尾礦庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)及防治措施

1、工程建設(shè)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害尾礦庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)、類型及防治措施 一、尾礦庫(kù)工程的特點(diǎn)尾礦庫(kù)作為礦山選礦生產(chǎn)的主要設(shè)施，是事故易發(fā)部位，也是隱伏巨大安全隱患的危險(xiǎn)源.尾礦庫(kù)占用大量土地， 改變和破壞原有生態(tài)環(huán)境；尾礦中的污染物，通過(guò)徑流和滲透，污染周圍的土地、水體；最嚴(yán)重的當(dāng)屬潰壩事故，尾礦庫(kù)下游為人口相對(duì)集中的居民點(diǎn).潰壩時(shí)， 尾礦砂、廢水傾瀉而下，農(nóng)田、村鎮(zhèn)頃刻間遭受滅頂之災(zāi)，其危害比水庫(kù)更為嚴(yán)重，造成人 員傷亡、淤塞拉薩河河道、嚴(yán)重污染土地和水體。擬建尾礦庫(kù)分布于礦區(qū)幫達(dá)浦主溝下游，由于利用自然溝谷地形，筑壩成庫(kù)，三面環(huán)坡，上游匯水面積較大，直接面對(duì)暴雨、山洪沖擊。尾礦砂顆粒細(xì)且飽水.選礦廠為

2、增加礦物提取率，要求磨礦粒度很細(xì)，顆粒越細(xì)，尾礦庫(kù)沉積灘面越平緩，庫(kù)水位逼近壩前，尾礦砂多呈 飽水狀態(tài)，在振動(dòng)、攪動(dòng)條件下極易液化。尾礦庫(kù)設(shè)置有排洪設(shè)施. 與一般水庫(kù)不同的是， 尾礦庫(kù)本身不具備儲(chǔ)水調(diào)洪能力，為排泄上游進(jìn)庫(kù)洪水，通常在庫(kù)底設(shè)置排洪斜槽、管道或隧洞等構(gòu)筑物，或在一側(cè)開(kāi)挖排水明渠.尾礦庫(kù)為極具威脅的污染源.尾礦砂通常含有酸性、堿性、毒性污染物及鎘、碑、鉛、鋅、 銀、汞等有害重金屬，是一個(gè)隱伏巨大隱患的 “毒場(chǎng)”，其污染影響面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)尾礦庫(kù)本身。 尾礦庫(kù)服務(wù)期就是尾礦壩筑壩期.后期壩隨著庫(kù)區(qū)尾礦砂的持續(xù)堆高而不斷堆填、加高，即尾礦壩的筑壩施工貫穿整個(gè)尾礦庫(kù)的運(yùn)營(yíng)、服務(wù)期，導(dǎo)致尾礦壩管

3、理、監(jiān)督難度大.閉庫(kù)后仍存在安全隱患.尾礦庫(kù)最佳恢復(fù)利用途徑是復(fù)墾，即在庫(kù)區(qū)覆土恢復(fù)土地或植樹(shù)、 種草，恢復(fù)生態(tài)，改善礦區(qū)環(huán)境，但目前由于監(jiān)管不到位，礦主出于經(jīng)濟(jì)考慮，往往簡(jiǎn)單平 整，任其自然.由于壩體、排洪設(shè)施等相對(duì)簡(jiǎn)陋，加上尾礦庫(kù)所處自然環(huán)境惡劣，即使閉庫(kù) 后尾礦庫(kù)仍存在發(fā)生安全事故進(jìn)而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的隱患。尾礦庫(kù)主要地質(zhì)災(zāi)害類型及特點(diǎn)1、泥石流對(duì)尾礦庫(kù)而言，泥石流主要表現(xiàn)為潰壩次生災(zāi)害.據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%以上的尾礦庫(kù)垮壩伴生泥石流或泥漿流災(zāi)害，正在運(yùn)行的尾礦庫(kù)因庫(kù)區(qū)積水則比例更高.尾礦壩高度大，存放的尾礦砂多且飽水，形成大規(guī)模泥土石流災(zāi)害的可能性較大.尾礦庫(kù)潰壩形成的泥石流具有高勢(shì)能、速度快、

4、前鋒高度大的特點(diǎn)，與壩高、壩前地形、尾礦砂堆存量以及含水狀態(tài)等密切相關(guān).值得注意的是，尾礦庫(kù)潰壩通常發(fā) 生于雨季，平常含水量低的尾礦砂因雨水、山谷洪水的加入，同樣易于形成泥石流.壩前方陡（前傾）、窄的溝谷地形進(jìn)一步為泥石流增勢(shì).2、滑坡尾礦庫(kù)滑坡災(zāi)害包括壩體滑坡、誘發(fā)庫(kù)岸滑坡或遭受自然滑坡災(zāi)害三個(gè)方面.尾礦庫(kù)后期壩多采用上游法堆筑，尾礦砂為筑壩材料，壩體強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，在初期壩與 后期堆積壩之間存在一個(gè)抗剪能力極低的潛在滑動(dòng)面.隨著庫(kù)區(qū)尾礦砂的不斷增高，對(duì)壩體的壓力逐漸加大，壩體最終因承受不住巨大壓力而滑坡破壞，導(dǎo)致壩體垮塌.尾礦庫(kù)由于位于幫達(dá)浦主溝下游， 堆放的尾礦砂多呈飽水狀態(tài)， 庫(kù)尾積

