电厂灰渣库稳定性分析

肖朵

（贵州省松桃苗族自治县环保局 554100）

摘 要：对电厂的灰渣库运行情況进行安全性和稳定性评价需要从多个方面着手，综合灰渣坝库区的地形地貌特征、水文条件以及灰渣坝的现状进行分析，常用的分析方法为数值模拟法。为了提高电厂灰渣库的稳定性，消除安全隐患，必须针对调查存在的实际情况进行坝体加固、防渗排水、卸渣等工作，制定综合性的处理方案。

关键词：火力发电厂；灰渣库；稳定性分析

火力发电厂使用的燃料为煤炭，生产过程中会产生大量的粉煤灰，在粉煤灰处理方面，各地采取了不同的处理方法，使粉煤灰得到了较好的开发与利用，但是一些地区仍旧需要修建贮灰库，即灰渣库，来暂时存放无法利用的粉煤灰。目前，灰渣库的管理范畴尚未明确，存在很多安全隐患和管理漏洞，如果灰渣库的稳定性和安全性得不到保障很容易造成重大的人员伤亡或财产损失，并产生严重的环境污染。

1.某灰渣库工程的基本概况

该灰渣库位于某火力发电厂西北方向5km处，在县城的西南角。灰渣库地处一狭长形山谷内，东西两侧较高，中部较低，标高486～587m，周边地形地貌为中低山。灰渣库所在地区属于亚热带季风性气候，雨量充沛，土壤湿度较大，年平均降水量可达1170mm，降水高峰期为6～10月份，降水量占全年的75%。灰渣库所处区域的地层主要包括人工填积层、第四系坡残积层、侏罗系基岩以及砂岩，其中，人工填积层主要分布在库区东部的大部分地段，主要包括发电厂的粉煤灰渣粘性土，含有大量有机质、生活垃圾等，表层能够看到植物根系，块状石较少；第四系坡残积层主要分布在库区西岸地表，厚度比较薄，厚层为0.60～1.80m；侏罗系基岩中包含强风化泥岩、中风化砂岩以及中风化泥岩等，这些岩石层厚度不一，岩性较为柔软，容易碎裂。库区降地下水较为丰富，上层滞水大都储存在填土地层中，地表水的下渗作用以及大气降水都会增加上层滞水量，与此同时，上层滞水会严重受到季节的影响。基岩裂隙水也属于地下水的一种，其补给主要依靠上层滞水的入渗以及高处裂隙水的向下径流，因此与上层滞水相比，基岩裂隙水储量较小。

2.灰渣坝的现状及稳定性评价

2.1灰渣坝的现状分析

煤灰场早期建造的灰渣坝属于浆砌石重力结构，建筑基底材料为页岩，最大高度为24.7m，顶部宽2.0m，轴线长65.7m。灰渣坝的设计受到坝区场地条件的限制，难以实现分层煤灰卸料，因此卸料只能直接从山顶倾倒。目前，初期建造的灰渣坝已经出现了裂缝，而且倾倒的煤灰没有经过压实处理，易滑动，如果不能及时加固灰渣坝，粉煤灰可能会倾泻而出，给人们的生命财产安全造成严重威胁，同时也会带来严重的环境问题。

2.2灰渣坝周边的地形地貌分析

初期坝工程的地质条件比较好，但是受到地形条件的限制，缺乏通往堆场内部的道路，因此自然成库的条件比较差。此外，由于灰渣坝沟口的下部就是居民区，这样一旦发生事故，就会造成严重的伤亡与损失。

2.3灰渣坝的水文条件分析

灰渣库属于尾矿库的一种，既要储存尾矿又要储存水，由于水的存在，尾矿坝工程的岩土力学问题更加复杂，其稳定性分析也更为困难。灰渣坝的地下水位控制不当以及排洪设施建设不到位都会导致坝体损伤，从而引发溃决事件，这些问题基本都涉及到静态水、动态水以及孔隙水的压力问题。库区的降水量充沛，地表水的主要来源是大气降水，为了保持灰渣库的稳定性，必须要做好排水防渗工作。

2.4生产因素分析

按照火力发电厂供热车间每天产生400t煤灰来计算，电厂每年的煤灰量高达10×104t，堆场的容量已经无法满足实际生产的需要，那些堆积在山坡之上的煤灰非常不稳定，很容易出现局部塌滑现象。调查发现，堆场的煤灰已经部分越过坝顶，上游部分的煤灰堆积高度已经超过了堆场的设计高度，如此巨大的煤灰堆积量对下游城镇的安全造成了巨大威胁，如果不能及时对堆场进行整改和加固，堆场的安全性和稳定性将难以保障。

