四川某石棉矿尾矿库(泥石流)防治工程分析

2016-08-22龚自文岳海周小林

地球 2016年3期

关键词：物源矿渣尾矿库

■　龚自文　岳海　周小林

（地矿眉山工程勘察院四川眉山620010）

四川某石棉矿尾矿库(泥石流)防治工程分析

■龚自文岳海周小林

（地矿眉山工程勘察院四川眉山620010）

依据“水石分离原则”，对该尾矿泥石流沟进行综合分析，提出了相应的综合防治措施。分析表明：由于矿渣提供了大量物源，而沟域暴雨洪水量大以及有利的地势，造成了较大的矿渣泥石流隐患。采用上游修复泄洪引水隧洞，下游坝体加固+尾矿库上修建排导槽进行治理。

尾矿库（泥石流）水石分离碾压混凝土

1　概况

由于山体开发石棉矿，几十年的采矿过程中，平均每年有大量尾矿渣进入支沟堆积，共堆积了三条较大支沟矿渣。最外侧尾矿渣已完全汇集于主沟内，形成尾矿库，库容约1550万方尾矿。沟内两个尾矿坡堆积体，主要位于坡体上，尚未汇集于主沟内，但是矿体体积巨大，同时山坡坡度较大，在洪水及坡面流的作用下，也将最终冲入现有尾矿坝。

由于物源主要为矿渣，2001年4月3日～4月6日石棉地区连降暴雨，沟内山洪爆发，上游泄洪隧洞口被枯树等堵塞，以致于邻近拦水坝处的无名湖溃决，近10万方的洪水冲向尾矿坝，致使尾矿坝在4月6日凌晨坝体由右侧破坏，形成60多米宽、20多米深的缺口，并在坝体左侧10米和26米处形成两条贯穿坝体的裂缝，10米处裂缝邻近段于4月30日跨塌，尾矿坝至此实际已破坏近86米，占坝体总长度的64%，冲走矿渣约30万方。由于现有尾矿库库容已接近饱和，因此，在洪水到来时将可能形成矿渣泥石流，危害下游人民的生命和财产安全，采用有效的工程措施进行治理是十分紧迫和必要的。

2　基本特征

沟道全长21km，流域面积61km2。沟道水流由南向北，为一常年性流水的溪沟，沟内水流流量变化大，枯水季节的水流量一般为1m3/S，雨季（每年5—9月）最大洪峰流量可达40m3/s—200m3/S。

沟道流域处于川西高原与四川盆地过度带山地，属横断山脉大雪山东部小相岭山脉的高山～中山区。地势总体上南高北低，沟谷纵坡降到13～18%。流域内南部最高海拔3760m，依此下降到北部沟口海拔～1170m，相对高差达2590m。山高谷深，山势陡峭，河流沟谷比降大，为泥石流的形成提供了有利的地形条件。

由于物源主要为矿渣，2001年4月3日～4月6日石棉地区连降暴雨，沟内山洪爆发，泄洪隧洞口被枯树等堵塞，以致于邻近拦水坝处的无名湖溃决，近10万方的洪水冲向尾矿坝，致使尾矿坝在4 月6日凌晨坝体由右侧破坏，形成60多米宽、20多米深的缺口，并在坝体左侧10米和26米处形成两条贯穿坝体的裂缝，10米处裂缝邻近段于4月30日跨塌，尾矿坝至此实际已破坏近86米，占坝体总长度的64%，一次冲走矿渣约30万方。每年雨季，极易诱发矿渣泥石流，冲出矿渣几千方至几万方不等。

3　治理方案

采用综合治理“上游格栅坝+隧洞引水+下游排导槽”的方案，具体方案如下：

（1）对沟道上游距沟口约5.5km的泄洪隧洞（引向无泥石流的冲沟）进行修复，隧洞长1856m，目前隧道已严重损坏，特别是隧道底部冲蚀深度最深处达3米，严重损坏长度达900米，底部局部冲蚀600米。随着冲蚀的继续发展，隧道存在坍塌的可能。隧道一旦发生坍塌，将完全丧失泄洪功能，上游56Km2流域的洪水将直接冲刷下游尾矿堆积区，形成泥石流灾害；隧道破坏以深坑冲刷和边墙冲刷为主，因此，本次工程修复措施为：一、以填平隧道冲坑，将常水流束窄至中部，防止对边墙的冲刷；二、放缓隧道底部坡度，加大隧道沿程水力损失和局部水力损失，减小流速，将隧道水流控制在恒定明渠流的流速内。放缓坡度后，沿隧道20m设置一陡坎跌水，坎底铺设钢筋网增加抗冲能力，采用C40钢钎维混凝土浇筑；三、隧道底部加密锚杆，加强混凝土与花岗岩的粘结力。

（2）在泄洪隧洞的上游设计2座格栅坝，拦挡大块石和枯树以避免堵塞隧道。

（3）在库尾修建排导槽，通过排导槽将洪水顺利通过尾矿库，使得洪水失去物源，不形成泥石流，做到“水石分离”。排导槽过流尺寸满足50年一遇的设计标准，槽底依据纵坡陡缓变化，采用梯级跌水消能及钢纤维混凝土耐磨防冲。进口段修建控流坝，且底部修建防渗帷幕，使地下水抬升至地表，降低库内地下水位；整个排导槽基础采用矿渣碾压混凝土浇筑，就地取材，节约成本，效果显著。