作用。

就目前國家在礦山方面政策及礦山企業(yè)自身的重視程度上看，尾礦庫的的穩(wěn)定和正常運(yùn)營已經(jīng)是企業(yè)迫不及待解決的問題，同時(shí)也引起了社會各方面的關(guān)注。

從許多失事礦山的事實(shí)表明，如果尾礦庫出現(xiàn)潰壩事故，下游人民生命財(cái)產(chǎn)將受到重大的威脅和損失。礦山企業(yè)的生產(chǎn)管理幾乎依靠的就是尾礦庫是否能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，另外從可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)的角度來考慮，礦山企業(yè)亟需關(guān)注尾礦壩的穩(wěn)定性問題。

因此加強(qiáng)尾礦壩的穩(wěn)定性研究和投入可以帶來更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

2楊坑山尾礦庫工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

楊坑山尾礦庫場地地貌屬低山丘陵剝蝕地貌類型，地勢總體西南高東北低。庫區(qū)為一“V”型狹長沖溝，中間開闊。

溪水由西向東逕流，溝谷切割較深。

兩岸山體雄厚，山坡陡竣，溝谷兩側(cè)坡麓大部分為松散坡、洪積物覆蓋。

尾庫壩址及庫區(qū)出露地層為石炭系下統(tǒng)梓山組（C1z）、中統(tǒng)大埔組（C2d）及第四系；巖漿巖主要為晚侏羅世白鵝序列大段單元（J3d）中粒斑狀黑云母花崗巖。右壩肩及右?guī)彀兜貙訛殍魃浇M（C1z）粉砂巖、石英砂巖；右壩肩及回水處理池一帶為大埔組（C2d）灰?guī)r，左壩肩及左庫岸基底為花崗巖。

礦區(qū)內(nèi)斷裂非常發(fā)育，多期次和繼承性活動明顯，骨架性的斷層有東西走向的南部斷裂帶，北部樟木林～楊坑山逆沖斷層，北北東走向的東部芭蕉坑～麻石斷層，西部斷層及貫穿礦區(qū)中部走向南北的F3A、F3B斷裂帶，構(gòu)成斷塊的五條斷層生成最早，活動時(shí)間最長，生成于成巖前，成礦期活動最強(qiáng)烈，結(jié)束于成礦后。

通過地表地質(zhì)測繪和鉆探揭露，楊坑山尾礦庫場地?cái)嗔褬?gòu)造不甚發(fā)育，地表因第四系地層所覆蓋，本次勘察在壩基、壩肩等地段未發(fā)現(xiàn)斷裂通過。但沿截洪溝一帶花崗巖出露地段，觀測到巖體節(jié)理較為發(fā)育，按產(chǎn)狀可分為3組，大多數(shù)是以壓扭性為主的X型剪節(jié)理，張性節(jié)理僅在局部地段發(fā)育。

3尾礦庫壩體的穩(wěn)定性影響因素

礦山生產(chǎn)開采出來礦石后選礦中分選作業(yè)的產(chǎn)品之一，屬于品位非常低的礦物，在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和選礦工藝下，不宜再進(jìn)一步分選的礦便稱為尾礦。

尾礦有以下特點(diǎn)：

（1）尾礦的生產(chǎn)率高；

（2）尾礦成分及尾礦水成分復(fù)雜；

（3）尾礦粒徑差異較大；

（4）尾礦濃度不一；

（5）尾礦庫問題大小不一，受自然條件影響。

國內(nèi)眾多研究文獻(xiàn)表明影響尾礦壩穩(wěn)定性的因素主要有尾礦的顆粒組成、壩型、尾礦沉積分層情況、尾礦物質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、壩體浸潤線的高低等。

4 楊坑山尾礦庫壩體穩(wěn)定性分析

4.1尾礦庫壩體現(xiàn)有壩高時(shí)穩(wěn)定性分析

尾礦庫壩體在洪水運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性分析：對模型表面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)壩體發(fā)生塑性變形的主要區(qū)域?yàn)閴误w上一級子壩頂表面，但塑性變形區(qū)并未貫穿整個(gè)壩體，在壩體表面未形成封閉圈。對模型某切面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)模型內(nèi)部發(fā)生塑性變形的區(qū)域主要位于壩體二級子壩中部壩腳，同時(shí)可進(jìn)一步證明塑性變形區(qū)未貫穿整個(gè)壩體。根據(jù)以上兩點(diǎn)分析結(jié)果，可知壩體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2尾礦庫壩體在設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)穩(wěn)定性分析

尾礦庫壩體正常運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性分析：對模型表面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)壩體發(fā)生塑性變形的主要區(qū)域?yàn)閴误w上四、五級子壩底表面，但塑性變形區(qū)并未貫穿整個(gè)壩體，在壩體表面未形成封閉圈。對模型某切面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)模型內(nèi)部發(fā)生塑性變形的區(qū)域主要位于壩體五級子壩下游壩腳，同時(shí)可進(jìn)一步證明塑性變形區(qū)未貫穿整個(gè)壩體。根據(jù)以上兩點(diǎn)分析結(jié)果，可知壩體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

尾礦庫壩體在洪水運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性分析：對模型表面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)壩體發(fā)生塑性變形的主要區(qū)域?yàn)閴误w上三、四和五級子壩體中部表面，但塑性變形區(qū)并未貫穿整個(gè)壩體，在壩體表面未形成封閉圈。對模型某切面切應(yīng)變增量云圖進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)模型內(nèi)部發(fā)生塑性變形的區(qū)域主要位于壩體五級子壩中部的壩腳，同時(shí)可進(jìn)一步證明塑性變形區(qū)未貫穿整個(gè)壩體。根據(jù)以上兩點(diǎn)分析結(jié)果，可知壩體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5結(jié)語

本文針對尾礦庫的現(xiàn)有標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高，分析了正常運(yùn)行和洪水運(yùn)行兩種工況下的穩(wěn)定狀況，考慮土體自重及尾礦庫內(nèi)部滲流的影響，尾礦壩整體上處于穩(wěn)定狀態(tài)。在各級子壩中部位移相對較大，該處出現(xiàn)較大的塑性變形。采用強(qiáng)度折減法求解尾礦壩穩(wěn)定性安全系數(shù)，得出尾礦壩現(xiàn)有標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，在正常運(yùn)行和洪水運(yùn)行時(shí)都為穩(wěn)定狀態(tài)。從現(xiàn)場勘察結(jié)果分析，尾礦庫壩體內(nèi)部土體分布不太均勻。而本研究視尾礦庫壩體為均質(zhì)體，分析得出的穩(wěn)定性是偏于安全的。

參考文獻(xiàn)

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