冲尾矿库加高扩容面临的问题及对策

康家湾矿斋家冲尾矿库加高扩容面临的问题及对策安环部王松坚摘要:本文提出了康家湾矿斋家冲尾矿库加高扩容的建议，并对尾矿库加高扩容所面临的问题提出了对策，论证了尾矿库加高扩容经过正规单位设计、工程整改，斋家冲尾矿坝稳定性完全可以满足规范要求。斋家冲尾矿库可从145米征地标高加高至170米或以上，库容从450万m3增至910万m3，相当于再造一个康家湾矿斋家冲尾矿库，与选择地址建新的尾矿库相比，可节省投资数千万元。关键词：斋家冲尾矿库加高扩容工程地质勘察稳定性物理力学指标排洪系统前言近年来，由于康家湾矿斋家冲尾矿库接近145米征地标高，2023年公司领导多次要求选择地址建新的尾矿库以接替斋家冲尾矿库，后来康家湾矿物色了一个容积约为800万m3的尾矿库新址，预算金额9800万元。而笔者在征询多位知名专家后，向公司领导和康家湾矿领导提出了尾矿库加高扩容的建议。但众多同仁提出了尾矿库加高扩容可能存在的问题，如尾矿坝稳定性、是否有足够库容等，为此，公司邀请中国有色金属工业长沙勘察设计研究院对康家湾矿斋家冲尾矿库进行了工程地质勘察和对库区平面图进行精确测量。1尾矿库概况1.1尾矿库现状斋家冲尾矿库于1974年由原水口山矿务局自行规划设计。1979年动工，至1986年5月竣工，6月正式使用至今。该库初期坝坝顶标高103.0m，坝高20.8m，坝顶宽4.0m，坝内坡1:2.0，外坡1:1.75，坝型为堆石坝，后期堆积坝坝为上游式尾矿堆坝，设计最终堆积标高150.0m，总坝高67.8m，设计总库容526×104m3（但是实际征地标高却为145米，相应库容450×104m3）。2000年该库坝坡出现沼泽化，长沙有色冶金设计研究院采用在坝坡上设置大口辐射井的方案对沼泽化问题进行了处理。2003年长沙有色冶金设计研究院对该库的排洪系统进行了安全整改设计，使其能安全运行至150.0m标高。目前该库坝顶标高约145.63m。1.2尾矿堆积坝目前斋家冲尾矿库堆积坝顶标高约145.63m，滩顶标高约145.5m,堆积坝高42.63m，总坝高63.43m。库尾水面标高约139.02m，沉积滩长约370.0m，沉积滩坡度约为1.75%；平均堆积边坡约1:4.7。堆积坝坡采用山皮土护坡，表面植物（草）较好。坝肩排水沟除标高110～113m之间东侧的小部分损毁变形外，其余的排水沟均较好。各级马道的排水沟现状良好。1.3排洪系统斋家冲尾矿库排洪系统由Ⅰ期窗口式排水井—隧洞和Ⅱ期斜槽—竖井—隧洞组成，目前正使用Ⅱ期排洪系统。排水斜槽B×H=1.0×1.7m，断面为圆拱直墙型，建于标高114.7m至标高153.6m山坡上，斜槽倾角22.1°，长105.6m，其底板和侧壁均为单侧配筋的钢筋混凝土结构。130.0m标高以下斜槽中埋设D=0.8m钢管加固，钢管与斜槽内壁之间浇注C15细石混凝土。竖井D×H=1.6×11.0m，混凝土衬砌，竖井底标高约103.0m。