魏德寧

(阜新市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，遼寧 阜新 123000)

隨著我國金屬與非金屬礦山的快速發(fā)展，尾礦庫越來越得到社會的重視。尾礦庫是貯存礦山尾礦或廢渣的場所，是礦產(chǎn)資源利用過程中的一個重要工業(yè)設(shè)施。尾礦庫常常建設(shè)在村莊、工廠等人流密集場所附近，極易因潰壩引發(fā)泥石流等災(zāi)害，將會是重大危險源，對尾礦庫下游人民生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅［1］。因此，確保尾礦庫的安全運行［2］，杜絕事故，是尾礦庫安全管理的重要任務(wù)。本文研究某尾礦庫生產(chǎn)運行中出現(xiàn)滲透管涌的問題，在不破壞壩體主體結(jié)構(gòu)的情況下，通過采取相關(guān)技術(shù)措施，最終得到了有效的治理。

1 尾礦庫現(xiàn)狀及面臨的問題

某尾礦庫建設(shè)充分利用廢荒山地，周邊無居民及重要設(shè)施，屬于三面筑壩的傍山型尾礦庫，見圖1。庫區(qū)壩體采用一次性筑壩，為沙土混合壩，壩高23 m，壩頂寬5 m，內(nèi)坡比為1∶1.75，外坡比為1∶2.0。庫區(qū)壩體長270 m，寬105 m，庫區(qū)面積0.4 km2。防洪排水系統(tǒng)均正常。全庫容為28.35萬m3。

該尾礦庫在生產(chǎn)運行中，出現(xiàn)了主壩體南側(cè)壩趾處有多處滲流，局部壩面沼澤化，部分壩體以成飽和狀。如不及時采取有效的措施，一旦形成管涌，將導(dǎo)致壩體坍塌而潰壩［3］，造成安全生產(chǎn)事故和財產(chǎn)損失。

圖1 尾礦庫平面圖

分析其原因，由于該尾礦庫采用上游法筑壩工藝，其壩體用砂土混合筑壩，基礎(chǔ)未夯實，未堆砌石，并且上游壩面未鋪設(shè)反濾層及土工布。另外，由于放礦方式的不合理以及排水系統(tǒng)局部發(fā)生淤堵，排滲能力下降，致使壩體內(nèi)水不能及時排出，使得壩體內(nèi)浸潤線升高。因此，水從壩體底部滲出。從滲流開始，該壩體長期處于流塑態(tài)，水在壩體堆積體顆粒之間不斷向外滲透，當(dāng)滲透水滲出壩體后，壓力釋放，使壩內(nèi)外同一平面滲透壓增大，滲透速度加快，帶動尾礦顆粒向水流方向移動，并逐步擴大、連通形成管涌，導(dǎo)致壩體坍塌而潰壩。因此，該尾礦庫隨時可能出現(xiàn)潰壩嚴重安全生產(chǎn)事故，需及時進行處理［4］。

同時，由于治理時間的緊迫性，大規(guī)模尾礦庫的技術(shù)改造如果沒有相應(yīng)的設(shè)計方案，盲目重建，造成壩體主體破壞或失穩(wěn)，極易造成垮塌，甚至泥石流等跑庫事故。因此，采取積極的措施，快速、有效地解決當(dāng)前滲透問題，是十分必要的。

2 壩體維護治理措施

由于壩體部分沼澤化、基底處滲流嚴重的實際情況，為保證壩體的穩(wěn)定，避免大規(guī)模挖掘壩體造成壩體失穩(wěn)，此次壩體維修措施在滲水點處對應(yīng)壩基起高5.0 m，坡面長度20 m，壩底水平深度 5.0 m，高點水平深度2.0 m范圍內(nèi)進行，其剖面圖見圖2。

圖2 尾礦庫壩體維修處剖面圖

確定開挖區(qū)域后，首先將開挖區(qū)域上部壩坡面用網(wǎng)遮蓋固定好，防止坡面浮土下落。挖掘工作按要求到位后，壩坡內(nèi)側(cè)設(shè)置反濾層(圖2)。反濾層采用坡面鋪設(shè)土工布吊掛，吊掛面平滑，緊貼內(nèi)側(cè)面。土工布由2層顆粒大小不同的砂、碎石組成，下層到上層顆粒逐漸增大，保證下層的顆粒無法穿過上層較粗的孔隙。

