應對尾礦壩沼澤化現象的分析及應對措施探討

殷學文

摘 要：在我國，采用上游法堆筑是大部分尾礦壩通用做法，大多數尾礦壩中的初期壩基本上都采用不透水粘土壩，這種土壩填筑起來比較容易，但同時也易造成尾礦壩壩體浸潤線偏高，使滲流水在壩外坡大面積溢出，上游法尾礦壩在浸潤線過高的影響下，就極容易出現管涌、流砂和沼澤化，從而對尾礦壩的穩定照成極大的危害。該文就針對尾礦壩沼澤化這一現象進行分析研究，提出相對應的控制措施，以期為以后的尾礦壩建設提供一定的參考。

關鍵詞：尾礦壩 浸潤線 沼澤化 控制措施

中圖分類號：TD928 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0060-02

To discuss about the causes of tailings dams and ways to deal with them

Yin Xuewen

Xinjiang Fuyun Mengku iron ore Co.， Ltd. the Xinjiang Uygur Autonomous RegionFuyun County， 836100，China

Bstract：In our country ，Most Tailing Dams adopt Upstream method，but under the overheated of line seepage ，Most of the tailings dam in the initial dam basically using impermeable clay dam， thedam filling up more easily， but also easy to cause the tailing dam saturation line is high，the seepage water in a large area of overflow dam slope， Tailing Dams with adopting Upstream method are prone to piping、quicksand and swamp formation，Further，it is harmful to the Stability for theTailing Dams。This paper analyses the Phenomenon of swamp formation，Put forward the corresponding control measures，in order to give some reference to the construction of tailing Dams。

Key Words： tailing dams； Line seepage；Swamp formation；control measures

在五六十年代，我國大多數尾礦壩中的初期壩基本上都采用不透水粘土壩，這種土壩填筑起來比較容易，但同時也易造成尾礦壩壩體浸潤線偏高，使滲流水在壩外坡大面積溢出，造成一定區域范圍內壩面沼澤化，這對尾礦壩的穩定才生的影響就非常大。

1 尾礦壩沼澤化現象分析

尾礦壩作為一種特殊專門水工構筑物（用于堆放和處理尾礦等礦山固體廢棄物和污染物），其在礦山開采過程中的影響是非常大的，其建造完成后會形成人造的具有高勢能的泥石流庫，這是一個不定時的危險源、污染源，因此，當尾礦庫在發生不穩定（壩體失穩）時，尾礦庫庫內的尾礦砂和水就將以泥砂流的形式涌出，這樣就會產生尾礦庫沼澤化的現象。

2 造成尾礦壩沼澤化的原因分析

通過對對尾礦壩沼澤化這一現象產生的原因進行調查研究，可以得出其原因主要有以下幾方面，具體如下：

2.1 浸潤線過高的原因

由物料顆粒自然堆積這種筑壩法形成的尾礦壩，其自然堆積物質具有天然松散性和含水性等特質，因此其壓密只能通過其自身重力下完成，這樣導致的結果就是堆積的尾礦砂各種材料力學指標都相對比較低，透水性相對也比較大，從而使尾礦壩內水在常水頭和動水頭的相互影響作用下，尾礦壩根據其自身作滲徑滲出壩體，這樣就容易發生浸潤線自初期壩頂溢出現象，這種現象產生的結果就是在浸潤線出逸處流失，產生沼澤化。

通過對現場調查結果進行對比分析，發現浸潤線位置的高低就直接影響尾礦壩的穩定性，因此，防止浸潤線偏高，就成為了尾礦壩壩體穩定性控制的重要內容。

2.2 反濾對尾礦壩沼澤化的影響

由于滲透破壞等原因造成尾礦壩沼澤化現象的案例很多，從其本質原因上分析，發現主要是由于無反濾或反濾失效而導致的尾礦壩沼澤化，因此，滲透對尾礦壩沼澤化的影響極大。

2.3 排洪系統對尾礦壩沼澤化的影響

通過對全世界主要尾礦壩沼澤化的原因進行分析，發現其基本上都與排洪系統存在一定的關系，有的主要是由于排洪系統故障或設計有誤而引起的，有的是因為尾礦庫內排水井被樹枝石塊等雜物堵塞，導致排水不暢，從而引起尾礦壩沼澤化。

2.4 尾礦砂密實度對尾礦壩沼澤化影響

現在大部分尾礦堆積壩，其主要是通過自然分級，在自身的重力作用進行固結密實，在宏觀觀察上具有上粗下細和壩前粗、壩尾細等一般特征；從微觀的角度上，尾礦沉積層中大部分存在粗細相間的夾層、互層交錯層和千層餅等一系列現象，結構上表現為不均一性和各向異性，這樣就容易造成結構的不穩定性，容易造成礦壩沼澤化這一現象的產生。

2.5 技術管理對尾礦壩沼澤化影響

尾礦壩在建設過程中，參與建設的工程技術人員，他們大部分都非常熟悉采礦、選礦、機械等專業方面的知識，相反，對一些不不熟悉的知識（如何土石壩有關的土力學、水力學、水文學等學科知識），就顯得十分缺乏，所以他們需要壩工技術支持和服務。

3 應對尾礦壩沼澤化控制對策

通過上述對尾礦壩沼澤化這一現象產生的原因進行分析，可以得出其不同原因所需要的控制對策，具體對策如下所述：

3.1 浸潤線過高的控制對策

尾礦堆壩浸潤線高低直接影響尾礦壩沼澤化程度，因此控制浸潤線高度就顯得尤為重要，控制浸潤線主要以下幾方面的對策。

3.1.1 預埋盲溝排滲法

在垂直于尾礦壩壩長方向每隔30-50米敷設一道橫向盲溝，然后在平行于尾礦壩壩長方向敷設一道縱向盲溝，與各條對應橫溝進行貫通處理，同時在縱向盲溝上每隔50～80 m連接一根導水管，使其聯通到壩坡以外，在具體操作上：第一步，橫向盲溝匯集的滲水先進入縱向盲溝，與縱向盲溝匯集的滲水匯合后，一起進入導水管，排向尾礦壩外側。橫向和縱向盲溝的坡度及尺寸需要根據該區域位置處的排水量確定，盲溝溝內的濾料應選用有一定級配比例的砂石，在上部覆蓋尾砂即成。