5、水以便選廠循環(huán)利用， 因此，同水庫(kù)一樣，尾礦庫(kù)運(yùn)行期間，將對(duì)庫(kù)岸坡體產(chǎn)生浸泡、坡腳沖刷等作用，庫(kù)岸自然 地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化， 如巖土體飽水、強(qiáng)度降低，使得處于平衡狀態(tài)的岸坡發(fā)生破壞，破壞形 式包括滑坡、崩塌、塌岸，影響因素主要有庫(kù)岸形態(tài)特征、巖土體性質(zhì)、沖刷作用強(qiáng)度等， 結(jié)構(gòu)松軟和對(duì)水反應(yīng)敏感的巖土體，往往容易產(chǎn)生岸坡破壞.尾礦庫(kù)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)在誘發(fā)庫(kù)岸滑坡的同時(shí)，還可能遭受自然滑坡災(zāi)害. 大規(guī)模庫(kù)區(qū)滑坡可造 成涌浪，導(dǎo)致污水、尾礦砂溢壩，甚至垮壩事故.影響庫(kù)岸滑坡的因素可劃歸為以下三類： 一類是巖土體強(qiáng)度，如巖土體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化等；第二類是斜坡的形態(tài)特征， 如地形坡度、 人工開(kāi)挖、填土等；第三類

6、則是斜坡內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)， 如地下水壓力、堆載、地震和人工爆破等. 滑坡災(zāi)害具有突發(fā)性、危害大的特點(diǎn)，潰壩事故往往是先滑坡，后轉(zhuǎn)化為泥石流.3、塌陷尾礦庫(kù)所在地主要塌陷類型為構(gòu)筑物破壞塌陷。尾礦庫(kù)為排泄上游洪水，庫(kù)區(qū)下通常布設(shè)排洪管、塔、斜槽、排洪隧洞等構(gòu)筑物，這些構(gòu)筑 物一旦破壞，將造成庫(kù)區(qū)塌陷、尾礦砂泄漏，污染下游水體、土壤。4、水體污染有色金屬礦山多為共生或伴生礦，由于選礦工藝技術(shù)所限或出于經(jīng)濟(jì)考量，選礦廠多僅提取一種或幾種金屬成分，其他作為尾礦廢棄，同時(shí)選礦過(guò)程要加入各種浮選藥劑 （有些是劇毒， 如選黃金的割化物），大量酸性、堿性、毒性和重金屬滯存于尾礦庫(kù)，可以說(shuō)每一座尾礦庫(kù) 都是一個(gè)“毒場(chǎng)

7、” .伴隨著尾礦庫(kù)潰壩、泄漏 （巖溶塌陷或排洪構(gòu)筑物塌陷 ）或滲漏、流失的 尾礦砂堆積于耕地表層， 尾礦庫(kù)污染水用于農(nóng)田灌溉， 均可導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕作層土壤污染，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、絕收，更為嚴(yán)重的是，水土污染具有長(zhǎng)期性、隱蔽性的特點(diǎn)，一些農(nóng)作物對(duì)某 些重金屬具有富集效應(yīng)， 污染農(nóng)作物進(jìn)入人類食物鏈，對(duì)人體健康構(gòu)成極大威脅而農(nóng)業(yè)耕作層、地下水重金屬污染具有難以降解性、污染累積性、長(zhǎng)期性、后果嚴(yán)重的特點(diǎn)，污染治理 需要花費(fèi)大量資金，而且是一個(gè)極其漫長(zhǎng)的過(guò)程. 尾礦庫(kù)的防治措施 由于引起尾礦庫(kù)災(zāi)害的原因較多，所以其治理方案的選擇也多種多樣。目前國(guó)內(nèi)、外尾礦庫(kù)災(zāi)害治理方法主要為改善壩體滲流條件、提高壩體的密實(shí)

