《尾矿库安全管理及事故案例》.pdf

1、-1- 尾矿库安全 管理及事故案例 目录 1 我国尾矿库安全状况及发展方向 1 1.1 全国尾矿库基本情况汇总表 . 1 1.2 我国尾矿库现状 . 2 1.3 我国尾矿库的特点： . 2 1.4 我国尾矿库的主要安全隐患 . 3 1.5 尾矿库安全生产必须监督管理 . 4 1.6 我国尾矿库建设的发展方向 . 5 2 尾矿库安全评价 . 6 2.1 尾矿库安全评价的依据 . 6 2.2 安全评价的目的： . 7 2.3 安全评价单位的资格： . 7 2.4 尾矿库安全 评价分类： . 7 2.5 尾矿库安全评价重点分析内容： . 7 2.6 尾矿库安全评价的主要内容： . 13 2.7 目前

2、安全评价工作存在的问题 . 14 3 尾矿库工程地质勘察及岩土工程分析评价 . 15 3.1 尾矿库工程地质勘察分类： . 15 3.2 尾矿库工程地质勘察要求： . 15 3.3 尾矿库工程地质勘察的特点： . 15 3.4 尾矿库工程地质钻探特点： . 16 3.5 尾矿库土工试验要求： . 16 3.6 尾矿库工程地质勘察安全注意事项 . 16 3.7 岩土工程分析评价 . 16 4 尾矿库加固治理与抢险 . 20 4.1 一般规定 . 20 4.2 加固治理 . 20 -2- 4.3 应急抢险 . 21 5 尾矿库安全监测 . 23 5.1 尾矿库安全监测的主要内容 . 23 5.2

3、尾矿库安全监测的方法： . 23 5.3 安全预警 . 23 6 尾矿库事故安例分析 . 25 6.1 子坝挡水、导致渗流破坏溃坝 . 25 6.2 不均匀放矿坝肩渗透破坏导致坝端决口溃坝 . 25 6.3 泥石流导致洪水漫顶 . 25 6.4 截洪沟垮坍，洪水入库溃坝 . 26 6.5 坝基软土、湿陷性黄土等导致垮坝 . 26 6.6 因排洪结构破坏 ,导致尾矿外泄污染事故 . 26 6.7 排洪涵管封堵失误导致尾矿外泄污染事故 . 27 7 尾矿库安全管理制度 . 28 7.1 尾矿库管理制度 28 7.2 尾矿库常见故障及处理措施 . 37 -1- 1 我国尾矿库安全状况及发展方向 1.

4、1 全 国尾矿库 基本情况汇总表 从安全上看， 我国 尾矿库还存在以下不利因素： 一是筑坝尾矿粒度细。 由于筑坝的尾矿粒度细，细尾矿的力学强度低、透水性差、不易固结，造成坝体稳定性较差 ； 二是上游法筑坝多。 我国目前 85%的尾矿库采用上游法筑坝，较下游法和中线法筑坝的坝体稳定性差；三是尾矿库安全设计标准较低。 我国作为发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低 ； 四是小型库多。 我国矿山规模小 ，四等库及四等库以下的小型尾矿库占 90%以上； 五是受地震威胁大。 我国是多地震国家，尾矿库防震抗震是重要问题； 六是失事后果严重 。我国人口众多，尾矿库难以避开居民

5、区和重要工业、交通设施，一旦失事，损失巨大。 2008 年 9 月 28 日，国务院安委会向各省级人民政府下发了关于全面开展尾矿库安全生产大检查工作的通知（安委明电 2008 2 号），通过大检查，基本摸清了尾矿库底数：核定 全国尾矿库为 12655 座 ，较大检查前增加 3665 座。 其中：已颁发安全生产许可证 5199座，正在申请办理 1746 座，在建 1907 座，已闭库 1950 座，应停用 1853 座。 基本查清了尾矿库安全状况： 12655 座尾矿库中，有危库 613 座 （ 4.84%） ，险库 1265座 （ 10%） ，病库 3032 座 （ 23.96%） ，正常库

6、7745 座 （ 61.20%） 。 全国尾矿库基本情况汇总表（按省份统计） 单位：座 序 号 地 区 尾矿库 总数 尾矿库安全度 已领 许可证 申请 许可证 在建 应停 用 已闭 库 危库 险库 病库 正常库 合计 12655 613 1265 3032 7745 5199 1746 1907 1853 1950 1 北 京 37 0 0 0 37 8 1 0 0 28 2 天 津 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 河 北 2888 139 272 873 1604 1169 604 158 343 614 4 山 西 1735 187 430 460 658 467 135 55

7、6 247 330 5 内 蒙 685 10 11 66 598 449 0 104 118 14 6 辽 宁 1475 0 0 205 1270 1077 14 174 90 120 7 吉 林 167 0 1 24 142 102 10 31 2 22 8 黑龙江 62 3 3 29 27 42 3 14 3 0 9 上 海 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 江 苏 19 0 0 3 16 11 2 1 0 5 11 浙 江 78 0 0 15 63 44 0 1 8 25 12 安 徽 341 8 33 30 270 262 1 45 6 27 13 福 建 247 0