隧洞B×H=1.6×1.92m，长857.8m，坡度约为1.5%，为门洞型支护结构，库区隧洞经现场调查，主隧洞均采用钢筋混凝土衬砌，断面为圆拱直墙型，B×H=1.6×1.85m，坡度约为1.5%，出口底板标高90.28m。除部分约长160m长底板损毁外，其余段衬砌结构完好，未见明显裂缝，仅局部有串珠状渗水。版1.督4排刊渗设咏施怖20鸣00云年斋陡家冲科尾矿捎库坝硬坡出过现大供面积下沼泽所化，呆长沙坐有色马冶金津设计规研究旅院为缩该库辉设置栽了两坡座大跳口辐四射井功，分狸别位筝于1砍20伍.0同m标塑高和啦13甚0.速0m贞标高揉平台摘，水鞭平排环渗管纲的出冈口标遇高分幼别为纱10速7.奔0和秤12缎0.慢0m救，目衡前两插座井冻出水滴水质铸澄清窃，水汤量稳卵定，已分别酬为7黑.4钱2L格/s男及7描.2破9L悉/s搞（2台01镇0年更5月启30怜日测坑得）馅。赶2拜.攻存在券问题也2.姜1堂库尾去南侧厕垭口暖最低谎处标佩高为娘16谊0.贩0m吴，加芳高后暂的库织容有皇限，冻是否糖有必止要搞畏加高恰扩容尊工程愚？擦2.软2原错设计权最终抬堆积结标高枕15演0.侵0m汇，如伴果加杨高扩客容，魔初期贱坝是喜否稳侦定以忌及排虎水隧舞洞能厚否承领受加仅高后甲所带拍来的触压力季？首3对悟策：郊·铺3断.械1.如对策论一：统该库剩库尾验南向校垭口妇最低艘标高叶16效0.抚0m的，需守要在滥此设臂置1慢0.跳0m赖副坝懂，即斯可从极14滥5征圈地标档高加兆高2筑5米斩至1碗70建.0睬m。普3屑.肃1.逃1库锣容计蚂算腹斋家第冲尾刻矿库谢为一割曲折阳狭长智的V葛形山琴谷，方走向台由东驳向西东，地凝势北奥高南瓶低，饿沟口累高程踪为9销0m滥左右与，沟骂长7轻74粥m，杜北岸馒最高吊山脊尽高程呢为2东16喜.7阵m，允南岸部最低侵山脊涂高程若为1沃60巾.0销m，械库区若总汇宰水面亏积为慢0.尝43浓km悔2愉，属承山谷探型全勉封闭易尾矿百库。活两岸均多发方育近各南北共向山纤脊，笔两岸盼岸坡用较缓符，一幼般1吹8误°哀～3虾5炭°巴。第府四系轻覆盖伪层较止薄，恼一般盛1～疤2乡m典，局匠部小绵型沟课谷地柄段达紫5～傻8挖m铁。常延见基糖岩出夹露，胁风化推程度哑不均慰，以脸强～输中等帜风化帝为主稻。悦库尾贫南向乡垭口棒标高现最低故处为也16花0.胡0m发，坝扫肩坡繁度为皇8而°欺～1头1胆°压，外佳侧沟盖谷坡毁度1猫0能°摇～1臣2核°炼，内驻侧沟伏谷坡岁度1丙1剥°吗～1忧3凭°小，垭共口顶虽最矮曾处宽果约1摩3.技0m诚，两轻侧山白体坡隙度较睡陡，负库尾劫东侧牵垭口翅最低另处标卵高为生17芬0.少0m忽。由同于南低侧垭吃口顶智部较缴窄，封坝高睛受到恶严格贡限制游。经侄初步鸡估算工，可赶修筑犯10抓m高羞副坝就，则皮尾矿斑库可扒加高土至1狗70痕.0构m，房根据虑地形夫分析海，该舅库最鞠终加案高扩掉容至乞17梯0.壶0m勿标高三，总晴坝高拦87妄.8派m，丛总库来容9贼10狡.0旁×1刊0敌4盖m伤3厉。董拟建吗副坝衫坝型舌为加嚷筋堆智石坝笋，设竖计拟雅在碾滚压堆趁石坝拘的基躲础上龟考虑坝每隔缸1.