浅谈尾矿库边坡失稳原因及处理措施

邹建伟

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130012）

1 尾矿库的基本现况介绍

结合中华人民共和国应急管理部信息统计，国内尾矿库大概包含6261个，其库容量最大的已经超出8亿立方米。因为国内尾矿库技术研究很晚，初期建库时无标准遵循，加之部分矿山老板追求利益，许多尾矿库修建早期并未进行地勘工作，也存在根据水坝规范和规程设计的工程。另外，使用者对尾矿库缺少高度重视及管理，必定会造成潜藏的安全隐患。

经调研的2233个尾矿库内，包含正常库599个，约为26.8%，有安全隐患的包括406个，约为18.2%，其他的1228个尚待进一步展开安全度调研验证，处在未知安全状态下。国内大概53%左右的尾矿库下游存在住户，如果产生事故，后果极其严重，因此尾矿库的隐患处理十分迫切。

2 尾矿库历史故障种类及原因介绍

结合USCOLD（中文称呼）与UNEP（中文称呼）的部分调研统计信息发现,尾矿库故障原因划分总结是:尾矿库失事主因中，其堆积坝下游边坡可靠性是最重要原因，边坡失稳将极大影响尾矿库的安全[1]。因此，下文介绍了影响边坡可靠性的具体因素。

3 影响边坡稳固性的重要原因与各项因素

从大局角度来说，边坡失稳当然包含勘察、设计与建设质量等客观影响因素。但由内部诱因而言，重点是浸润线过高造成的，浸润线高低直接影响着边坡稳固系数，具体如表1所示。

表1 浸润线高低对边坡稳固技术的干扰

由表1得知，不管是在水位升高或者降低时，浸润线对边坡稳固性的干扰均较为明显，尤其是水位升高时，水位相差1米，针对早期边坡坝体稳定性系数就相差0.02～0.05，浸润线针对边坡稳固系数相差较小一些。整体来说，饱和线越矮，边坡越稳固，因此下降浸润线的部位为尾矿库顺流稳固分析的重要工作。

通过常年的探究并采取有限元法展开计算，学者探究获得对浸润线有干扰的因素，并做出以下排序：其一，尾矿库堆坝高度＞坝中各层渗水系数比＞堆积坝下游坡度＞堆积坝干滩长度＞早期坡高＞堆积坡上游坡比；其二，在堆坡坡高恒定时，堆积体每层渗水系数比干扰最大；其三，边坡分层确定以后即渗透值比一定的条件下，干滩长度对浸润线的干扰十分重要。分析几个重要影响因素为：

（1）每层的渗透系数不同：通过实验探究显示，浸润线受干扰程度和每层尾矿渗透值不均匀值呈正比，每层渗透值相差巨大，浸润线愈高。当上下层渗透参数相差超过100倍时，底部尾矿层存在较大的阻水作用，而且浸润线增高趋势从下游朝上游延展，浸润线升高显著。

（2）尾矿坝下游边坡平均坡比：国外尾矿边坡下游平均坡度（含一次性筑坝）为1:1.75～1:6之内，我国很多在1:3～1：6之内[2]。相关统计信息表明，在尾矿库初期坝高和堆积坝高相同、上游水位相同时，尾矿库下游平均坡度越缓，具体渗径愈长，浸润线就越低，表示尾矿库下游平均坡度极大影响到边坡浸润线。但尾矿库下游平均坡度并非越缓越佳，有效库容与之呈反比，平均坡度也表示经济性不好。在具体项目使用中要综合对比，最后选取经济且实用效果最好的坡度。

（3）干滩长度越长，表层自由水面越低或是越平坦，水力坡度越第。干滩长度属于等势线的布置和自由水面线的高低的整体反应，实例显示许多上游式尾矿库损坏的原因就是由于干滩长度太短引起的。因此，标准中详细强调尾矿库的最低滩长，见表2所示。