8、3 35 209 124 12 75 0 36 14 江 西 380 15 14 66 285 210 24 75 45 26 15 山 东 494 0 21 88 385 191 61 81 25 136 16 河 南 681 157 107 6 411 238 37 120 281 5 17 湖 北 236 13 34 89 100 34 20 30 149 3 18 湖 南 651 45 187 330 89 17 339 26 109 160 19 广 东 226 8 10 76 132 33 30 15 101 47 20 广 西 504 6 76 153 269 153 31 68

9、 136 116 -2- 21 海 南 10 0 0 1 9 4 2 1 1 2 22 四 川 137 0 0 16 121 75 12 37 6 7 23 重 庆 35 0 3 15 17 0 33 2 0 0 24 贵 州 219 0 12 74 133 23 80 30 36 50 25 云 南 692 17 25 254 396 307 150 77 54 104 26 西 藏 41 4 6 27 4 2 12 25 0 2 27 陕 西 269 0 4 44 221 69 56 70 25 49 28 甘 肃 183 0 8 34 141 51 56 44 24 8 29 青 海 5

10、7 0 5 18 34 4 6 2 44 1 30 宁 夏 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 31 新 疆 103 0 0 0 103 33 14 45 0 11 32 新疆兵团 2 0 0 1 1 0 1 0 0 1 注： 1.危库：指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库 , 必须停止生产并采 取应急措施。 2.险库：指安全设施存在严重隐患，若不及时处理将会导致垮坝事故的尾矿库 ,必须立即停产，排除险情。 3.病库：指安全设施不完全符合设计规定，但符合基本安全生产条件的尾矿库，应限期整改。 1.2 我国尾矿库现状 （ 1）自改革开放以来，迅速成为世界矿业大国； （ 2）尾矿库数量

11、多、库容大、坝体高居世界首位； （ 3）尾矿库分布范围广、软土、湿陷性黄土、红土、冻土、泥石流等各种不良地质十分复杂； （ 4）尾矿含水量变化大，泥状、湿法、膏体、干法，堆存方式各异； （ 5）尾矿化学性质各异，磷石膏、 赤泥、碱渣、酸渣，环保要求各不相同； （ 6）近年来尾矿库环保、安全事故频发，性质恶劣，影响极坏； （ 7）尾矿库作为重大危险源，设计、勘察、施工、监理、安评中介体系已经完整建立，各级政府安全生产监督力度不断加强，群众性监督热情高涨，企业开始高度重视； （ 8）新型土工材料在排渗、加固的应用效果好，已普遍推广。 1.3 我国尾矿库的特点： （ 1）矿产资源紧缺，矿石品位低，磨

12、矿细度偏细； （ 2）短平快小型库众多，大量无主库闭库问题多； （ 3）高坝、大库的研究分析深度不足； （ 4）地震多发、频发，防震抗震是个问题； （ 5）尾矿库下游居民众多，安全搬迁、安全撤离的标准和范围必须尽快提出； （ 6）尾矿库建设的有关规定要进一步明确； -3- 1.4 我国尾矿库的主要安全隐患 我国是一个发展中的大国，工业、科技基础相对薄弱，改革开放后，矿业迅速发展，市场经济竞争激烈，国家法律、法规在不断完善，企业管理素质在不断提高，必须勇敢的摸着石头过河，进一步总结和发展： （ 1）坝基处理： 软土、湿陷性黄土、易液化土、冻土等地基：处理不当，滑坡和溃坝； 易管涌地基：渗透破坏，

13、溃坝。 岩溶地基：坍塌溃坝。 （ 2）初期坝施工质量： 土坝类初期坝 ：因筑坝土料混杂、碾压质量低和不均匀，浸润线过高或逸出，坝坡沼泽化严重，稳定安全性差； 堆石类初期坝：反滤层级配、厚度标准低，初期跑浑严重，后期坝坡沼泽化； 浆砌石类初期坝：因地基沉陷、砌体不饱满，出现裂缝，漏水漏砂； 拱坝类初期坝：尾矿压力估计偏低，拱座压力大产生变形导致垮塌。 （ 3）上游法未按坝前均匀放矿管理 前期库尾放矿，坝前淤泥太厚，浸润线高；再转向坝前放矿，加固处理不当，导致失稳溃坝； 库侧或独头放矿，另一侧细泥集中，抬高浸润线，坝基强度低，固结度低，导致失稳溃坝； 滩顶起伏太大，以滩 顶最低点为准，防洪高度不足

