毕设训练(2)：尾矿库的设计与尾矿坝稳定性分析
1 引言
尾矿库是矿山正常运行必须具备的一个设施，是矿业企业不可或缺的一部分，对资源的利用和环境的保护起到不可忽视的作用。尾矿库的设计与尾矿坝的稳定性分析是采矿工程师必须掌握的一项技能。这个毕设训练的目的是为了让学生掌握尾矿库设计和尾矿坝稳定性分析的基本步骤，培养和提高学生毕业后分析和解决实际工程问题的能力。下面简要描述为了达到这一目的建议的工作流程。
2 事故案例分析
为了完成这个毕设训练，首先需要查阅大量的文献，对一些失败的案例进行分析总结，找出影响设计的关键因素。下面列出了部分案例，希望在此基础上进行进一步的归纳。
| 尾矿坝名称 | 事故及其主要原因 | 后果及处理措施 |
| 大石河尾矿坝 | 尾矿筑坝初期因坝体渗流失控，坝坡常年渗水；1976年春解冻，初期土坝外坡发生大面积滑动，面积达1500㎡； 同年暴雨，尾矿堆积坝坡因缺乏排水设施，被大面积冲刷，冲深少则数米，坝肩更深，尤为严重 | 采取开挖排渗明沟，设置排渗井，加固坝坡等稳固措施，当年正逢唐山地震，虽受震害，但坝体保持了稳定 |
| 大石河尾矿坝 | 同年暴雨，尾矿堆积坝坡因缺乏排水设施，被大面积冲刷，冲深少则数米，坝肩更深，尤为严重 | 设置坝肩截洪沟，坝坡设置纵横排水沟，至今效果良好，是我国尾矿坝安全管理的一项重要措施 |
| 峨口第一尾矿库 | 初期采用定向爆破堆石坝，坝岸岩体破裂，坝体渗漏，造成尾矿泄漏 | 污染下游农田而赔款，经采用旋沉器沉砂堵漏筑坝效果良好 |
| 西果园尾矿库 | 1978年西沟2#、3#溢水塔发现砼强度低，仅为50#-100#存在施工质量问题 | 为消除隐患，推倒重建，损失重大 |
| 西果园尾矿库 | 1980年1#, 排水支洞与溢水塔联接封堵墙因采用单薄的浆砌石未达设计砼结构要求被冲毁 | 尾矿水直接由支洞泄出，危害民房，赔款7万多元 |
| 西果园尾矿库 | 1983年1#, 溢水塔因施工质量低曾采用钢套加固使用，但随坝体增高，终于倒塌 | 泄出尾矿和水十余万 m³，淹没良田数十亩，赔款10多万元采取封堵支洞后，恢复正常使用 |
| 西果园尾矿库 | 1981年初期坝反滤层穿孔，子坝顶出现直径 10米深6-8米塌坑 | 回填砂卵石7000m³ |
| 水厂尾矿坝 | 1992年因压力回水洞超载运行导致洞口段岩体爆裂 | 停产抢修临时回水管，洞口段采用大直径钢管内衬加固恢复使用 |
| 潘洛尾矿库 | 1993年库内山体饱水崩塌其主要原因与库区地方采掘有关 | 死亡12人,库内溢水塔被冲毁停用该库容积小而汇水面积相对较大，安全筑坝条件差尚有待处理 |
| 棒磨山尾矿库 | 1995年该库因底部排水管接口错位导致大量尾矿水泄漏，其主要原因是管道接口施工不严，管基未处理好 | 排水管报废，改建。尾矿水泄至河沟，未造成人身伤亡。 |
白雉山尾矿库 御驾泉尾矿库 | 均因初期堆石坝反滤层未设置好，导致初期排矿泄漏 | 下游小水库局部被淹没，采用旋流器沉砂堵漏，不失为一种经济有效的方法 |
| 洪山溪尾矿库 | 63年投产初期因库区纵深短，调洪库容小，斜槽排水能力低，导致山洪漫至坝顶，经抢险加高堤坝，坝侧开挖溢洪口，未造成垮坝，引为教训 | 溢洪汇水，下游农田被淹，采取增设泄洪措施安全度汛，该库现已至服务年限 |
| 鹿鸣尾矿库 | 2020年3越28日发生尾矿砂泄露，部分进入伊吉密河。 |
3 尾矿库选址
尾矿库的选址必须综合考虑工程地质条件、水文地质条件、环境条件以及生态条件等因素，总的来说，在选择尾矿库时应综合考虑以下原则：
（1）不占用或减少占耕地，不**或少**居民住宅、保障居民正常生活；
（2）需距选矿厂近，尽可能自流输送尾矿，减少输送成本；
（3）需要有足够的库容；
（4）汇雨面积小；
（5）尾矿坝地址和库区的工程地质条件好；
（6）处于厂区和大的居民点的下游，并最好位于下风向；
（7）库区附近有足够的筑坝材料用于建设和修筑尾矿坝。
4 库容计算和等级
在选址确定后，需要根据尾矿库的库容和服务年限进行尾矿库的设计和等级划分。
其中
Vz—所需尾矿库的总库容，m^3；
W—选矿厂排出的尾矿量，吨/年；
—尾矿平均堆积干容重，吨/m^3，根据类似尾矿的实际堆积资料确定.
N —选矿厂设计生产年限，年；
Z—尾矿库的终期库容利用系数，与尾矿库的形状、尾矿粒度、放矿方法有关.
尾矿库的等价划分
5 尾矿坝设计和稳定性分析
根据初期设计的尾矿坝，进行坝体的稳定性分析，包括确定坝体材料的参数值。在这个训练中，我们使用极限平衡方法计算坝体的安全系数。
6 可以参考的文献
[1] 龙明魁、费维水．尾矿库中后期坝体稳定性计算分析[J]．软件，2020，41（02）：157-161
[2] 王飞跃.基于不确定性理论的尾矿坝稳定性分析及综合评价研究[D].中南大学,2009.
[3] 令狐东杰.尾矿库安全现状及事故防治分析[J].建筑工程技术与设计,2018,(19):2169.
[4] 于思洋.我国尾矿库安全现状及事故防治措施[J].大科技,2017,(9):180.68
[5] 邹今宏.浅析尾矿库病害与防治办法[J].建筑工程技术与设计,2017,(9):1703-1703.
[6] 牛文博,冯自明,王岩.某选矿厂尾矿库稳定性分析与评价[J].山西建筑,2019,45(22):64-65.
[7] 李东阳. 羊拉铜矿里农大沟尾矿库稳定性分析[D].昆明理工大学,2019.
[8] 李雪梅. 尾矿库安全评价及综合预警技术研究[D].西京学院,2020.
[9] 张海洋.下游尾矿库对上游尾矿库稳定性影响计算方法研究[J].建材与装饰,2020(12):296.
[10] 周光缓.柴山烟冲沟尾矿库加高扩容工程的坝体稳定性分析[J].建材与装饰,2020(09):209-210.
[11] 马壮,钱晨阳,胡贵生.尾矿库再开采利用的项目分析与思考[J]. 中国资源综合利用, 2020, 38(04):99-101.
[12] 邢晓彬,原福庆.尾矿库防渗系统设计[J].有色矿冶,2020,36(02):49-53.
[13] 李元奇,曹磊芳.尾矿库边坡失稳原因及处理措施[J].东北水利水电,2019,37(08):23-24 29.
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