3.1.2 輕型井點管抽水排滲法

該控制方法的原理主要為：首選使用鉆機在尾礦壩頂部平臺豎直向下敷設井點管，每個井點管的上端用膠管與地表敷設的水平總管連接，總管再其布置上其一端封閉，另一端引入地表泵房，接在泵的進水口上。在泵造成的負壓（真空）的作用下，通過總管和井點管傳到埋入地層的過濾器，在其周圍形成負壓帶，則尾礦壩滲水在其自身重力作用下沿負壓合力的矢量方向流向過濾器，進入井點管和總管，由尾礦壩的出水口排到壩外，進而達到直接降低浸潤線的目的。

3.1.3 水平濾管-塑料插板聯合排滲法

該控制方法的原理主要為：采用水平鉆機在尾礦壩外坡上按照一定仰角向壩內鉆孔，同時套管的處理上也需要到位。套管處理到位后，拔出鉆桿，對孔內的殘沙進行洗凈處理，進一步將預先制作好的濾管用鉆機推進孔內，在上述過程都處理完成后，拔出套管，壩內滲水就會自動由濾管流出。

3.1.4 輻射井內水平濾管排滲法

在尾礦壩的適當位置的區域，先施工預定深度的鋼筋硅豎井，在鋼筋硅豎井內用小型水平鉆機敷設水平濾管。水平濾管降的深度和豎井直接相關，同時浸潤線的高度也相對應降低。在必要的情況下，還需要采用分層敷設水平濾管的方式，這樣處理后，就會使效果更好以求。

3.2 完善尾礦壩安全監測系統

尾礦壩作為一種特殊建筑構造物，當尾礦庫建設完工并投入運行后，其在不同階段，周圍環境（壩高、庫區水位、堆積壩體尾礦的力學性質等）和運行方式都對其沼澤化有著一定的影響，同時其各個階段也不斷在發生變化，因此，尾礦壩的監測工作就顯得尤為重要。

3.3 重視排洪系統及排洪措施

在對排洪系統及排洪的設計要求上，設計單位一定要謹慎處理，且不可有任何疏忽和大意；建設和施工單位也需要嚴格按設計圖紙施工，有問題及時和設計單位相關技術人員進行溝通和交流，作好施工階段中存在的的各種問題，因為有些問題如果不及時修復補救，可能就會造成重大事故，經濟上也會有較大損失。

3.4 開展尾礦堆積壩加固技術

尾礦壩的加固不僅僅是加固一部分區域，而是需要對整個尾礦庫干灘面范圍內進行全面加固，形成一個人工尾礦殼體，這樣就會使整個尾礦壩處于穩定狀態。在對尾礦壩進行加固時，其主要是通過其自身自然分級，依靠自身的重力作用進行固結密實，這樣就會使尾礦壩外坡一定范圍內為形成粗粒尾礦組成的殼體，由上述可得知，尾礦堆積壩的加固不可能是一次性就能完成，它是一個不斷發展的過程，其主要是隨著尾礦壩的上升而不斷地加固，目的是形成一個人工加固的壩殼體。

4 結論

尾礦庫作為是礦山建設過程中一項重要生產設施，其設置的合理與否直接關系到礦山的生產和經濟效益。針對尾礦庫沼澤化這一現象，各級領導都給與了高度重視，在尾礦庫各個階段生產建設和管理中做了大量工作，這樣有效地保證了礦山整條流程的生產和發展。在今后的工作中，我們需要對尾礦庫沼澤化這一現象，進一步加強尾礦庫運行過程中的生產和管理工作，不斷提高自身技術和業務水平，使尾礦庫沼澤化這一現象得到更加有效的控制，更好地服務采礦行業的發展，使經濟利益和相關人員的安全得到最大程度的保證，進一步為以后相關的項目提供一定的技術支持。

參考文獻

[1] 李作章.尾礦庫安全技術[M].北京：航空工業出版社，1996.

[2] 騰志國.關于尾礦壩地震穩定性的分析與評價[J].河北冶金，2001（3）.

[3] 張電吉.尾礦庫土石壩穩定性分析研究[J].大壩安全，2003（3）.

[4] 范恩讓，史劍鵬.尾礦壩安全穩定性因素分析及對策.金屬材料與冶金工程，2007（1）.

[5] 孫國文、余果.影響細粒尾礦壩安全穩定性因素分析及對策[J].礦業安全與環保，2006（2）.

[6] 崔莉.德興銅礦庫泄洪系統水力模型試驗研究報告[R].大連理工學院水力系水力學教研室，1981.

[7] 李輝.本鋼歪頭山鐵礦小西溝尾礦庫加高增容工程德可行性報告[R].鞍山冶金研究院，2000.

[8] 張世文，王紅艷.影響尾礦壩安全穩定性因素分析及對策[J].礦業工程，2004（2）：61-63.

[9] 劉文連，張曉玲，閻鼎熠，等.某大型尾礦庫壩體勘察新技術及尾礦砂土工程特性初步研究[J].工程地質學報，2004（12）：523-528.

[10] 孟俊倉，費維水.庫水位對尾礦壩體穩定性影響的研究[J].科學技術與工程，2010，10（12）：2848-2852.