2.5储灰场的稳定性分析

利用FLAC数值分析软件对坝体建立数值模型，分析坝体的整体稳定性。模型左侧以初期拦渣坝为边界，右侧一直延伸到与边坡稳定性无关的区域，底部边界延伸到坝体基岩面以下。采用强度折减系数法来计算坝体的整体稳定性，结果显示，没有经过加固处理的坝体已经发生了很大的变形，不能够达到平衡状态，其最大水平位移已经达到2.52m，最大沉降量为2.03m。采用土工格栅加筋处理后再次进行计算，结果显示，坝坡的最大位移变形量为23cm，这一数值在坝体的承受范围之内。

3.灰渣坝的加固改造措施

3.1对旧坝进行加固

抗滑桩加固有助于提高灰渣坝的整体稳定性，具体加固方法如下：将10根抗滑桩布置在拦渣坝的坝趾前方，两桩间隔5.0m，受到坝区场地条件的限制，桩体嵌入地表的深度必须符合要求。为了将支挡结构的位移量控制在合适范围内，保证结构的整体性，需在桩顶和桩的中部架设钢筋砼冠梁和腰梁。根据初期坝的竣工资料可知，坝体西端受力最大，因此，冠梁和腰梁应当进入坝肩山体，以充分发挥支挡结构的作用。抗滑桩施工结束之后，应当对桩背与浆砌石拦渣坝坝面之间的空隙进行填充，从而在两者之间形成传力体系，填充材料应选择C15素混凝土。

3.2新建加筋体灰渣坝

为了满足灰渣场扩容改造的需要，应新建一座加筋体灰渣坝。加筋体灰渣坝位于初期坝后方60m开外，坝底标高500.00m，坝顶标高536.00m，分为三级平台，每一级的高度为12m，坝中部设置有马道，宽6m。加筋体灰渣坝的地基是前期的填渣，承载力无法满足需求，应当用碎石桩进行处理，使其地基承载力达到200kPa以上。加筋体灰渣坝的底座拟采用浆砌石，每隔10～15m应当设置一道变形缝或者伸缩缝，在地基岩性、底座高度发生变化以及与其他建筑物的连接处应当设置沉降缝。加筋坝坝体的建筑材料主要是灰渣和土工格栅，筑坝采取分层碾压、分层铺设的方式，坝体表面采取“土工布袋+土工格栅反包”措施防止灰渣外泄。

3.3截排水系统

灰渣坝的截排水系统主要包括以下几个部分：一：截洪沟及渡槽。由于后期渣坝填筑会将截洪沟的部分区域淹没，因此需在坝顶标高以上再建造一条和原有截洪沟材料、尺寸保持一致的截洪沟，并使其与原有截洪沟相连接。截洪沟起始段受到地形的限制，需采用渡槽进行排洪，渡槽和排架均采用钢筋混凝土结构。二：排水盲沟。被灰渣淹没的排洪沟可改造成排水盲沟，沟内充满砂砾石。三：排水沟。在灰渣场的内部和周边特定位置要构建地表排水系统。四：排水涵洞。排水涵洞布置在坝后斜坡上，方向与等高线垂直。

3.4卸渣

清除从坡顶标高平台倾卸下的灰渣，减少初期坝的荷载量，防止灰渣滑移，为后续施工提供便利。

结语：

进行电厂灰渣库的稳定性分析对于保障电厂的生产安全和人民群众的生命财产安全至关重要，必须引起相关部门的高度重视。对电厂灰渣库进行稳定性分析需要采取多种定性及定量评价方法，才能够对生产经营过程以及相关工程中存在的危险因素进行有效判别，反映灰渣库的实际情况，并对灰渣库可能存在的安全隐患以及问题的严重程度提出有针对性的风险控制措施，帮助研究人员制定综合性的处理方案。

参考文献

[1]式彦涛，杜忠杰，邢皓晨.某电厂灰渣库安全评价及稳定性分析[J].安全，2014（01）：25-27.

[2]赵云云，严元龙，孙绍云.某灰渣库安全性评价及处理措施[J].勘察科学技术，2010（03）：32-34，47.