8、度以及改善壩體受力條件3大類。除此之外，尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)也是災(zāi)害防治工作的重要組成部分。具體防治措施如下所示1、改善壩體的滲流條件尾礦壩的滲流決定其穩(wěn)定性。由于國(guó)內(nèi)尾礦壩的初期壩多為不透水土壩，所以經(jīng)常發(fā)生浸潤(rùn)線自初期壩頂溢出現(xiàn)象。 輕者在浸潤(rùn)線出逸處流失尾礦砂，形成沖溝，重者造成尾礦壩的滑動(dòng)。隨著尾礦壩堆筑高度不斷加大，尾礦壩壩體內(nèi)浸潤(rùn)線也相應(yīng)抬升，可能會(huì)出現(xiàn)壩基、壩坡及地下水位升高等穩(wěn)定性問(wèn)題。其中，地下水浸潤(rùn)線的抬高是造成壩體穩(wěn)定性下降甚至喪失的主要原因。對(duì)于滲流和侵蝕引起的災(zāi)害問(wèn)題，應(yīng)首先采用防滲材料充填加固滲漏區(qū)，隔斷滲流；重整坡角，調(diào)整或設(shè)置排水系統(tǒng)， 以最大幅度地降低浸潤(rùn)線或在滲流

9、溢出面上加蓋 壓重以及設(shè)置反濾層等措施，防止?jié)B流破壞發(fā)生。 根據(jù)尾礦庫(kù)災(zāi)害調(diào)查資料， 改善壩體的排水條件是主要的防止地震液化措施。為此應(yīng)加強(qiáng)尾礦堆積壩的排水系統(tǒng)，以降低壩坡浸潤(rùn)線高度，增大壩體的干燥部分或適當(dāng)增加尾礦池內(nèi)的干灘長(zhǎng)度。通過(guò)修筑降排水設(shè)施，達(dá)到控制壩坡內(nèi)水位線的方法很多，如井式排滲、管溝式排滲、褥墊排滲及墻式排滲等。其中，井 式和墻式排滲方法均采用水泵抽水，應(yīng)用的不多；管溝式排滲和褥墊排滲方法采用自流原理，節(jié)省能源，但投入的工作量相對(duì)較大。比較起來(lái)，按虹吸原理設(shè)計(jì)的虹吸排滲設(shè)施同時(shí)具有 上述各種處理方法的優(yōu)點(diǎn)，而且施工方便、經(jīng)濟(jì)，運(yùn)營(yíng)成本最低，也便于管理。對(duì)于由于滲 漏造成的尾礦壩

10、隱患， 一般采用較成熟的注漿封堵技術(shù)。也有采用粉噴攪拌方法，同時(shí)治理強(qiáng)度不足和壩肩滲漏問(wèn)題的施工經(jīng)驗(yàn)。2、提高壩體的密實(shí)度尾礦材料的室內(nèi)試驗(yàn)表明， 提高壩體密實(shí)度對(duì)增加抗剪強(qiáng)度有明顯的作用。在這方面，利用分級(jí)箱、分級(jí)管、旋流池和水力旋流器等設(shè)備對(duì)尾礦砂進(jìn)行分級(jí)，分選粗顆粒尾礦砂填筑下游壩坡的技術(shù)已經(jīng)成熟， 實(shí)踐證明其效果顯著。 在各類分級(jí)設(shè)備中，尤以水力旋流器分級(jí)效 率局。 對(duì)于地震引起的尾礦材料液化問(wèn)題，理論上應(yīng)采取措施盡量降低壩體內(nèi)浸潤(rùn)線的高度，使其上部覆蓋的干砂厚度足夠大。上游法尾礦壩抗震也可采取增加壩體密實(shí)度、增強(qiáng)壩體材料抗液化強(qiáng)度或調(diào)整壩坡形狀及受力狀態(tài)等措施，防止液化的發(fā)生。事實(shí)表

11、明，對(duì)于烈度8度及其以下的地震，當(dāng)上覆有效應(yīng)力大于150kPa時(shí)是比較安全的。從增強(qiáng)壩料抗液化能力的方法出發(fā)，在筑壩期間對(duì)壩料進(jìn)行碾壓比較容易實(shí)現(xiàn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外尾礦材料液化的宏觀經(jīng)驗(yàn)， 當(dāng)碾壓后水下壩料的相對(duì)密度不小于0. 75時(shí)，其抗液化能力是有保障的。 根據(jù)壩體穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果，放緩壩坡可以顯著減少地震期間壩體的剪應(yīng)力水平，增強(qiáng)壩坡的穩(wěn)定性。當(dāng)上述2種措施均不能實(shí)現(xiàn)時(shí)， 可對(duì)壩體實(shí)施加固補(bǔ)強(qiáng)。 就目前普遍采用的加固方法來(lái)看，以貼坡反壓方法最易施工； 從處理效果比較，尤以振沖法效果顯著。3、改善壩體受力條件從改善壩體的抗震效能角度，以往的工程措施大多建立在不改變、有時(shí)甚至減緩壩體坡角的基礎(chǔ)上。