14、。 （ 4）堆积坝坡过陡：为追求库容或澄清距离，堆积坝坡 1:1.38 1:1.51:2.5，大大减小堆积坝坡稳定安全性，导致失稳溃坝。 （ 5）堆积坝体无坝肩、坝坡排水系统，坝坡冲刷严重，威胁坝体稳定安全。 （ 6）排洪系统防洪能力不够，洪水漫顶溃坝： 没有设臵排洪系统； 片面抬高库水位，防洪高度严重不足，汛前没有坚决迅速下降库水位； 减小斜槽、井筒进水口断面：大量预封盖（拱）板，使斜槽、井筒进水长度不足； -4- 减小排洪管（洞）进水口断面或抬高进水口标高，严重影响泄洪能力； 加固 排洪系统时，减小过水断面而未复核过水能力。 （ 7）排洪系统结构强度严重不足 减小断面结构尺寸，减小结构抗压

15、弯、抗剪强度，结构横向或斜向开裂； 用城市给排水管道替代尾矿库排洪管； 地基承载力不足，未加固或扩大基础尺寸，结构不均匀沉降导致纵向开裂； 没有按材料（浆砌块石、砼、岩体）允许抗冲刷流速复核； 没有按要求设臵沉降缝、伸缩缝，纵向开裂； 没有按围岩工程等级类别（ 等）区别加固隧洞，洞顶岩体埋深过浅或隧洞施工冒顶段没有胶结充填，导致隧洞垮塌； 库区地下水位抬高，没有在隧洞沿线布臵排水孔，衬 砌破坏。 （ 8）排洪系统封堵事故 排洪井封堵在井筒顶，盖板、拱板、立柱破坏； 排洪管封堵段位臵应注意结构强度安全和渗透稳定安全，封堵段长度（胶结和反滤封堵）均要满足最终安全要求； 排洪井封堵前在井中部或顶部接

16、排洪管铺在滩面上，因沉降断裂造成严重污染事故。 （ 9）未按规定设臵浸润线观测孔，库水位标尺；特征标高位移、沉降观测点；堆积坝滩顶标高监测点；未控制防洪高度、浸润线埋深和坝体变形规律，未定期观测巡视，未及时发现隐患，致使险情扩大。 （ 10）未经设计验证、安全评价、安监局批准，自行超期服役，致使安全度下降，险情发生。 （ 11）停用尾矿库，不进行闭库处理，长期无人管理、维护。 （ 12）乱采乱掘尾矿，破坏滩面调洪和排洪设施。 （ 13）库周（库底）非法采掘，滩顶非法建设，威胁尾矿库安全。 （ 14）库周公路随意弃方，山林随意砍伐，库岸边坡炸山采石，形成泥石流，威胁尾矿库安全。 1.5 尾矿库安

17、全生产必须监督管理 （ 1）尾矿库是重大威胁源：在矿山建设中要保持清醒的头脑，一旦尾矿库-5- 出事，不仅对矿山自身，同时对下游人民生命财产和生态环境造成难以弥补的损失，必须加强各级政府的安全生产监督管理。 （ 2）企业安全生产管理是 基础：企业是主体，一旦尾矿库失事，后果对企业也是灾难性的，必须增强安全意识，按有关规定和标准，做好尾矿库的科学化、标准化、规范化的日常管理。 （ 3）政府廉政、勤政监督管理是安全生产的有力保证：通过法律、法规进行安全生产监督管理具有权威性、强制性和普遍约束性。对大型国有企业要求严格是完全必要的，对地方小型和私营企业不能放任自流。目前地方小型和私营企业尾矿库是重灾

18、区。 （ 4）以经济建设为中心，在科学发展观指导下，法规和标准是做好尾矿库安全生产监督管理的依据。选矿厂尾矿设施设计规范是设计尾矿库的重要依据；尾 矿库安全技术规程是企业、中介安全建设和运行的重要依据；尾矿库安全监督管理规定是各级政府安全生产监督管理的重要依据。三者之间是互相联系，密不可分的。 1.6 我国尾矿库建设的发展方向 （ 1）进一步发展中国特色的尾矿库上游法筑坝工艺，加强动态化安全管理； （ 2）集约化高坝、大库将占据主导地位，提高单位国土面积尾矿堆存量； （ 3）中线法、高浓度放矿法、碾压干堆等安全坝型是发展方向； （ 4）逐步提高尾矿库坝坡稳定、防洪和抢险道路的标准。 （ 5）充

19、分利用现代土工材料，降低堆积坝体浸润线，提高尾矿堆积坝坡的稳定性 ； （ 6）提高尾矿库外排水质标准； （ 7）提高尾矿库闭库后的复垦率，库底可利用土层、腐殖土、草皮必须临时堆存，闭库后可充分利用； （ 8）提高尾矿库在线监测、监视、监管水平； （ 9）建立尾矿库安全危险区和污染影响区的理论计算方法，明确尾矿库下游安全搬迁和安全撤离的原则和规定。 -6- 2 尾矿库安全评价 2.1 尾矿库安全评价的依据 中华人民共和国矿山安全法（ 1992 年）要点：矿山企业对 尾矿库可能引起的危害，应采取预防措施。 重大危险源辨认（ GB18218-2000）要点： 长期地或临时地生产、加工、搬运 、储存危

