尾礦庫安全現(xiàn)狀及潰壩失穩(wěn)研究

張繼偉

摘 要 本文主要對為礦車的安全現(xiàn)狀以及潰壩失穩(wěn)的相關(guān)問題進行了研究，以期能夠為我國尾礦庫的安全平穩(wěn)運行提供保障。

關(guān)鍵詞 尾礦庫；安全現(xiàn)狀；潰壩失穩(wěn)

在礦山生產(chǎn)工作中，尾礦設(shè)施發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但這些設(shè)施在運行的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種安全事故。隨著我國礦業(yè)的不斷發(fā)展，尾礦壩事故時有發(fā)生，在此情況下，不僅會導(dǎo)致尾礦流失，還會對下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，從而造成不必要的生命財產(chǎn)損失。

1 尾礦庫安全現(xiàn)狀分析

據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截止到2016年，在我國的1425座頭頂庫中，存在病庫131座。事故隱患多、風(fēng)險抵御能力差、安全保障能力弱等是我國尾礦庫目前發(fā)展現(xiàn)狀。

自新中國成立以來，我國頭頂庫安全事故頻發(fā)，其中，尾礦庫的安全事故數(shù)占總事故數(shù)的55%以上。最為嚴(yán)重的一次是在2008年的9.8重大尾礦庫潰壩失穩(wěn)事故中，本次事故共導(dǎo)致281人喪生，經(jīng)濟損失高達9620萬元，產(chǎn)生了極為惡劣的社會影響。

就目前實際發(fā)展情況來看，我國的尾礦庫運行中仍存在很多不安全因素，整體發(fā)展?fàn)顩r不夠樂觀。特別是在近年來，尾礦庫潰壩失穩(wěn)事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅著工作人員的生命財產(chǎn)安全，因此，必須要引起國家相關(guān)部門的高度重視[1]。

2 尾礦庫潰壩機理模型試驗

現(xiàn)階段，國內(nèi)關(guān)于尾礦庫潰壩失穩(wěn)問題的研究較多，很多研究人員還對近年來重大的潰壩事故進行了總結(jié)，同時分析了導(dǎo)致該問題發(fā)生的主要因素，構(gòu)建出了尾礦庫潰壩失穩(wěn)模型。當(dāng)前，關(guān)于潰壩發(fā)展過程以及尾礦庫潰壩失穩(wěn)試驗?zāi)Ｐ偷难芯空幱诔跗谄鸩诫A段，但相比于傳統(tǒng)的數(shù)值模擬和資料分析，尾礦庫潰壩失穩(wěn)模型的構(gòu)建優(yōu)勢突出，通過該模型的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)對潰壩過程的完美再現(xiàn)，幫助人們更加清晰直觀的了解潰壩過程。與此同時，尾礦庫潰壩失穩(wěn)模型的建立在潰壩機理研究上，具有理論分析和數(shù)值模擬的重要價值。

在尾礦庫潰壩失穩(wěn)模型研究上，有研究人員提出在模型試驗平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合潰決侵蝕理論和模型相似理論，對漫頂潰壩模型進行建立。結(jié)果顯示，壩體的飽和度與漫頂潰壩的移動情況息息相關(guān)，即隨著潰壩浸潤線的不斷提高，漫頂潰壩的移動也會隨之加大。此外，溢流對壩體產(chǎn)生的寢室和沖刷作用，也在一定程度上影響著潰口的破壞程度。

將細尾砂和粗尾砂作為堆壩材料，在具體實踐的過程中，對相關(guān)的滲流規(guī)律進行研究，結(jié)果表明，相比之下，細尾砂的滲透能力較差，在使用細尾砂進行堆壩的過程中，由于浸潤線較高，因此也會直接增加壩坡水頭壓力，從而對壩坡的滲透能力產(chǎn)生影響。

還有研究提出，降水可大度增強壩體的飽和度，同時降低其基質(zhì)吸力和抗剪強度，待降水達到某種程度時，便會對壩體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，最終出現(xiàn)潰壩事故。在洪水的情況下，對尾礦壩倒塌模型進行構(gòu)建，得出了洪水作用下的尾礦壩潰決機制和倒塌機制。