12、這與壩坡加固的最終目的不符。既能保證壩體必要的抗震性能又能增大尾礦庫(kù)堆存 庫(kù)容的方法是 對(duì)地震穩(wěn)定性較差的壩坡進(jìn)行加筋補(bǔ)強(qiáng)或作成加筋土，這種方法比放緩壩坡更經(jīng)濟(jì)。國(guó)外已有通過(guò)分層設(shè)置鋼筋混凝土梁來(lái)加強(qiáng)土石壩壩坡整體性，改善梁間土的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)，提高壩坡穩(wěn)定性的施工先例。4、綠色加筋技術(shù)對(duì)于雨水沖刷作用明顯的壩坡目前多采用粗砂或廢石鋪面等措施作為保護(hù)層。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)和要求的增強(qiáng)， 在大量修筑加筋土結(jié)構(gòu)的同時(shí)，已開(kāi)始注意綜合利用加筋技術(shù)與綠色環(huán)保技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行整治。 其主要設(shè)計(jì)理念是利用易于成活的低矮灌木取代強(qiáng)度較低的土 工織物等次筋，甚至直接用作主筋。由于植被枝條根莖能提供顯著的粘

13、聚力，因而對(duì)缺乏粘聚力的砂性土邊坡如尾礦壩特別有效。已有的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，在每 1 m3土中每增加1 根莖，其抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng) 3. 23. 7 kPa。這種加筋結(jié)構(gòu)具有很好的粘聚力，能承受很大的應(yīng) 變和吸收很高的能量，是用于諸如高壓縮性土和強(qiáng)震區(qū)等場(chǎng)合邊坡加固的可選經(jīng)濟(jì)方案。綠色加筋方法對(duì)治理尾礦庫(kù)的周邊環(huán)境惡化現(xiàn)象如塵沙飛揚(yáng)、壩坡尾礦砂流失等無(wú)疑具有現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)植被的存在可有效地避免筋材的老化現(xiàn)象。5、尾礦壩的安全監(jiān)測(cè)尾礦壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置也是預(yù)防尾礦庫(kù)災(zāi)害、確定治理方案的組成部分。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目通常包括壩體位移、浸潤(rùn)線高度、孔隙水壓力以及滲流情況的觀測(cè)。因此，建議企業(yè)應(yīng)逐步建立上述觀測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)

14、對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)模型的研究、整理，以實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、科學(xué)化，最大程度地降低尾礦庫(kù)災(zāi)害損失。 工程建設(shè)遭受的地質(zhì)災(zāi)害 尾礦庫(kù)潰壩原因分析尾礦庫(kù)最大的危險(xiǎn)有害因素是潰壩， 一旦漬壩會(huì)引起滑坡泥石流等重大災(zāi)害， 造成重大人員 傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。尾礦庫(kù)潰壩的主要觸發(fā)原因有滑坡、浪涌或洪水漫壩、壩坡失穩(wěn)、堆積壩潰口、滲流破壞。現(xiàn)對(duì)可能引起潰壩的各個(gè)危險(xiǎn)因素分析如下：(1) 、滑坡(岸坡坍塌)：由于尾礦庫(kù)建在陡峭山體上，爆破取石筑路活動(dòng)、巖體風(fēng)化、尾礦庫(kù) 水淹浸泡而導(dǎo)致山體失穩(wěn)，最終引起滑坡。(2) 、浪涌或洪水漫壩：由于風(fēng)速過(guò)大、泄洪排水構(gòu)筑物破壞、堵塞、庫(kù)區(qū)內(nèi)發(fā)生大的泥石流或岸坡發(fā)生

15、滑坡和坍塌等原因，引起水流高速?zèng)_擊壩體或庫(kù)區(qū)水位超過(guò)壩頂，致使壩坡失穩(wěn)決口潰壩。(3) 壩坡失穩(wěn)：由于壩體邊坡過(guò)陡， 有局部坍塌或隆起， 壩面有沖刷、塌坑等不良現(xiàn)象裂縫，壩基下存在軟基或巖溶， 壩體疏松使?jié)B流破壞不斷擴(kuò)大導(dǎo)致壩體裂縫、管涌或流土，引起壩體滑坡坍塌。(4) 壩體局部浸潤(rùn)線過(guò)高：上游式尾礦壩主要是通過(guò)沖填形成的尾砂濾水體排去浸入壩體內(nèi) 部的滲透水，一旦濾水體結(jié)構(gòu)因某些原因如壩體內(nèi)細(xì)粒級(jí)的沉積礦泥夾層過(guò)多等而難以形成 或被破壞，壩體內(nèi)部的浸潤(rùn)線就會(huì)升高，滲透水就可能從壩坡逸出，在壩面形成沼澤。(5) 壩面拉溝：未進(jìn)行壩面維護(hù)，壩面無(wú)防沖刷措施，遇暴雨會(huì)引起壩面拉溝，局部塌陷。(6)