中信大锰矿业有限责任公司 广西南宁 530028
摘要：尾矿库属于矿山生产设施的重要组成部分，新建尾矿库投资大、征地难、环境影响大、建设周期长，而现有尾矿库普遍存在设计利用率较低的情况。因此，利用新技术对原有尾矿库进行加高扩容的研究探索，具有重要的实现意义。
关键词：尾矿库 加筋土坝 稳定性
一、引言
矿产资源是人类生存和社会发展的重要物质基础之一，矿产资源的开采是人类社会发展过程中一个非常重要的组成部分。矿石开采及矿石加工都会产生大量尾矿及废渣，由于受尾矿和废渣综合利用技术的限制，目前，我国大部分的尾矿和废渣都是以尾矿库的形式储存。
尾矿库属于矿山生产设施的重要组成部分，约占矿山建设总投资的百分之十五左右，新建尾矿库普遍存在投资大、征地难、环境影响大，建设周期长的问题。而原有的尾矿库由于受设计水平、建筑材料及施工技术等方面的限制，其利用效率往往较低。随着技术的不断发展和创新，利用原有尾矿库进行改造扩容，建设周期短，用地和投资少，环境影响小，相对于新建尾矿库具有明显的优势。
本文以广西某尾矿库为例，对尾矿库加高扩容方案及稳定性进行研究探索。
二、尾矿库原状
广西某尾矿库原设计总库容为67.26万m3，该尾矿库主要用于堆放生产电解金属锰时产生的工业废渣，属于Ⅱ类一般工业固体废物，该尾矿库简称渣库。该库型为山谷型上游式，渣库是由一条“U”字型主沟及树枝状支沟组成的人工山谷渣库。沟谷两岸为自然山体，斜坡地形坡度25～45°，局部较陡，“U”型口设有两个主坝，两个主坝均为碾压土坝，其中1#拦渣坝位于库区东面，坝高为18.5m，坝顶标高为+495.00m，坝上游坡坡比1：1.75，下游坝坡坡比为1：2，坝顶宽4m，坝面植被较少，坝下游坡脚设堆石排水棱体；2#拦渣坝位于库区南面，坝高为19.5m，坝顶标高为+495.00m；坝上游坡坡比1：1.75，下游坝坡坡比为1：2，坝顶宽4m，坝面植被较密，坝下游坡脚设堆石排水棱体。
渣库排洪系统为库内溢流沟，将入库雨水排至下游污水处理池。溢流沟为钢筋砼沟，其过水断面为B×H（宽×高）＝0.8m×1.2m的矩形断面。渣库属Ⅱ类场，采取防渗工程措施处理为土工膜全渣库铺设，防止矿渣污水从场区、坝底流失造成环境污染，土工膜采用随渣库渣面堆高分期施工的方式，南面坡面已基本施工完毕，北面由于山体陡峭仍需进行铺设。
库面经3年多的堆渣，已形成库西面高、库东面低的库面现状，主要原因为北面山坡陡峭，难以修建运渣道路，则主要的放渣平台位于库南侧山坡和西侧库尾两处，入库锰渣只能通过铲运机械逐步进占至东部库区。
三、尾矿坝加高方案
1.筑坝方案
根据渣库目前的地形及库区现状，对传统土坝、堆石坝和加筋土坝三种型式的加高坝体进行方案对比：①、土坝、堆石坝加高不仅体量大且下游坡面缓长，而渣库一期原有的1#、2#坝均已临近下游的尾矿库边缘，若按土坝加高，坝体下游基础将落于尾矿库库面，基础底面积大处理费用高且安全风险大，而加筋土坝加高体量较小且下游坡可调整，下游坝体基础处理费用相对较小；②、由于1#、2#坝坝岸的山体地形局限，土坝与山体岸坡间结合部分会形成较大的扇面，加筋土坝由于构造的可调性可与山体可以较好的结合，较利于稳定；综上两点对比，拦渣坝坝体加高设计推荐加筋土坝方案。
2.拦渣坝坝型及构造
（1）拦渣坝坝型
渣库加筋土坝采用一次成坝的型式建坝，1#拦渣坝与2#拦渣坝增高17m至512.0m标高后，两个坝的坝体495.0m至512.0m标高的坝段将相连成整体，平面上最终形成近拟L字型的折线布置；渣库仍需在库西面两处垭口建两个副坝，副坝为一次建成碾压土坝。
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（2）拦渣坝体构造