張洪武等提出，在對尾礦庫潰壩模型進行構(gòu)建的過程中，需要遵循一些相似條件，具體如河床變形相似、尾砂移動相似、水流阻力相似、水流重力相似等等。通過該模型的建立，明確了滲流將會對尾礦壩潰決產(chǎn)生影響，且確定水滲漏是導(dǎo)致尾礦壩失效的最重要的因素[2]。

3 潰壩泥石流下泄的規(guī)律研究

在發(fā)生尾礦壩失穩(wěn)事故的過程中，在水流的作用下，會攜帶大量的尾砂從而產(chǎn)生泥石流，這些泥石流通常具有強化的勢能，且流速較快，經(jīng)常會對壩體產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。為此，對尾礦壩的潰壩機理和穩(wěn)定性進行研究還遠遠不夠，還要對潰壩泥石流下泄的規(guī)律進行深入分析，同時建立相關(guān)研究模型，以實現(xiàn)對泥石流災(zāi)害的提前預(yù)測。

在對泥石流下泄進行研究的過程中，尹光志等研究人員在自主研制尾礦壩破壞模型的基礎(chǔ)上，開展了不同高度狀態(tài)下的潰壩試驗。結(jié)果表明，高度的不同，將會對下游泥漿的沖擊強度、淹沒高度等產(chǎn)生顯著影響，隨著高度的不斷提升，泥漿所產(chǎn)生的沖擊力也就越大。通過解析法和數(shù)值法的聯(lián)合應(yīng)用，能夠?qū)魏笙掠螖嗝婧榉辶髁?、尾砂下泄量、洪峰淹沒高度、實際的影響范圍等進行計算。

通過對潰壩后砂流演進過程進行研究，結(jié)果表明，砂流在沖出壩坡后可形成涌坡，并逐漸向下游擴散和傳播，在此過程中，泥沙的速度會出現(xiàn)漸進式的波動和變化，從頭至尾逐漸變小，相比于表面，近地面的速度最大[3]。

關(guān)于尾礦庫潰后泥石流下泄問題，經(jīng)過多年的總結(jié)和研究，得出以下共識：第一，在潰壩過程中，泥石流的下泄流速會出現(xiàn)先增后減的變化特征，在潰壩初期階段，泥石流速度逐漸增加，并達到峰值，之后在下游阻力影響下逐漸減速。第二，在發(fā)生尾礦庫失穩(wěn)事故后，在壩體下游，泥石流下泄沖擊力可達到峰值，隨著時間的變化逐漸減小。潰口的形態(tài)和壩體的沖擊力將會對下泄泥石流的沖擊力產(chǎn)生直接影響，隨著潰口的不斷擴大以及壩體高度的不斷增加，泥石流的沖擊力也會逐漸增強。第三，在尾礦庫潰壩之后，泥石流下泄堆積厚度可達到峰值，隨著泥石流不斷向下移動，堆積厚度逐漸減小。下游地形也會影響泥石流堆積厚度，例如，在彎溝處，泥石流會產(chǎn)生爬升現(xiàn)象，在同一斷面，潰口形態(tài)和壩體高度也會對泥石流堆積厚度產(chǎn)生影響，隨著壩體高度的增加以及潰口尺寸的增大，下游泥石流堆積厚度也會不斷增加[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前，我國尾礦庫潰壩安全事故時有發(fā)生，整體的安全形勢不夠樂觀。尾礦庫在運行過程中存在穩(wěn)定性差、安全保障能力薄弱、安全隱患多等特點。需要建立一個潰壩失穩(wěn)模型進行深入分析，但由于目前基本上都是依靠數(shù)值模擬法和假設(shè)法來進行，雖然在參數(shù)確定方面能夠取得顯著成果，但計算機結(jié)果卻常常與現(xiàn)實情況存在較大出入，因此還需要進行深入分析與研究。

參考文獻

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[2] 陸鼎言.略論土質(zhì)堤壩滲漏的主要成因及其相應(yīng)對策[J].浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報，2002，14（1）：115-154.

[3] 王銳，鐘燕輝，李長征.用于土質(zhì)堤壩的高聚物注漿加固技術(shù)與檢測方法研究[J].江西建材，2016，（2）：112-112.

[4] 唐作林，于錦波.碾壓筑堤技術(shù)在土質(zhì)堤防施工中的質(zhì)量保證[J].農(nóng)村實用科技信息，2016，（12）：447-471.