底部設(shè)置排滲盲溝［5］。為了降低壩體的浸潤線，提高壩體的穩(wěn)定性，在壩的底部外坡腳縱向、壩體橫向設(shè)有砂礫卵石堆成的排滲盲溝。排滲盲溝為粒石—金屬網(wǎng)—土工布結(jié)構(gòu)(圖3)，將金屬網(wǎng)鋪設(shè)平整，上面鋪蓋粒石，卷起金屬網(wǎng)包裹粒石使之成為方筒狀，規(guī)格:0.8 m×0.8 m。橫向排滲盲溝設(shè)置一條，平行于壩基，位于壩體挖掘部位的基底，與土工布碎石結(jié)構(gòu)的反濾層緊密結(jié)合，見圖2，圖4?？v向多條，其間距5.0 m，坡度 5‰，外漏長度不大于 1.0 m，見圖2，圖4。

反濾層及排滲盲溝布設(shè)完成后，覆蓋夯實。壩外坡修復(fù)到原來坡比，坡面平整、夯實，壩坡穩(wěn)定后漿砌石護坡，護坡厚度0.3 m并設(shè)置豎向排水溝，防止雨水沖刷，見圖5。

圖3 粒石+金屬網(wǎng)+土工布結(jié)構(gòu)的排滲盲溝斷面示意圖

圖4 尾礦壩體排滲盲溝示意圖

圖5 砌石結(jié)構(gòu)示意圖

施工過程中，注意壩體碾壓應(yīng)沿平行壩軸線方向進行，不得垂直壩軸線方向碾壓。分段填筑時，上、下層分段位置應(yīng)錯開。分段碾壓時，相鄰兩段交接帶碾跡應(yīng)彼此搭接?；A(chǔ)應(yīng)清理好，清基時耕作層、淤泥層，應(yīng)該全部清除?；A(chǔ)開挖至強風(fēng)化層，施工前應(yīng)先挖探坑，再確定開挖深度。壩體與地面結(jié)合處要設(shè)齒槽，壩肩要設(shè)排水溝;土壩兩端與山坡界河部分的坡面不宜過陡。土壩填筑時，碾壓實，避免出現(xiàn)上部土層密室，下部疏松，造成壩體含水形成水平滲水帶。

經(jīng)過施工，尾礦庫維修后最終形成的壩體見圖6。

圖6 尾礦庫維修后壩體剖面圖

可見，壩體經(jīng)過上述維修后，尾礦庫中的水通過滲透，反濾層給水留下了流經(jīng)的通道，同時又能防止?jié)B透造成壩體砂土的流失。水沿反濾層集中到橫向排滲盲溝中，通過多條坡腳縱向的排滲盲溝排出壩外，引導(dǎo)壩體內(nèi)部的存水流出，有效治理了壩體的滲透，保證了壩體的穩(wěn)定。

3 工程總結(jié)

在工程措施中，因水而產(chǎn)生的“滲流、管涌、浸潤、漫壩、液化”是最重要的技術(shù)控制參數(shù)。因此，尾礦庫滲透治理的關(guān)鍵是治理水，分析原因主要是壩體設(shè)計不合理、浸潤線偏高、滲流難以控制造成了本次滲流。通過上述局部的維修工程措施，使用普通材料，就能為壩體中的水留通道，防止壩體液化，保證壩體的穩(wěn)定性。目前，該尾礦庫運行狀態(tài)良好，證實了該辦法的可行性和安全性。

［1］金屬非金屬礦山安全編委會.金屬非金屬礦山安全［M］.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2003:211－215.

［2］祝玉學(xué)，戚國慶.尾礦庫工程分析與管理［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1999:16－17.

［3］李夕兵，蔣衛(wèi)東.汛期尾礦壩潰壩事故樹分析［J］.安全與環(huán)境學(xué)報，2001(5):45－48.

［4］丁軍明，黃德鏞，李 雄，等.尾礦庫危險源辨識及事故預(yù)防［J］.礦業(yè)快報，2006:13－14.

［5］賀金剛，郭振世.金堆城栗西尾礦庫壩體滲流的原因及其治理［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2007:21－23.