懒0m遇高在去坝体母设置趋加筋喝钢塑增土工可格栅完，规渡格为斩纵向肚极限平抗拉宗力为敲12检0K踩N/神m，件每1确.0坚m设克一层天，每颠层格袭栅必缴须相芽连，拉上游控设置辈袋装束现浇敏混凝汪土护羞坡，敞下游忍边坡项采用义干砌恩块石滴护坡漆。烫副坝微坝顶捆标高惊17邮0.报0m誉，最真大坝攻顶1孟2.依0m笔，坝俘顶宽育2.刮5m己，上起、下迫游边侨坡为淹1:认0.心7。筋·届3.育2微对策换二：祥公司嫌邀请援中国福有色少金属钉工业购长沙姜勘察则设计禽研究卸院对滚康家如湾矿酿斋家圆冲尾肃矿库垃进行予了唯工程无地质遗勘察消，勘夺察结惰果显恰示，涂坝体啊稳定舱性满匹足规魄范要饿求。凯3.络2.普1呢堆积摩坝体惯稳定态分析拌坝体怨的失渗稳是篇部分撤土体守沿某柱滑裂僚面滑左动，愧通常飘滑裂塌面假卡定为脉圆弧病形的纵，一存般情志况采藏用瑞严典圆巧弧法饿计算候坝坡非的抗伸滑稳律定。散本次剩设计杀的稳蹈定分版析即港采用站瑞典赔圆弧恭法。亲计算叙时采单用总恐应力篇法。杜根据丰《选回矿厂僵尾矿册设施鸡设计让规范晕》（诉ZB贺J1索-9些0）坚第3暮.4洽.3罪条规硬定，脱荷载古组合锯分为迅正常含运行尚、洪篮水运夸行和段特殊孙运行断三种债工况适。其窜抗滑毛稳定租要求杜的最滚小安欢全系滑数见彻表1潜。匆表1柜抗呢滑稳更定最削小安木全系且数表桂坝的秃级别讲运行锻工况村1对2藏3磁4、障5挤正常预运行启1．科30书1．辽25窃1．久20宏1．驶15发洪水愤运行厉1．豆20姑1．精15种1．松10珍1．鸟05爬特殊霸运行魂1．倒10强1．泥05悲1．兰05拍僻1．下00暴对于界本尾坚矿库秃其坝胳坡抗娃滑稳械定的轿最小扰安全拘系数组指标照为：尸正常尽运行灶：草伯K臂≥瞧1.谁20圣洪水见运行直：馋杂K净≥像1.恋10毯特殊长运行型：客降K秒≥党1.蒜05刚该地切区的瞧地震砖基本拍烈度行小于横6度马，水斑平地禾震系园数小虏于0导.0罚5，塘所以凤不进贵行特仓殊运哭行时稼的稳侨定分犬析。词根据老工勘棉资料绍，该议库的享尾砂眯从上特至下撒为人袭工填糟土（跪坝坡散覆土文保护器层）壳、尾作粉砂宫、尾恭粉土斥、尾太粉质紫粘土辩、粉胶质粘控土、宫强风溉化砂乒岩、颜中风原化砂拥岩等东，中杏间或充夹尾播粉土克、尾沸粉质匀粘土梁，各烫土层援物理型力学烫指标低见表肺2。泥表2酬辛谎面怎岁尾矿妖主要旺物理损力学颂指标凳工勘洒推荐嫌值倒类助别耻天然灶重度密（K告N/汤m拳3牢）顿不饱浆和状垦态躬饱和差状态赢φ狭（乡°欺）简C（臭Kp粮a绵）就φ诊（需°览）靠C（役Kp矮a部）恼初期孝坝体劈22背.0殊36段0樱34科0棋人工旅填土歼20屿.0态16傻22败14棵22苍尾粉用砂猴20浆.5原25幅4坚23去4畅尾粉戚土岭20吗.5序20面12才18阿12苦尾粉晴质粘繁土亚20甩.4院15友16应13甘16奋粉质已粘土液19糕.4受20觉25真18架25学强风减化砂急岩城21串.0牧30宗50灵28刻50轰中风医化砂免岩找26索.0交32强10葡0吹30柔10眉0泽根据弟长沙滨勘察谅设计零研究接院的聚计算衰，目绘前堆扛积坝科体标勤高和粥加高岗扩容驻后最赵终堆茶积标畅高计料算结射果见叨表3国，稳炉定计新算结我果示忙意图雅见图驰1～帅图4球。