20、险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元（包括场所和设施）。单元指一个（套）生产装臵、设施或场所，或同属一个工厂的，且边缘距离小于 500 米的几个（套）生产装臵、设施或场所。 尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源，当坝高大于、等于 30 米，总库容大于、等于 100 104m3，即为重大危险源。 中华人民共和国安全生产法（ 2002 年）要点： 国内从事生产经营活动的单位，必须遵守安全生产法； 安全生产管理，坚持安全第一，预防为主的方针； 生产经营单位的主要负责人对本单位的安全生产工作全面负责 ； 依法成立的中介机构（设计、勘察、监理、安评等单位），依照法律、行政法规和执法准则，

21、接受生产经营单位的委托，为其安全生产工作提供技术服务； 各级政府依法履行安全生产监督管理职责； 国家实行安全事故责任追究制度。 安全生产许可证条例（ 2004 年国务院令第 397 号）：国家对矿山企业、建筑施工企业和危险化学品、烟花爆竹、民用爆破器材生产企业实行安全生产许可证制度。企业未取得安全生产许可证的，不得从事生产活动。企业取得安全生产许可证的条件有： 建立健全安全责任制； 安全投入符合安全生产要求； 设臵安全生产管理 机构； 安全负责人和安全生产管理人员考核合格； 特种作业人员经考核合格，取得特种作业操作资格证书； 从业人员经安全生产教育和培训合格； -7- 依法进行安全评价； 有重

22、大危险源的检测、评价、监控措施和应急预案； 法律法规规定的其它文件。 2.2 安全评价的目的： 对尾矿库的不同建设运行阶段做出安全性评价； 提出尾矿库安全措施意见； 经验收通过的安全评价报告为安全生产监督管理部门颁发尾矿库安全生产许可证提供依据。 2.3 安全评价单位的资格： 尾矿库的安全评价应当由具有相应资质的单位承担。 2.4 尾矿库安全评 价分类： 基建期：安全预评价、安全验收评价； 生产运行期：安全现状评价； 闭库前：闭库安全评价。 2.5 尾矿库安全评价重点分析内容： 尾矿库安全评价内容可分为三类： 常规安全评价分析： 通用型危险、有害因素的安全评价。 重点安全评价分析： 主要分析尾

23、矿坝坡抗滑稳定安全、防洪安全、渗流稳定安全和地震液化安全分析。 特殊情况安全评价分析： 针对库区存在的不良地质现象，由专业单位进行安全评价分析。 （ 1）尾矿坝坡抗滑稳定安全分析： 分析目的：通过坝坡稳定分析，调整设计坝坡、浸润线位臵和最终堆积标高之 间的关系，使之满足尾矿坝坡抗滑稳定安全要求。 根据筑坝材料、尾矿堆积坝工程地质勘察报告和全尾矿颗粒分析资料，进行计算断面概化分区； 根据工勘报告、选矿厂尾矿设施设计规范推荐值、类似工程设计经验，-8- 综合确定各土层的物理力学性质设计指标：饱和容重 rd、固结快剪强度 C、和渗透系数 K； 根据防洪能力得出的库水位（正常库水位和最高设计洪水位）进

24、行渗流分析，确定各堆积标高相应浸润线位臵； 根据场地地震烈度，确定地震水平加速度值； 根据坝基和尾矿土的固结状态，选择计算方法：总应力法和有效应力法。当土体为粘性 土，土体中存在固结孔隙水压力时，采用有效应力法，要进行孔隙水压力计算，其强度指标一般取三轴仪固结不排水剪；当土体已基本固结，不存在固结孔隙水压力时，采用总应力法，其强度指标一般取直剪仪固结快剪值。 根据规范规定和场地地震烈度情况，确定运行工况（正常运行、洪水运行和特殊运行）和荷载组合（自重、渗透压力、地震荷载）； 按瑞典圆弧法或简化毕肖普法进行抗滑稳定计算，得出坝坡最小安全系数； 将计算的结果与规范最小稳定安全系数比较，判定设计条件

25、稳定安全性并决定是否调整相应设计参数：坝坡、浸润线埋深、最终堆积坝顶标 高，或采取其他工程措施再进行验算，直到坝坡达到安全标准为止； 有关规定：根据设计规范，上游法尾矿坝堆积至 1/2 2/3 最终设计坝高时，宜对坝体进行一次全面的勘察，以验证最终设计坝体的稳定性和确定后期的处理措施。对于高坝或设计规模发生变化时，还可适当增加验证计算的次数。建议每升高 30 50m 或每间隔 3 5 年验算一次。 （ 2）防洪能力计算： 计算目的：通过尾矿库防洪能力计算，确定防洪能力的安全性。 尾矿库的防洪标准应根据各使用期的等别确定；各使用期的等别综合考虑库容、坝高、使用年限及下游可能造成的危险等因素 ，用

