尾矿库主要安全稳定问题

尾矿库工程是个大系统，包含了选厂内尾矿处理、尾矿浆浓密和输送、尾矿坝构筑、尾矿排放、防渗与排渗、防洪与排洪、水循环、废水处理与污染控制、库区土地恢复与植被、尾矿库监测与管理等子系统；涵盖了尾矿库系统内部（尾矿与尾矿废水）、尾矿库系统与环境之间（渗流水－基础土壤－地下水或地表水体）复杂的物理、化学、生物地球化学反应和溶质迁移过程；涉及了尾矿库设计、基建和运营、闭库和土地恢复以及后期污染治理等工程问题；反映出岩土工程问题与环境工程问题的相互交织、渗透、一体化和时空广大的工程特点。尾矿库主要安全稳定问题包括：溃坝、洪水漫顶、边坡失稳、渗流破坏、结构破坏、库区地质灾害等。

1.溃坝

在尾矿库勘察、设计、施工、运行以及管理的全过程中，各个环节出现问题均可能导致尾矿库不能正常使用，甚至溃坝。一旦尾矿库发生溃坝事故，尾矿往往立即液化，扩大尾矿坝的缺口，使大量尾矿泥沙沿山谷倾泻，将造成下游农田淹没、人员伤亡、环境污染等严重灾害。可能引起溃坝危害的原因如下：

1）尾矿库设计排水能力低、排水系统淤堵或无排水系统，随意变更排水系统的形式、布置及尺寸，施工质量达不到规范要求。

2）放矿位置不当，或未进行交替均匀放矿，造成水位过高、扇形坡等，最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到设计和规范要求。

