程　敏　郭胜男　汪　涛

（1.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南　长沙　410000；2.海河下游管理局，天津　300000；3.河海大学水利水电工程学院　江苏　南京　210000）



榆木沟尾矿库现状安全研究

程敏1郭胜男2汪涛3

（1.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙410000；
2.海河下游管理局，天津300000；3.河海大学水利水电工程学院江苏南京210000）

摘要：榆木沟尾矿库由初期坝、堆积坝、拦水坝组成，本文对该尾矿库的现状防洪能力和坝体稳定性进行了复核，对现状整改措施进行了分析，并计算整改后的防洪能力和坝体稳定性，结果符合安全要求。

关键词：尾矿库；防洪能力；坝体稳定性；整改

1　工程概况

榆木沟尾矿库位于河南省洛阳市栾川县陶湾镇榆木沟，该库为一狭长形山谷，距小庙岭选厂西南约1.0km处，库内纵深长度约1.8km。尾矿库由初期坝、堆积坝、拦水坝组成，目前尾矿堆至约标高1 350.0m，堆积坝坝高80.0m，尾矿库总坝高140.0m。排洪系统采用排水井+排水隧洞形式，1#～4#排水井及其支隧洞均已封堵完好，现已使用至5#排水井，6#～9#排水井已经施工完毕。

1.1初期坝现状

初期坝为碾压堆石坝，坝高60.0m，坝顶宽4.0m，内外坡比均为1∶2。初期坝地基层为中风化大理岩。初期坝未见坝体渗水、积水现象，且未出现漏砂现象；坝体无明显变形位移迹象，未发现裂缝，坝体处于稳定状态。

1.2堆积坝现状

初期坝以上尾矿坝采取尾砂上游式筑坝。目前堆积坝每级子坝高2.0m或2.5m，子坝外坡比约1∶2，堆积坝坝体平均外坡比为1∶4。

子坝坝体未见沼泽化及渗流出逸点等现象，坝坡护坡和维护较好。坝体各子坝与山体交接处，均对岸坡进行了处理，清除了岸坡上的植被及不稳定土体，在坝肩未见渗流破坏现象［1］。坝坡排水沟及坝肩截水沟护砌均完好无损，沟内无淤堵现象，能够保证排洪正常。

1.3拦水坝现状

为提高尾矿库回水的利用率，在尾矿库下游距初期坝坝轴线约250.0m处修建一座挡水坝，用来储存库内回水并将回水泵送至选厂使用。挡水坝为浆砌块石重力坝，坝高25.0m，坝顶宽3.0m，上游面垂直，下游坡比约为1∶1。

2　尾矿库防洪能力复核

2.1尾矿库等级及防洪标准

现堆积坝高为140.0m，总库容为1 055.65×104m3，尾矿库等别为二等。其主要构筑物按2级考虑，次要构筑物按3级考虑，临时构筑物按4级考虑。尾矿库等别为2等，按防洪标准的上限考虑，即后期按1 000年一遇设防。

采用上游法尾砂筑坝的二等尾矿库的防洪要求安全超高1.0m，最小干滩长度100.0m。复核其防洪能力时，要求在设计最高洪水位时，同时满足安全超高和最小干滩长度两项指标［2］。

2.2洪水计算

调洪演算的目的是根据既定的排水系统确认所需的调洪库容及泄洪流量，结合洪水过程线和排水构筑物的泄水量与尾矿库的蓄水量关系曲线，通过水量平衡计算出泄洪过程线，从而定出泄流量和调洪库容。

表1 调洪演算结果

3　尾矿库坝体稳定性复核

3.1坝体渗流分析

尾矿坝渗流计算的主要任务是确定坝体浸润线的位置，作为坝体稳定计算和排渗设施设计的依据。渗流分析的结果用于坝坡稳定分析，以取得坝坡稳定的定性分析结果。有限元计算浸润线位置与实测浸润线位置基本吻合。洪水工况坝体浸润线平均埋深约26.0m。

