尾礦庫與貯灰場在安全上的區(qū)別

（遼寧省檢驗檢測認證中心，遼寧 沈陽 110000）

全國尾礦庫近萬座，由于尾礦回采利用率低，尾礦庫數量一直居高不下。尾礦庫作為礦山選礦廠廢棄物堆場，由于發(fā)生過多起潰壩事故，造成嚴重后果，一直是選礦廠安全管理的重點，尤其是汛期，保證尾礦庫安全度汛是各地監(jiān)管部門的重點工作[1]。貯灰場的作用和建設跟尾礦庫有許多相似之處，但由于尾礦和灰渣的物理力學指標有很大差異，故在設計、建設和管理上有很大區(qū)別[2]。

1 尾礦與灰渣的典型物理力學指標

1.1 尾礦物理力學指標

尾礦的主要組分是富含SiO2、A12O3、CaCO3等資源的非金屬礦物，是選礦廠選出有用礦物后排出的副產品。尾礦顏色各異，主要由成分決定。典型尾礦物理力學參數見表1。

1.2灰渣物理力學指標

粉煤灰經水力除灰至貯灰場，沉積后呈灰色或灰黑色，顆粒為多孔狀，比表面積大，且對水的吸附能力很強，其主要成分為硅、鋁、鐵、鈣和硫等。SiO2和AL2O3占64%～88%，特性表現為粉土、粘土。粉煤灰的比重為2.03～2.29，孔隙率60%～77%。粉煤灰主要以粉狀顆粒為主，粘性顆粒次之[3]。由于粉煤灰中粉粒、粘粒的自硬性和毛細水的表面張力，其強度特性有一定的粘聚力，但數值一般小于5KN/m2。

一般碾壓筑壩后，對灰渣進行強度試驗，數值如下：筑壩灰渣的含水量一般控制在18%～23%，碾壓后的灰渣干密度大于1.30g/cm3，現場施工后灰渣粘聚力C≥16.2，內摩擦角≥25.1°。典型灰渣物理力學參數見表2。

表1 尾礦的平均物理力學指標

表2 灰渣的平均物理力學參數

通過表1及表2可以看出，尾礦容重比灰渣容重大，尾礦粘聚力比灰渣粘聚力大，尾礦內摩擦角比灰渣內摩擦角大，但尾礦顆粒分級明顯，灰渣顆粒較均勻，一般不進行分級。

2 筑壩要求

（1）尾礦筑壩要求。①細顆粒、粘顆粒占比大，不能筑壩；②原則上抗震設防烈度為7度及7度以下地區(qū)應采用上游式筑壩，抗震設防烈度7度以上地區(qū)宜采用下游式或中線式筑壩。③當上游法筑壩時，中、粗尾礦可采用直接沖填筑壩法，尾礦顆粒較細時宜采用旋流分級筑壩。④下游式或中線式尾礦筑壩時，首先旋流分級尾礦，粗顆粒（d≥0.074mm）含量不宜低于70%，否則應進行筑壩試驗。筑壩上升速度必須滿足庫內沉積灘面上升速度和防洪的要求，同時滿足穩(wěn)定要求。

（2）灰渣筑壩要求。①當采用灰渣填筑子壩時，上游坡應設防滲層，下游坡應設反濾層。②個體子壩上游坡不宜陡于1∶1.5，下游坡不宜陡于1∶2.0，下游坡平均坡比不宜陡于1∶3.5。③壩基沉積灰渣的承載力經碾壓后不小于100kPa，當灰渣灘面不能直接加筑子壩時，必須對壩基進行處理。④灰渣水力沖填筑壩的控制標準，由灰渣的壓實密度和相對密度兩項指標控制，且須同時滿足。⑤粒徑控制：粒徑大于0.5mm的顆粒含量應不少于15%，粒徑為0.5mm～0.005mm的顆粒含量應占70%以上，粒徑小于0.005mm的顆粒含量應少于15%，有機質含量小于5%。

3 調洪灘長

（1）尾礦壩調洪灘長。尾礦庫在調洪時，必須留出最小干灘長度。考慮到尾礦堆筑子壩時，子壩內坡沒有考慮防滲，如果洪水接近灘頂，將可能造成浸潤線抬升，壩體失穩(wěn)。

表3 上游式尾礦壩的最小安全超高與最小灘長

（2）灰渣壩調洪灘長。灰渣壩有運行限制干灘長度要求，以降低浸潤線。但在洪水期，考慮到灰渣壩內坡防滲，洪水要求在72h全部排出，故在計算調洪庫容時，允許0m干灘的情況，這是與尾礦筑壩的最大區(qū)別。

4 管理現狀

①尾礦庫作為選礦廠的附屬設施，其建設管理水平由選礦廠規(guī)模及技術能力決定。目前我國尾礦庫數量多，四五等庫占90%以上，建設、運行管理水平差，一般表現在壩體總體外坡比普遍超標，排洪系統不完善，現場缺乏專業(yè)管理人員。②貯灰場作為燃煤發(fā)電廠的附屬設施，由于建設單位為電力企業(yè)，故貯灰場設計、施工基本規(guī)范，但設計允許0m灘長留設調洪庫容，考慮到防滲層的易損性，故0m灘長時的壩體穩(wěn)定性有待實際考驗。另外，貯灰場的排洪系統構筑物尺寸相對尾礦庫普遍偏小。

5 結論

從尾礦和灰渣的物理力學指標入手，通過比較分析物理力學性質、筑壩要求、調洪灘長及管理現狀，得出如下結論：

①通過統計大量尾礦及灰渣物理力學指標，得出尾礦物理力學指標優(yōu)于灰渣物理力學指標，尾礦更適合筑壩。②灰渣筑壩由灰渣的壓實密度和相對密度兩項指標控制，不滿足時，必須對壩基進行處理。③留設調洪庫容時，尾礦庫必須考慮最小灘長，貯灰場可以0m干灘，但有待實際考驗。④尾礦庫運行管理現狀較差，貯灰場相對較規(guī)范。