尾矿库岩土工程勘察相关问题及对策分析

尾矿库岩土工程勘察相关问题及对策分析

康乐

（湖南中天青鼎工程科技股份有限公司，湖南长沙，410205）

摘要：尾矿库是矿山企业堆存矿石选别后排出尾矿的重要设施，其生命周期不同阶段的岩土工程勘察对其设计、安全评价、施工、及生产运营提供重要依据。本文将针对尾矿库行业岩土工程勘察的特殊性及相关问题进行分析，以期为尾矿库工程建设的顺利实施提供参考。

关键词：尾矿库；岩土工程勘察；尾砂；安全

1尾矿库岩土工程勘察的作用与意义

尾矿库作为矿山工程中重要的组成部分，对矿山建设、运营及发展有着至关重要的作用。岩土工程勘察在尾矿库建设运行中扮演着至关重要的角色。主要作用是确保尾矿库安全稳定的建设运行，为设计、施工和运营提供依据。

对新建库而言，岩土工程勘察能够全面评估尾矿库建设场地的地质条件。通过深入了解场地的地形地貌、地层结构、岩土性质、水文地质条件等，判断场地的稳定性和适宜性，从而避免在不良地质条件下建设尾矿库，降低安全风险。

对正在运营的尾矿库而言，岩土工程勘察能够为尾矿库的安全稳定分析及后续运营建设关键参数和依据。勘察结果可以提供坝体、尾砂的物理力学指标等数据，为尾矿库的坝体稳定性分析、加高可能性评估、回采、闭库、扩容等提供有力支持。工程勘察的准确性与合理性直接关系到尾矿库现状及未来的安全性和稳定性。

2尾矿库岩土工程勘察的工作内容及其特殊性

2.1尾矿库岩土工程勘察的工作布置

尾矿库岩土工程勘察的工作布置，对新建库而言，应沿初期坝轴线布孔，上下游坝坡区域也应适当布孔控制，对尾矿坝的附属设施，如排洪系统、尾矿输送管道、库水循环管道、回水池等部位也应布置钻孔，确保基础位于稳定地层中。对尾矿堆积坝而言，运行期勘察应垂直主坝轴线的勘探线数量不应少于3条，其中1条应沿沟谷谷底且垂直主坝轴线布置，其余勘探线应根据尾矿堆积情况，在最不利于主坝稳定的剖面布置。根据尾矿库等别，I～III等库控制性剖线不应少于6个钻孔，IV等库及以下不应少于5个钻孔，其余勘探线不应少于3个钻孔。在尾矿库扩容设计、回采、闭库等勘察中，尚应结合设计对稳定及排洪的要求对坝体、拟建排洪设施、集水设施等区域布置钻孔。

2.2尾矿库中的不良地质作用

（1）滑坡与泥石流：尾矿库两侧在雨水冲刷、地震等因素作用下，可能发生滑坡；堆积坝坡如坡度太陡，在雨水冲刷情况下可能发生拉坡甚至滑坡。此外，尾矿库在极端条件下还可能发生泥石流（溃坝或洪水漫顶），破坏力极大，对尾矿库及周边环境影响巨大。

（2）岩溶：部分尾矿库由于地理环境及场地条件限制，建在岩溶场地，岩溶处理及场地防渗就显得尤为重要，否则运营期间发生渗漏，造成环保事故，不仅渗漏治理难度及费用巨大，还面临行政处罚及环境污染刑事风险。

2.3尾矿库中的特殊性岩土

（1）尾砂：尾砂是尾矿库的主要组成部分，是选矿选别后的产物，大多存在污染或有毒有害成分，符合污染土、填土特性，其物理力学性质因矿物成分、粒度分布、含水量等因素而异，尾砂的渗透性、压缩性、抗剪强度及化学成分等特性对尾矿库的稳定性和安全环保具有重要影响。

（2）软土：尾矿库库区可能存在软土分布，部分尾砂也符合软土特性，软土具有压缩性高、强度低、透水性差等特点。在尾矿库建设和运行过程中，软土可能导致地基沉降、边坡失稳等问题，软土性状尾砂也对尾矿库工程建设造成影响。

（3）膨胀土：膨胀土具有显著胀缩性的特殊土类，其体积随含水量的变化而发生显著变化。在尾矿库中，膨胀土可能导致坝体开裂、边坡滑动等破坏现象，尾矿库不应采用膨胀土筑坝，也不应将膨胀土作为坝基。