浸润线在堆积坝中有较深的埋深，未出现坝坡出逸的情况，不会产生流土、管涌等破坏。从渗流分析结果来看，大口辐射井对降低堆积坝浸润线起到了明显作用。

3.2尾矿库坝体稳定分析

3.2.1最小抗滑稳定安全系数。根据《尾矿设施设计规范》，荷载组合分为正常运行、洪水运行和特殊运行3种工况。

3.2.2现状坝体抗滑稳定分析。建立尾矿库现状坝体典型剖面的稳定分析模型，浸润线采用渗流计算所得的正常工况和洪水工况的浸润线结果，分别对其进行现状坝体的抗滑稳定安全性分析。

根据计算给出了现状坝体典型剖面的最小抗滑稳定安全系数，尾矿库现状在3种不同工况下，坝体的抗滑稳定最小安全系数均大于规范值，满足坝体抗滑稳定安全性的要求。

4　尾矿库现状整改措施

由尾矿库现状坝体稳定性复核结果可知，尾矿库现状在正常、洪水和特殊工况下坝体最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求。针对尾矿库现状防洪能力复核计算结果，根据具体要求洪水期必须随时检测尾矿库库水位，确保防洪高度不小于2.5m，沉积滩平均坡度不小于1.0%，保持库前有足够的干滩长度。

5　整改措施后坝体安全分析

5.1调洪演算

调洪演算结果如表1所示。

按本次设计要求整改后，1 000年一遇洪水条件下尾矿库的安全超高和干滩长度均可满足规范要求。

5.2坝体稳定计算

5.2.1坝体渗流的分析。尾矿库现状坝顶的标高为1 350.0m，沉积滩顶标高1 349.4m，整改后库内正常运行水位为1 346.9m，最高洪水位为1 348.36m，计算得到尾矿库正常工况和洪水工况的坝体浸润线平均埋深分别约为29.2、27.5m。

5.2.2坝体抗滑稳定分析。建立尾矿库坝体典型剖面的稳定分析模型，浸润线采用渗流计算所得的正常工况和洪水工况的浸润线结果，分别对其进行坝体的抗滑稳定安全性分析。

根据计算，尾矿库按本次设计要求整改后在3种不同工况下坝体的抗滑稳定最小安全系数均大于规范值，满足坝体抗滑稳定安全性的要求。

6　结论

由尾矿库现状坝体稳定性复核结果可知，尾矿库现状在正常、洪水和特殊工况下，坝体最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求。针对尾矿库现状防洪能力复核计算结果，设计要求业主在洪水期必须随时检测尾矿库库水位，确保防洪高度不小于2.5m，沉积滩平均坡度不小于1.0%，保持库前有足够的干滩长度。按本次设计要求，尾矿库的安全超高和干滩长度均可满足规范要求，且在正常、洪水和特殊工况下，坝体最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求。经调洪演算，堆积坝堆至中期坝顶标高1 410.0m时和最终坝顶标高1 470.0m时，按防洪高度大于2.5m，平均沉积滩坡度大于1.0%，可有效保证尾矿库防洪安全。

参考文献：

［1］李作章，徐日升，穆鲁生，等.尾矿库安全技术［M］.北京：航空工业出版社，1996.

［2］高建良，侯健.尾矿库危险有害因素分析［J］.华北水利水电学院学报，2011，32（2）：108-110.

中图分类号：TD79；TV649

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0090-02

收稿日期：2016-01-18

作者简介：程敏（1983-），男，工程师，研究方向：尾矿坝相关研究。

Safety Analysis for Current Situation of Yumugou Tailing Pond

Cheng Min1Guo Shengnan2Wang Tao3
（1.Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of Nonferrous Metallurge，Changsha Hunan 410000；2.Haihe River Lower Reaches Administration Bureau Water Resource，Tianjin 300000；3.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering，Hohai University，Nanjing Jiangsu 210000）

Abstracts:Yumugou tailing pond is composed of primary dam,stacking dam and retaining dam.In this pa⁃per,we checked its present flood control capacity and its stability,analyzed the rectification measures based on the present situation,and calculated the flood control capacity and its stability after rectification, which were in accordance with the safety requirements.

Keywords:tailing pond；flood control capacity；dam stability；rectification