表2 上游式尾矿库的最低安全超高和最低滩长

（4）尾矿库上游坡比：上游坡比就是冲积滩坡比，其影响是安全的安全超高，属于尾矿在于动水下天然沉积出现的坡度，冲积坡度愈靠近水边越小，越靠近放矿点愈大，干扰冲积坡的原因包括粒度、含量和放矿方式等。我国上游坡比通常为1%～3%，浸润线遭到尾矿库上游冲积坡坡度较大的影响，在一样的干滩长度下，伴随上游坡比加大，干滩坡度增大，浸润线就伴随上游水位的下降而下降[3]。

4 尾矿库浸润线探究内容

尾矿库浸润线探究要涉及如下内容：

（1）明确堆积边坡的浸润线，预估下游溢出点。

（2）坝身与坝基的渗流量计算。

（3）当出现边坡和坝基浸润线溢出时，要评估其溢出比降和堆积坝内各尾矿土层间的渗流比降，且明确渗流量、判定出现管涌、流土的几率。

尾矿库浸润线探究能够经过渗流计量来处理。2D或3D有限元法适合用在二级及其堆积边坡渗流分析[3]。3D有限元法能用作山区尾矿库渗入计算和模拟实验明确；二期经济渗入计算办法用作计量上游三级和尾矿库的渗流，上游式尾矿库的渗流能够采取计算简法。经济计量条件的滩长以换算成化引滩长，从而能够简化渗流测算，以获得高出计量库水位的化引库水位。其根据以下公式计量：

放矿水包含绝大多数滩面时：Lh=3.3L0.48

放矿水包含一些滩面时：Lh=2.26L0.645

其中：Lh是化引滩长，m；L是计量滩长，m。

根据化引库水位与化引滩长，以二向均质渗漏计量办法明确浸润线。

5 降低浸润线的方法

降低浸润线的方法，大体能分成如下几种：

（1）降低库水位，选取恰当的排水方式，调节水面高度，延伸沉积滩，把库中水位由坝顶朝后推移。通过研究表明：①进水高度降低，库水位降低，出水标高时一定的。②分散尾矿排出时，尾矿排出水对浸润线干扰的修正值是0.5～0.8h/（h/为兼顾尾矿排水影响和不考量尾矿排水干扰时的浸润性差值）。

（2）因为矿泥夹层造成的浸润线抬升，提升放矿方法，基于矿石的物理力学性质，合理分层以形成更高的渗透系数。还能够科学埋设水平排水管或是安装竖直排水井穿过矿泥夹层，以不断降低浸润线并处理边坡中渗透值不均匀状态下的排水现状。

（3）在库水面与干滩面相接的地段增加尾矿排放量，保证库水位由此朝后向库尾不推移，以增加干滩长度。

（4）降低库水位，降低死水库容，增大调洪库容：堆积尾矿时，尾矿通常磨得很细，目的在于充分使用资源，但是过细的矿砂极易导致滩面软化，顶层因为下雨和方矿水等导致库内水量增多将大幅度抬升浸润线。建设适合的回水与洪水的排出设施是必要的。目前，下降尾矿库滩面的浸润线包括以下几种排渗方式：其一，在尾矿库堆积体中建立辐射井排渗、堆积坝水平排渗有顶管排渗和预埋管以及水平与垂直统一的排渗结构等、贴坡排渗；其二，在尾矿库的底部敷设排渗褥垫、水平排渗管或是竖直排渗井等；其三，在和边坡连接的尾矿堆积坡角位置建设贴坡排水体和排水管渠等。

6 结语

综上所述，尾矿库出现事故通常是多种因素造成的。所以，要在日常管理环节，基于尾矿库原型检查设施及时监控，对监控到的问题立即展开安全检测，保证及时发现及时解决，让故障因素扼杀在萌芽当中。由此保障尾矿库下游用户人身财产安全及生态系统安全。