2.4尾砂的室内试验

尾砂的室内试验是尾矿库岩土工程勘察中不可或缺的一环，目的是了解尾砂的物理力学及化学性质，为尾矿库的设计、施工和运行提供关键参数，主要包含以下内容：

（1）尾砂全颗粒分析试验：建库或运行勘察取选厂生产原状尾砂进行全颗分试验，试验粒径0.2;0.1;0.074;0.037;0.02;0.01;0.005;0.002mm，了解尾砂粒径分布，推断或验证水面澄清情况、尾砂概化分层及韵律沉积规律，进行尾矿库堆积坝坡度确定及稳定性分析计算。

（2）颗粒分析试验：通过筛分、密度计法或移液管法确定确定尾砂及土样的粒径分布，确定土样名称。

（3）密度和含水率试验：测定尾砂天然密度以及含水率，评估尾砂的压实性和稳定性。

（4）压缩性试验：测定尾砂的压缩性，预测尾矿库在荷载作用下的沉降变形。

（5）抗剪强度试验：测定尾砂的抗剪强度指标，如内摩擦角和粘聚力，评估尾矿库的稳定性和边坡安全性。

（6）渗透性试验：测定尾砂的竖直及水平渗透系数，了解尾砂的透水性，评估尾矿库在雨水或地下水作用下的渗流情况及稳定性。

3尾矿库岩土工程勘察相关问题及对策

（1）道路交通条件。尾矿库处于矿山环境之中，道路交通条件好坏不一，尤其对于尾矿堆积坝坝坡钻探、滩顶滩面钻探、两侧岸坡钻探等，钻探施工前应进行现场踏勘，探明进场施工条件，如现场条件恶劣，应提前与建设单位及设计单位沟通协调道路修缮及钻孔调整等事宜。

（2）钻探安全。尾矿库堆积坝坡钻探空间通常有限，上下坝坡钻机容易倾覆，宜合理规划钻探路线及安全保证措施；湿排尾砂库滩面部分区域表面干硬，但内部含水率高，较为湿软，钻机滩面施工易陷入尾砂中，可考虑滩面勘探点沿线铺设彩条布及木板等措施，形成滩面施工便道；各尾矿库尾砂排放粒度不一，对于细粒级尾矿库钻探施工应保证泥浆护壁浓度，否则下部尾砂钻探极易发生塌孔埋钻，造成经济损失，影响钻探进度。

（3）水面钻探。湿排尾矿库根据规范及设计要求，孔位可能布置在滩顶水面区域内，要着重考虑靠近水面区域尾砂含水率高，钻机易湿陷，应合理规划水面钻探路径，并搭设水上钻探平台，确保水面钻探安全稳定。

（4）水位量测。尾矿库勘察水位为稳定性分析及设计重要指标，尾矿库内渗流水可能存在承压水，初见水位及稳定水位均要量测，稳定水位的量测时间根据尾砂渗透性确定，由于尾砂粒径不一，韵律沉积及概化分层情况较为复杂，粗粒级尾砂占比较多尾矿库量测间隔时间不宜少于0.5h，细粒级尾砂库不宜少于8h。

（5）环保风险。尾砂为选矿厂选别之后的产物，大多存在污染或有毒有害成分，库内渗滤液不能直排，必须收集回用或处理达标后排放，故尾矿库库底及岸坡一般设有防渗系统，防止地下水污染。勘察前须仔细对照原始地形与现状地形，确定各钻探点孔位及孔深，不得打穿防渗系统及排洪系统、排渗系统，防止渗滤液渗漏、跑尾等环保事故发生，防范对排洪系统结构安全及排洪能力的影响。钻探取出的尾砂不得遗漏抛洒，须收集后处置或转运至滩面，钻探施工完毕后须封孔。

4结束语

尾矿库作为矿山的重要组成部分，其岩土工程勘察与传统工民建行业相比有其行业特殊性，工勘工作的质量对尾矿库的建设运营有着重要影响。因此，需要根据尾矿库自然环境、生产建设的特点，有针对性地开展岩土工程勘察工作，根据现场条件及勘察目标制定完善可行的勘察纲要，重点关注现场的安全、环保及技术工作，把握各个环节及要点，正确评价工程地质情况，提出合理建议，降低工程地质对尾矿库生产、建设、运行的影响，确保安全稳定，提高尾矿库工程效益。

参考文献：

[1]《尾矿堆积坝岩土工程技术标准》GB/T 50547-2022.

[2]《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001(2009年版).

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