表表3五抗滑奸稳定叶计算视结果求表防坝顶室标高浸(m岔)敢库等果级查不同换工况伸平均锋浸润顽线降傲深（青m顶）凑抗滑趁稳定说最小忆安全哥系数聚Km陕in脸规范晶规定膏最小紫安全弃系数帽［K骂］羽14似6有Ⅲ滥等专正常赢运行沙实测攻1.军25摊3授1.痰20蝴洪水悲运行升6详1.踏15业4葱1.落10军17按0.垫0堂Ⅲ雅等旅正常扬运行哄8河1.伸20貌6迎1.隶20牢洪水搁运行尺6蛮1.闭13录4音1.穿10鉴根据婚以上静计算葛结果肤可见倚，目白前堆燥积坝听顶标铅高时剃，在场正常降运行乓、洪素水运红行情肆况下骡的坝式体抗蹦滑稳校定安坦全系汉数均牢能满挡足规幼范要快求；委继续届堆高缠至1扰70引.0距m标塌高时嚼，在管正常与运行蒜、洪争水运侵行情炒况下碰均能柴满足旁要求粱。瓣3.拦3新如建排芬洪系迅统方筝案鸣斋家喝冲尾万矿库杠原排受洪系泥统为弃排水状斜槽恰（整造改后暖）－嫁竖井静－隧唱洞。袖整改柴后斜雪槽内租部为肥圆形屯钢管盲，直训径0援.8丢m；杨竖井描为圆蛇形，薄内径节1.磁6m别，高疮11困.0塘m；戒隧洞类净断渠面B腹×景H=揭1.按6奋×爸1.读85减m，弱长8疗57织.8悦m，恩坡度前约为真1.妹5%割。溜长沙镜有色匀冶金婚设计晒研究嘉院2梳00剃3年迷对该语库排浸洪系蔑统进汽行了耗安全莫整改占设计撑，设倘计中枕对排改洪系姑统进再行了性结构男强度霉复核现。1致30践.0曾m标愉高以磨下的刊斜槽瓜进行忘加固虽，加垮固后意结构弯强度灾能承祥受堆兽至1扔50阵.0尘m高跳的尾菌砂荷仅载。奔但根夕据长限沙有瓶色冶蓬金设吃计研安究院灯计算金结果定，如趣果尾岛砂继触续向耻上加挂高，紧则斜斜槽强探度将洞不能钳满足苦要求缝，且破该斜盾槽再套无继思续加钞固的适空间积，所狱以加羡高扩访容中苍不再戒考虑多利用丽原排艰水斜绞槽。蓬排洪傍隧洞捞根据陪工勘拨有关挎调查离结果正，除猜局部脆底板族破坏脖外，梁其余批段均较衬砌锁完好错，可只继续册利用粱。腰如果要斋家筝冲尾犬矿库亦加高绒扩容傅，将钓新建哗框架毕式排旋水井乱－新级建隧姜洞（严洞长毒约为孙58那0m第）－掏距隧立洞出迟口约纹26经0m沾处－庄原隧壤洞蔑。袋明图1虚年目前侍坝顶垃标高烟14弹6.瞎0m桨时正榆常运伤行坝侍体稳觉定示墙意图握图润2燃袖目前刃坝顶注标高尝14毯6.馒0m魄时筑洪水径运行楼坝体艰稳定记示意及图宝图捆3岔中最终竭堆积床坝顶笼标高职1矩70慨.0胳m时奥正常障运行洽坝体估稳定丽示意烈图费图攀4期沉最终笑堆积故坝顶勒标高骆1氧70澡.0跃m时仿洪水篇运行惯坝体纺稳定今示意损图番4工拴程投模资估葛算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