尾礦庫安全現狀及潰壩失穩研究

張繼偉

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

關鍵詞 尾礦庫；安全現狀；潰壩失穩

在礦山生產工作中，尾礦設施發揮著至關重要的作用，但這些設施在運行的過程中，經常會出現各種安全事故。隨著我國礦業的不斷發展，尾礦壩事故時有發生，在此情況下，不僅會導致尾礦流失，還會對下游地區的生態環境產生嚴重破壞，從而造成不必要的生命財產損失。

1 尾礦庫安全現狀分析

據相關調查數據顯示，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、風險抵御能力差、安全保障能力弱等是我國尾礦庫目前發展現狀。

自新中國成立以來，我國頭頂庫安全事故頻發，其中，尾礦庫的安全事故數占總事故數的55%以上。最為嚴重的一次是在2008年的9.8重大尾礦庫潰壩失穩事故中，本次事故共導致281人喪生，經濟損失高達9620萬元，產生了極為惡劣的社會影響。

就目前實際發展情況來看，我國的尾礦庫運行中仍存在很多不安全因素，整體發展狀況不夠樂觀。特別是在近年來，尾礦庫潰壩失穩事故頻繁發生，嚴重威脅著工作人員的生命財產安全，因此，必須要引起國家相關部門的高度重視[1]。

2 尾礦庫潰壩機理模型試驗

現階段，國內關于尾礦庫潰壩失穩問題的研究較多，很多研究人員還對近年來重大的潰壩事故進行了總結，同時分析了導致該問題發生的主要因素，構建出了尾礦庫潰壩失穩模型。當前，關于潰壩發展過程以及尾礦庫潰壩失穩試驗模型的研究正處于初期起步階段，但相比于傳統的數值模擬和資料分析，尾礦庫潰壩失穩模型的構建優勢突出，通過該模型的構建，能夠實現對潰壩過程的完美再現，幫助人們更加清晰直觀的了解潰壩過程。與此同時，尾礦庫潰壩失穩模型的建立在潰壩機理研究上，具有理論分析和數值模擬的重要價值。

在尾礦庫潰壩失穩模型研究上，有研究人員提出在模型試驗平臺的基礎上，結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。結果顯示，壩體的飽和度與漫頂潰壩的移動情況息息相關，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，對相關的滲流規律進行研究，結果表明，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，同時降低其基質吸力和抗剪強度，待降水達到某種程度時，便會對壩體的穩定性產生影響，最終出現潰壩事故。在洪水的情況下，對尾礦壩倒塌模型進行構建，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生影響，且確定水滲漏是導致尾礦壩失效的最重要的因素[2]。

3 潰壩泥石流下泄的規律研究

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

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上，開展了不同高度狀態下的潰壩試驗。結果表明，高度的不同，將會對下游泥漿的沖擊強度、淹沒高度等產生顯著影響，隨著高度的不斷提升，泥漿所產生的沖擊力也就越大。通過解析法和數值法的聯合應用，能夠對潰壩后下游斷面洪峰流量、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]。

關于尾礦庫潰后泥石流下泄問題，經過多年的總結和研究，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，在發生尾礦庫失穩事故后，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。潰口的形態和壩體的沖擊力將會對下泄泥石流的沖擊力產生直接影響，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，泥石流會產生爬升現象，在同一斷面，潰口形態和壩體高度也會對泥石流堆積厚度產生影響，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 結束語

綜上所述，當前，我國尾礦庫潰壩安全事故時有發生，整體的安全形勢不夠樂觀。尾礦庫在運行過程中存在穩定性差、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模型進行深入分析，但由于目前基本上都是依靠數值模擬法和假設法來進行，雖然在參數確定方面能夠取得顯著成果，但計算機結果卻常常與現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

[1] 杜威，姜麗紅.淺談關于水利工程技術中土質堤防滲漏的原因及對策[J].科技與企業，2012，（20）：204-204.

[2] 陸鼎言.略論土質堤壩滲漏的主要成因及其相應對策[J].浙江水利水電專科學校學報，2002，14（1）：115-154.

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

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