拦渣加筋土坝增高17m后坝高为36.5m，坝顶标高为512.00m；坝上游坡坡比1：1，下游坝坡坡比为1：1.3，坝顶宽4m；坝体加筋材料采用高密度聚乙烯（HDPE）土工格栅，格栅高度间距0.5m，加筋填料采用碎石土，碎石土料需分层碾压，压实度不小于93%，碎石填料粒径不大于15cm，且不超过压实层厚的2/3；拦渣坝于497.0m、482.0m设置1.5m宽马道，坝身于马道和坝底处设连续碎石排水盲沟，并设置横向排水沟。拦渣土坝面需植草护坡，防止雨季雨水冲刷坝面。由于拦渣坝坝脚较为临近下游尾矿库，该尾矿库目前处于停用状态，但为确保拦渣坝的稳定和渣库上坝道路的安全通行，于坝下游坝脚设堆石体反压现有路堤。西面两个副坝为碾压均质土坝，坝高均为7m，坝顶宽3m，下游坡比为1：1.8，上游坡比为1：1.6，下游坡脚设堆石排水棱体。
（3）坝基处理
根据勘察报告成果，加筋土坝基础上层存在部分杂填土，为近年修路填筑新填土，强度较差，最深部填深约15m，则为确保坝体稳定，拟对此部分杂填土进行注浆加固基础处理，浆材为水泥浆，钻孔间距为1.5m；注浆面积为杂填土（深度＞3m）坝基，并向加筋土坝坝脚及坝侧外加宽10m，而小于3m可采取挖除换填加筋土垫层的方式处理。
3.渣库库容及等别
该渣库扩建后设计总坝高36.5m（＞30m），总库容177.42×104m3（＞100万m3），根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）的规定，该渣库等别按总库容和坝高判定均属四等库。
四、尾矿坝稳定性分析
渣库坝坡稳定性，抗滑稳定最小安全系数初步计算及稳定分析，由北京理正软件设计研究院《理正稳定分析系统》软件进行。根据勘察资料提供基础物理力学数值，并参照类似工程和相关规范及地区相应经验数值，对坝体材料、地层土物理力学参数取值，则各层土、地基参数取值如下：
各岩土层物理力学指标参数建议值（勘察报告） 表-1
根据“《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005），坝坡抗滑稳定最小安全系数”四等库最小安全系数为正常运行为1.15；由于渣库锰渣为干式排放，入场雨水考虑全部由溢流沟排出，不蓄洪，则渣库稳定性分析对正常
运行荷载工况进行计算，可不进行洪水运行工况计算；本渣库按6度抗震设防计算，不需进行特殊运行工况计算。
渣库坝坡稳定分析方法为瑞典圆弧法（总应力法），采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土边坡稳定分析系统——复杂土层土坡稳定计算》计算软件对渣库坝体进行计算及分析，本次设计选取三个拦渣坝计算断面进行坝坝坡稳定计算，其结果：
拦渣坝计算断面一正常工况 Kmin=1.278≥五等库规范值1.15；
拦渣坝计算断面二正常工况 Kmin=1.196≥五等库规范值1.15；
拦渣坝计算断面三正常工况 Kmin=1.327≥五等库规范值1.15；
满足规范要求。
五、结束语
本文以广西某尾矿库为例，采用加筋方案对原有尾矿坝进行加高，并利用瑞典圆弧法（总应力法）对尾矿坝进行稳定性分析，采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土边坡稳定分析系统——复杂土层土坡稳定计算》计算软件对渣库坝体进行计算及分析，其结果满足规范要求。总的来说，土地资源日趋宝贵，在原有尾矿库基础上安全有效地加高扩容具有重要的现实意义
参考文献：
[1]加筋土坝在孟家冲尾矿库加高工程中的应用.冶金矿山设计与建设，2001.
[2]土工格栅在尾矿坝工程中的应用.福建建设科技，2015.
论文作者:农德连
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/15
标签：尾矿论文; 土坝论文; 下游论文; 稳定论文; 工况论文; 断面论文; 标高论文; 《基层建设》2018年第21期论文;