南京江宁区某退役小型硫铁矿尾矿库的治理方法

第20卷第4期2009年12月地质灾害与环境保护JournalofGeologicalHazardsandEnvironmentPreservationV01．20，No．4December2009文章编号：1006～4362(2009)04--0062--05南京江宁区某退役小型硫铁矿尾矿库的治理方法邢姝，陈征宙，邹春江，韩非，缪世贤(南京大学地球科学与工程学院，南京210093)摘要：针对江宁区某退役小型硫铁矿出现的不良地质现象．对该尾矿坝进行了抗滑以及抗渗稳定性计算和分析，指出坝体处于不稳定状态，并提出具体治理方法。治理的办案包括降低坝体高度减载，在坡脚处反压坝体增加坝体稳定性，设置排渗设施降低浸润线高度，修筑排水沟阻止地表水停留在库区表面。最后需验证治理后尾矿坝在地震作用卜．的稳定性，运用时程分析法对设计后的坝体进行了动力有限无的分析，结果表明坝体内部和整体处于较稳定的状态。关键词：尾矿库；地质灾害f稳定性分析；动力有限元中图分类号：TDl67文献标识码：A1引言江宁区位于南京市南侧，长江下游南岸，是江苏省矿产资源较为丰富的地区。矿产业是江宁区主要的经济支柱之一，区内除了大中型矿产地数十处以外，主要分布了百余处集体与私营的小型矿产企业，小刑集体与私营企业占90％以上。每年选矿产生大量的尾砂，其中大部分以尾矿库的形式堆积。但是由于小型企业规模较小、投资较小，环保、安全意识较弱，对选矿产出的尾砂缺乏必要处理，堆放随意，不考虑可能发生的地质灾害隐患以及对生态环境的影响。同时在尾矿砂堆积过程中，对尾矿坝的堆筑没有进行规范的设计，一味地随尾矿砂的堆积而加高，坝体的筑坝材料选取随意，造成了坝体的稳定性较差。区内尾矿库的附近一般都有村庄、农田和道路，如果发生溃坝，将会对周围居民的生命财产安全带来巨大的伤害，尾砂中含有的有害元素将会对周围水体、土壤产生较大的污染。2某尾矿库的概况该尾矿库原始地形为山丘之间的凹地，后由矿石加工厂分选铁矿石后产生的尾矿砂堆积而成，尾矿坝是在堆积尾矿过程中逐渐填筑起来。在库区的东侧有连绵的山丘，库区南侧有一低矮山丘，库区附收稿日期：2009—06—16改回日期：2009—08—07近出露地层主要为：(1)姑山火山岩带，下部为灰、灰绿色、紫红色辉石石英安山岩、安山质角砾凝灰岩，底部常为沉积岩及火山碎屑沉积岩，上部为紫红、灰紫、灰绿等色英安质熔结凝灰岩、辉石角闪安山岩、辉石安山岩、辉石粗安岩。(2)下蜀组(Q。)由灰黄、棕黄、黄褐等以“黄色”为基本色调的粉质粘土组成，故又称“下蜀黄土”。剖面上该黄土层中常夹数层红棕、棕褐色亚粘土。该尾矿库目前整体占地而积约1．3×104m2，已堆积尾矿量约30×104m3。尾矿坝坝体顶宽4～5m，长150多米，坝高约25m，整体坡率1：1．61左右，局部坡率较陡，分台阶逐级堆积而成。坝体材料为粉质粘土夹杂砂砾，尾矿砂为细砂。坝体表面冲刷严重，形成多条冲沟。库区内有积水，水塘面积大约6000m2。该尾矿库存在隐患普遍的主要原因有：(1)由于此尾矿坝未经过任何正规设计，随意堆筑，坡率大于有关规定。筑坝材料较差，与正规的尾矿坝有很大的不同。(2)坝体材料透水性较差，且无任何的排渗措施，坝体内水体无法排出，浸润线较高，渗透压力较大，同时尾矿在渗流的影响下会产生渗透变形，严重影响坝体的稳定性。万方数据第20卷第4期邢妹、陈征宙、邹春江，等：南京江宁区某退役小型硫铁矿尾矿库的治理方法63(3)库区表面积水严重，截排水措施简陋或者根本没有修筑，如果遇到特大洪水，就可能导致洪水漫顶，冲毁坝体。3尾矿坝的稳定性分析尾矿坝抗滑稳定性分析成果的可靠性在很大程度上决定于土的抗剪强度指标的选择，在进行稳定性分析土性参数选取时，结合室内土工试验结果与前人研究成果选取计算参数[1]。坝体材料为粉质粘土夹碎石，尾矿砂为细砂。物理力学性质如表1。表1材料物理力学指标Table1Physical—mechanicalindexofmaterials3．1坝体抗滑稳定性分析本文采用瑞典圆弧滑动法(Fellenius法)和简化毕肖普法(Bishop法)计算坝体的最小稳定系数旧J。选取剖面1—17(图1中的原始地形)进行计算，本次稳定性计算，为简化计算过程，只考虑坝体在各种不利荷载组合下的稳定系数，对坝体在最不利因素条件下的稳定性进行评价。即考虑洪水运行以及地震情况下的最小稳定系数。计算结果如表2。根据计算结果可知，对于1-17剖面，最小稳定系数小于1，说明在此工况下坝体稳定性不能满足要求，需要进行治理。表2坝体稳定性分析计算结果Table2Resultsofstabilityanalysisofdam57m图1设计修整后剖面图Fig．1Sectionofdesignedtailingdam3．2坝体抗渗稳定性分析渗处