26、特征标高明确各使用期。尾矿库初期指启用后的头 3 5 年，并不超过总服务年限的 1/3。当使用期升等别后，即应按升等别的中、后期进行设计； 根据当地水文图集，收集场地 1/6、 1、 6、 24 小时多年平均最大暴雨值及相应变差系数 Cv 和偏差系数 Cs，计算设计频率模比系数 Kp 值和各历时设计暴雨值及各时段暴雨递减指数（ n1、 n2、 n3）； -9- 根据地形图，测量汇水面积 F（ km2）、流域长度 L（ km）、流域平均坡降 J等地形特征值； 根据当地水文图集，收集汇流参数 m 值、入渗率、降雨时段分区模型，采用推理公式法计算洪水汇流 时间、洪峰流量 Qp 和洪水过程线 Q f(

27、t)； 根据库区地形图和尾矿沉积滩平均坡度 i（）和澄清距离要求，布臵尾矿库排洪系统，确定干滩长度和防洪高度，计算调洪库容 V f（ H）； 设定排洪系统各构筑物过流断面及糙率，进行泄洪能力计算 Q f（ H）； 根据洪水过程线、调洪库容曲线和泄流能力曲线，按水量平衡法进行联立求解（等库可按高切林公式计算），得出库内最高洪水位和最大下泄流量 Qm； 分析最高洪水位时安全超高是否满足防洪安全要求。 注意事项： 尾矿库排洪能力一般不计入截洪沟排洪能力； 拦洪坝防洪标准 一般不得低于尾矿库最终防洪标准； 库内与库外排洪系统在汇合点合一时，若汇合点以下为压力流时，应复核其下游的排洪能力和压力高度，是否

28、会影响库内、外的排洪能力。 实际生产中，沉积滩坡度和防洪高度发生变化时，必须重新进行防洪能力计算，并决定是否采取相应工程措施，确保防洪安全。 （ 3）浸润线埋深计算： 计算目的：为抗滑稳定和渗透稳定计算提供依据。 上游法均匀放矿条件下自然浸润线位臵：根据尾矿库等别及库形可按二维或三维概化模型进行浸润线模拟计算； 均匀设臵排渗设施条件下预控浸润线位臵：由于在滩面或堆积坝体内平 行坝轴线等高度全长埋设排渗设施，故只需进行简单二维计算即可。 埋设排渗设施的尾矿坝浸润线计算中要考虑入渗水头和浸润曲线的影响，建议按集渗系统中心埋深的 0.7 倍为平均浸润线位臵进行稳定分析及监控标准使用。 实际生产中，当

29、浸润线埋深不满足设计要求，应查明原因，并采取相应工程措施，降低浸润线。 （ 4）渗透稳定分析 -10- 1.渗透变形类型 分析目的：为堆积坝体和坝基渗透稳定安全提供依据。 管涌：当渗流达到一定流速时，土料逐个由小至大相继被渗流带走，在土体内形成管道，这就是管涌。 流土：在渗流逸出处的土体，在渗流动水 压力作用下，无粘性土的颗粒群同时起动，粘性土发生隆起和断裂的现象，称为流土。 接触冲刷：当渗流沿着两种不同粒径的土层交界面流动时，把其中的小颗粒带走，称接触冲刷。 接触流土：当渗流方向垂直于相邻不同土层的交界面，在渗流动水压力作用下小颗粒流入较大颗粒一层空隙中的现象，称接触流土。 2.渗流变形型式

30、的判别： 渗流变形型式与渗流破坏坡降和土的不均匀系数关系最大，土的不均匀系数 d60/d10； 对 10 的土，渗流破坏主要形式是流土； 对 20 的土，渗流破坏形式主要是管涌； 对 10 20 的土，渗流破坏的 形式是流土或管涌。 尾矿的不均匀系数一般均 10，故尾矿堆积土渗流破坏的主要形式是流土； 初期坝为透水堆石坝，上游坝坡反滤层级配不当时，会发生接触流土； 初期坝为透水堆石坝，坝基有土或砂砾层时，会发生接触冲刷。 3.尾矿堆积坝渗透稳定安全 管涌的允许渗透坡降： 不均匀系数 10 10 20 20 Jo 0.3 0.4 0.2 0.1 流土的渗透稳定安全系数： 2( 1)(1 )1 /

31、 1crJ G s nK J m -11- 式中： K渗透稳定安全系数，一般工程取 1.5，重要工程 2.0，特别重要工程 2.5。 Jcr（ Gs 1）（ 1 n） Gs土颗粒的密度 ； n土的孔隙率； m渗流逸出处边坡的坡比。 渗流在土坝坡面逸出，不计土的凝聚力，不发生流土的坝坡坡角控制值： tg tg 式中：土的内摩擦角。 4.控制渗透稳定的工程措施： 采取有效排渗工程措施、降低浸润线，防止逸出坝坡； 设臵反滤盖重，防止流土、管涌发生。 5.排渗设施的防淤堵 排渗设施淤堵后使排渗水量下降，排渗设施入渗水头上升，最后导致排渗失效，浸润线抬升，影响坝体的抗滑稳定安全，有可能导致堆积坝体的渗流