3）设计以外的尾矿、废料或废水进库；矿浆沿子坝内坡趾，横向流动冲刷子坝内坡。

4）管理不善，如局部集中放矿导致矿浆冲刷坝外坡，造成坝体坍塌溃坝；坝端无截水沟，山坡雨水冲刷坝肩等。

5）排水管或排水斜槽、排水井等发生变形、破损、断裂和磨蚀，最大裂缝开裂宽度超出允许值，伸缩缝、止水及充填物作用失效，管内淤堵。

6）坝面排水沟及坝端截水沟护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内淤堵。

7）未经技术论证，用常规子坝拦洪，在尾矿滩面或坝肩处设置泄洪口。

8）大气降水量短时间内骤增、库周山体发生大面积滑坡、塌方，特大暴雨、库周山体滑坡、塌方导致库水位猛涨出现漫坝事故。

9）未经技术论证和批准，在尾矿坝或库区周围乱采滥挖、违章建筑、违章作业。

10）库区发生高于设防烈度的地震，地震造成持力区尾矿液化。

11）坝体边坡过陡、有局部坍塌或隆起、坝面有冲刷、塌坑等不良现象。

12）坝基下存在软弱地层或岩溶等，坝体疏松不密实等。

2.洪水漫顶

造成尾矿库洪水漫顶事故的主要原因有：

1）排洪构筑物破坏或堵塞，导致排洪能力不足，库区水位超过坝顶。

2）安全超高不足导致洪水漫顶。

3）在降水量集中的月份，发生超标准强度降雨，出现洪水漫顶事故。

4）库区内发生泥石流或岸坡滑塌，引起水流高速冲击坝体，致使坝坡失稳溃决。

尾矿库发生洪水漫顶事故时，尾矿往往立即液化，扩大尾矿坝缺口，使得大量尾矿沿山谷倾泻，其危害程度远比水库溃坝时严重得多，强大的泥石流危及下游居民人身和财产安全。

3.边坡失稳

边坡失稳是指坝坡部分或整体受到剪切破坏，受到沉积尾矿荷载作用，沿滑裂面或坡体下移的现象（侯永莉等，2020）。造成边坡失稳的主要原因为：

1）尾矿坝筑坝材料未做试验，设计黏聚力、内摩擦角等参数与实际不符，稳定性计算失误，边坡过陡，导致坝体失稳。

2）上游式尾矿坝筑坝材料过细，不符合设计规范，在碾压土坝施工过程中，分层铺土太厚，碾压不实，或含水量、干重度未达到设计标准，坝体失稳。

3）坝体填筑质量差，坝坡面有冲刷、塌坑等不良现象，坝体疏松使渗流破坏不断扩大导致坝体开裂、管涌或流土，引起坝体滑坡坍塌。

4）坝体地基处理不当或浸水抗剪强度降低，尾矿坝与基底接触面间的抗剪强度小于尾矿库物料本身的抗剪强度时，易产生沿基底接触面的滑坡。

5）尾矿库坐落在软弱基底上，或基岩存在裂缝、裂隙，由于基底承载能力低而产生滑移，并牵动尾矿库产生沿基底软弱面的滑坡。

6）尾矿颗粒细小，且由于固结时间较短大部分处于松散至稍密状态，在地震动荷载作用下，饱和尾矿砂容易液化引发坝体失稳。

7）达到最终设计坝高后，未进行加高扩容论证和设计，不做坝体稳定分析和防洪能力验算，盲目超期运行，致使坝体下滑力大于极限抗滑强度，导致坝体失稳。

4.渗流破坏

渗流破坏是造成尾矿库事故的主要原因之一。由于尾矿坝浸润线过高，发生浸润线出逸，形成坝坡渗流、管涌，致使尾矿库坝坡面饱和松软，直至坝体塌滑。渗流破坏的主要原因为：

1）初期坝和堆积坝衔接处渗流。渗流量增大，大量渗流不能从坝底渗出时，浸润线沿初期坝内坡上移，出逸点从初期坝和堆积坝衔接处逸出。可能引起的原因包括①随意变更坝体防渗、排渗及反滤层的设置；②排渗设施中的排渗设施选料不符合质量要求或未按技术规范要求施工；③放宽不当导致坝体浸润线不规则变化，发生局部浸润线出逸；④坝体防渗、排渗及反滤层遭到破坏或损坏、失效或能力降低；⑤库水位控制不当或过高。

2）堆积坝体渗流。尾矿集中排放和子坝堆筑方法不合理造成矿泥集中，使堆积坝成为一个不均匀体。尾矿颗粒层理分布复杂，矿泥夹层和透镜体隔水层形成，导致坝体浸润线不规则变化，发生局部浸润线出逸或局部集中渗流。

3）尾矿坝与山坡接触地段渗流。尾矿堆积坝的坝肩部分坐落在未经处理的风化山坡上，每期筑坝作业之前，岸坡上的草皮、树根、废管件等危及坝体安全的杂物未清除，遇有泉眼、井、洞穴未进行岸坡处理，造成尾矿水从天然坡面渗漏。随着库内水位增高，渗漏水强度也增大，导致尾矿堆积坝外坡渗流，致使尾矿流失，坝面松软塌滑。

4）初期坝和副坝外坡上出现大量集中渗流。反滤层在施工或生产中受到损坏；初期坝内排水的周围充填保护层不当。

5）沿排水管外壁发生贴壁集中渗流。排水管施工质量未达标且地基处理不当，排水管发生不均匀沉陷而造成管道接头错动以及管道裂缝产生渗漏水，使尾矿水沿着管壁渗漏，冲刷管道周围坝体造成坝体塌陷。

5.结构破坏

尾矿库未按设计进行施工，随意改变尾矿库结构参数，造成尾矿库结构破坏，带来不安全因素，甚至引起滑坡、溃坝等事故。造成结构破坏的主要原因为：

1）坝顶宽度小于规范要求。

2）透水堆石坝堆石体上游坡比陡于1∶1.6。

3）坝体下游坡面未设置马道。

4）尾矿堆积坝下游坡面与两岸山坡结合处的山坡上未设置截水沟。

5）坝体未设置反滤层，造成管涌。

6）尾矿坝未设置坝体位移等观测设施。

6.库区地质灾害

大多数尾矿库建在山谷中，周边是陡峭山体。由于采矿活动、岩体风化、尾矿库水淹浸泡，可能导致库岸山体边坡滑坡或崩塌，上游发生泥石流。坝基下存在采空区或岩溶塌陷等地质灾害时，也会引起尾矿坝的溃坝破坏。