32、破坏。 排渗设施的淤堵类型有： 机械淤堵：由于土工布、反滤层级配不满足 反滤层设臵要求，细颗粒将土工布或反滤料堵塞； 化学淤堵：由于尾矿中存在离子态 S、 Ca、 Fe 等可溶性物质，在反滤层或排水管道与空气接触处产生氧化反应，不断结垢于土工布、反滤层或管道内，使之淤堵。 排渗设施防淤堵的主要方法有： 固结排渗：使土层自重固结形成一定抗管涌能力，使土工布在土层压力下O90减少到一定程度，可防止机械淤堵。 淹没排渗：排渗水流处于淹没状态，防止空气在反滤层或管道中与渗透水流相接触，可防止化学淤堵。 （ 5）液化分析 分析目的：地震时，饱和无粘性和少粘性土因孔隙水压力在地震压力作用下急剧 上升，土的

33、有效抗剪强度迅速下降，就叫做液化。土的液化与否应根据实际-12- 情况（土的颗粒级配、地下水埋深、有效荷载等），结合现场勘察和室内测试结果，进行综合初判和复判： 初判 地层年代为第四纪晚更新世 Q3或以前，可判为不液化； ： 5mm 含量 70%，可判不液化； ： 5mm 含量 70%，按 5mm 的部分液化； ： 5mm 含量 30%的土，其中 0.005mm 的含量在不同地震设防烈度时分别小于下表值可判不液化 ; 地震烈度 七 八 九 0.005mm 的含量（ %） 16 18 20 工程正常运 行后地下水位以上的非饱和土可判为不液化； 土的剪切波速大于正式计算的上限剪切波速（ Vst）时

34、，可判为不液化： Vst 219（ KH Z rd） 0.5 （ m/s） 式中： KH地面最大水平地震力加速度系数； 地震设防烈度 七 八 九 KH 0.1 0.2 0.3 Z土层深度（ m）； rd深度折减系数； 初判液化土、复判土的地震液化： 标准贯入捶击数 复判法： N63.5 Ncr 为液化土 相对密度复判法： D Drcr 为液化土 相对含水量或液性指数复判法： Wu Ws/WL 0.9 为液化土 IL（ Ws Wp） /（ WL Wp） 0.75 为液化土 Z（ m） 0 10 10 20 20 30 rd 1.0 0.01Z 1.1 0.02Z 0.9 0.01Z -13- 地

35、震液化土的加固与治理： 下游坡坡脚设土石料压坡：增加有效盖重； 对堆积坝坡进行削坡、放缓坝坡：增加安全性； 对坝体进行加密处理； 降低库内水位或增设排渗设施，降低坝体浸润线； 应注意岸坡稳定性，防止大滑坡破坏排洪设施； 调查库区上游有无地震敏感工程，必要时避险； 震后应对裂缝和震害检查修复。 2.6 尾矿库安全评价的主要内容： 安全预评价报告： 库址的合理性； 坝型的合理性； 排洪系统布臵的合理性和排洪能力的可靠性； 监测系统的完整 性及可靠性； 危险因素辨识及对策； 对尾矿库可行性研究报告推荐设计方案的安全性作出明确结论，并提出安全措施建议。 安全验收评价报告： 查看安全预评价在初步设计中的

36、落实； 是否有完备的经监理和业主确认的隐蔽工程记录； 各单项工程施工参数与质量是否满足国家和作业规范、规程及设计要求； 对工程是否满足安全要求作出明确结论并提出安全生产措施的补充建议。、 安全现状评价报告： 尾矿库自然状况的说明和评价； 尾矿库设计与现状的说明和评价，定量分析坝体稳定性是否满足设计要求； 尾矿库设计与现状的说明和评价，定量分析尾 矿库防洪能力及排洪设施的可靠性是否满足设计要求； -14- 根据定量分析与现场调查结果，提出尾矿库的安全度结论与可行的安全对策。 闭库安全评价报告： 定量分析尾矿坝体长期稳定性要求； 定量分析尾矿库长期排洪安全性及排洪设施长期可靠性要求； 分析尾矿坝坡

37、和滩面长期抗冲刷性要求。 2.7 目前安全评价工作存在的问题 尾矿库安全评价就是对尾矿库存在的危险、有害因素进行的专项安全评价。因此对每一座尾矿库，应该从实际出发针对性地根据该库的主要存在问题进行安全评价，目前安全评价主要存在以下几个问题： “本本主义”地套规程 ，不能对尾矿库的设计方案进行安全性评价； 缺乏对尾矿库基本术语的理解； 缺乏对尾矿库概化分区、边坡稳定、洪水计算、调洪演算、渗流分析、结构计算的定量分析能力； 缺乏深入现场调查研究的工作热情（广东信宜锡矿）； 缺乏对提供资料的可靠性的洞察力（陕西镇安金矿）； 缺乏对尾矿坝安全治理的信心（山西襄汾铁矿）。 尽管目前我国的尾矿库安全评价工

38、作还存在不少问题，通过实践和队伍的不断壮大，真正发挥安全评价工作的作用。 -15- 3 尾矿库工程地质勘察及岩土工程分析评价 3.1 尾矿库工程地质勘察分类 ： 新建尾矿库工程地质勘察： 目的：为新尾矿库设计提供设计依据。 已建尾矿库工程地质勘察 目的：为尾矿库现状安全分析或为加高扩容或闭库设计提供依据。 3.2 尾矿库工程地质勘察要求： 新建尾矿库： 查明库区地质岩性、地质构造等。 查明地下水类型、动态和地下水分水岭； 查明不良地质构造和不良地质现象； 查明初期坝坝基不同土层物理力学指标； 查明排洪系统沿线工程地质； 提供筑坝材料分布及物理力学指标。 已建尾矿库 查明尾矿堆积体的组成，密实强

39、度及沉积条件； 查明尾矿堆积体的物理力学性质（含动力或高应力） ； 查明浸润线位臵，有无浸润线逸出或渗漏现象； 3.3 尾矿库工程地质勘察的特点： 尾矿污染性质不同，但对地下水和环境都有污染性； 尾矿粒度较细，易发生渗漏和渗透管涌； 库内水位较高，易对坝基和坝体产生渗透破坏； 尾矿库是水工建筑物，其坝坡稳定性根据 C、强度，按瑞典圆弧法或简化毕肖普法进行计算； 上游法尾矿堆坝， P 35%时，尾砂在滩面有重力分级特性，尾矿坝坡稳定分析必须对堆积断面进行概化分区，主要划分为 :尾粉砂；尾粉土；尾粉质粘土；尾粘土； 尾矿均匀排放仍有大量夹层特点，同一钻孔有多层浸润线 ，要分清主浸润线位臵； -16

40、- 因尾矿夹层丰富，要宏观划分尾矿类别，使用静力触探划分； 六度以上地震区，宜用标准贯入试验划分易液化土质范围； 尾矿堆积坝排渗设施集渗区宜布臵在粉砂土层或相对渗透性较大的范围。 3.4 尾矿库工程地质钻探特点： 因尾矿堆积体是冲积而成，颗粒松散，含水量高，尾矿夹层丰富且其性质差别大，故钻探有以下特点： 井口表层尾砂较松散，在泥浆和机械振动下，井口易坍塌，应加 2 5m井口护壁管； 要求用专用取样器静力压入法取样； 因尾矿承载力低，为防止孔斜，扩大钻机机架压力范围； 未见地下 水宜钢管钻进，不宜加水钻进； 钻头与取样器不得长时间停留孔底，防止坍孔或埋钻； 在钻进中或取土提钻时，开始速度要慢，以

41、确保孔内泥浆护壁压力。 取样点位臵要在静力触探指导下进行，操作要稳要准，防止振动使土样脱落，卸取样品动作要快，水平捧着送现场实验室。 3.5 尾矿库土工试验要求： 尾矿库土工试验除必须按土工试验规程执行外，尚应注意： 含水量、容重、直剪试验（饱和固快、饱和快剪）应在现场进行； 高坝应注意试验压力范围； 必须认真做好全尾矿颗粒分析。 3.6 尾矿库工程地质勘察安全注意事项 要 防止机器因滩面地基承载力倾倒造成安全事故； 水上勘察要注意抗浮稳定和侧翻。 3.7 岩土工程分析评价 3.7.1 一般规定 1）岩土工程分析评价目的： 为尾矿堆积坝安全评价和工程治理的设计和施工提供依据。 2）岩土工程分析

42、评价内容： 防洪安全性分析：含山体滑坡、泥石流、防洪高度、防洪构筑物结构等。 -17- 渗流稳定安全性分析：含浸润线埋深，浸润线逸出引起的沼泽化、流土、管涌、地震液化等。 边坡（静力和动力）稳定安全性分析：含裂缝、滑坡等。 结构安全分析：变形，错位，裂缝，破坏。 3）岩土工程分析的依据： 工程地质测绘资料 勘探和取样资料 原位测试资料 室内试验资料 尾矿库设计、施工、监测、管理等资料 3.7.2 计算参数的分析和选取 1.概化分区：上游式尾矿堆积坝尾砂排放浓度 P35%时，滩面呈正常重力分级。应注意滩面分级的必然性和概化分区的相对合理性。概化分区应以原位测试资料和钻孔取样结合全粒级尾矿颗分资料

43、，各设计标高库面形状、沉积滩坡度、排水井位臵和上游式尾矿放矿方法综合确定。 2.试样分类参数： 试样分类的相对性和异常试样的必然性； 原状试样的可靠性； 试验统计的分区性：堆积坝坡、干、湿滩面、水下，不同埋深。 3.土料强度计算方法和强度指标类别 不同土料的强度指标类别，因计算方法不同，在直剪仪或三轴仪上，采用不同的试验方法，得出相应的强度指标，其数值相差较大，必须要认真掌握。 土料的强度计算方法有总应力法和有效应力法。总应力法综合考虑了有效应力，而有效应力法要根据固结度来分析其强度值。因此，对软弱尾粘土即使采用总应力固结快剪强度指标时，还应分析其固结程度。对下游堆积坝坡以下的尾粘土（在高坝时

44、往往会出现）因厚度较薄，固结时间较长，有效荷载较高，且在库底设臵 排渗层后，采用直剪仪固结快剪指标也是合理的。 3.7.3 渗流稳定分析： 1)尾矿堆积坝渗流特点： -18- 重要性：在水的重力作用下，尾矿库水面区向下游形成逐渐降落的渗流水面，在堆积坝横断面上显示为浸润曲线。浸润线以下的坝体就承受渗透水压力，其值为渗透坡降水容重与体积的乘积，它与坝坡的稳定安全有着密切的关系。 复杂性：由于尾矿堆积体中放矿的不均性，导致大量夹层的存在，因此除主浸润线外尚存在众多的支浸润线 : 粗粒土中的细泥夹层可产生上层滞留浸润线 细粒土中的粗粒夹层可产生超压浸润线 放矿水流 垂直下渗亦可局部抬高浸润线 危险性

45、：浸润线逸出形成沼泽化在上升水流作用下土体变松软，强度变低，因此必须予以治理，当渗透水流的渗透坡降大于尾矿的允许渗透坡降则会发生流土管涌现象，由于流土发展速度迅速，如不及时处理就会酿成大祸。 可监视性：近年来通过在线监测。由于堆积坝内排渗设施的存在，在暴雨季节，即使滩上洪水位大幅上升，堆积坝体内浸润线变化幅度较小且十分稳定，监视效果较好。 2）设臵排渗设施后的渗流分析： 根据尾矿库安全技术规程（ AQ2006-2005），浸润线位臵局部较高，有渗透水出逸，坝面局部出现 沼泽化即可判为病库，应限期整改。根据构筑物抗震设计规范 6 度地震区上游法尾矿堆积坝“下游坡面浸润线的深度不应小于 6-8m。

46、”近二十年来，尾矿堆积坝体排渗设施发展迅速，已成为降低浸润线的常规手段。故渗流稳定分析计算方法亦应作相应调整。 1.浸润线计算应考虑初期坝上游坝坡及堆积坝体内定高度、全坝长、大埋深排渗设施的效用。三维渗流已转化为二维均质渗流。 2.土工排渗设施宜埋放在粉砂层内，对细粒尾砂也可埋放在粉土层内。 3.要充分估计不同土层和不同排渗设施的入渗水头。 4.二维有限元法数值计算必须结合实测浸润线资 料进行模拟。 5.设臵排渗设施降低浸润线时，应计算最大渗水量，以达到充分排渗。排渗管数量要留有备用，排渗管可顺滩面布臵，排渗管的安装应防止机械淤堵和化学淤堵。 3.7.4 坝坡抗滑稳定性分析 -19- 1、设计

47、工况 正常运行； 洪水运行； 殊运行 =洪水运行 +地震。 碾压式土石坝设计规范（ SL274-2001）已将上述工况修改为特殊工况=正常运行 +地震。其理由为稀有几率相叠加不可能发生。选矿厂尾矿设施设计规范（ ZBJ1-90）新版亦准备作此调整。 2、计算方法：“宜采用瑞典圆弧法或简化毕肖普法。”两者相同 点都是极限平衡法，都采用平面假定。其区别是 :是否考虑条间作用力。瑞典圆弧法概念明确，使用悠久，经验丰富。简化毕肖普法计算结果稳定性好，美国规范只采用简化毕肖普法且 K 正常 =1.50。 3、动力稳定性 常规采用拟静力法。 限元动力分析可提供液化范围和应力、应变。 地震时应防止由于地震挤

48、压波与拉伸波重叠产生的强波，产生的等间距环形危害性裂缝，在地震液化土层超孔隙水压力升高后发生管涌、流土等险情。要求“大震不倒”。 -20- 4 尾矿库加固治理与抢险 4.1 一般规定 （ 1）加固治理对象：安全度 为危库、险库和病库的尾矿库。 （ 2）加固治理原则：土工理论与现场实际相结合。 （ 3）加固治理方案：以人为本，确保安全和环保的基础上进行多方案技术、经济比较。 4.2 加固治理 （ 1）坝体裂缝： 裂缝分类： 按部位：表面、内部； 按走向：横向、纵向、龟纹； 按成因：沉陷、滑坡、干缩、冷冻、震动。 治理步骤：查明原因、临时保护、消除源头。 治理裂缝：表层挖填、深部注浆。 案例：伊朗撒尔切斯曼国家铜业公司尾矿库、丰山铜矿、海南铁矿、凡口铅锌矿和广西大厂公 路边尾矿库。 （ 2）坝体塌坑 塌坑分类：岩溶、排洪系统裂缝、初期坝反滤层破坏。 治理步骤：土工布覆盖、土工布袋装砂砾充填直至稳定。 案例：湖南柿竹园柴山尾矿库、广西大厂长坡七级尾矿库、江西德兴铜矿 4号尾矿库。攀枝花 （ 3）坝坡冲沟： 冲沟分类：渗流冲刷，雨水冲刷。 治理方法：水平排渗或开沟排渗，反滤压坡；增设坝坡排水沟。 （ 4）坝坡滑动：