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尾矿坝滑坡原因及安全稳定性数值模拟分析
孙靖霄
（中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁沈阳
110000）
摘
要：尾矿坝作为冶金矿山的重要设施，同时也是一个很大的安全隐患源。文章对尾矿坝不同类型的滑坡失
稳及原因，包括浅层、深层、整体、折线形四类；之后以某尾矿坝为实例，介绍了极限平衡法在尾矿坝安全稳定性数值模拟中的具体应用，为以后类似工程提供了一些可参考经验。关键词：尾矿坝；滑坡失稳；极限平衡法；数值模拟；分析
作者简介：孙靖霄（1981-），女，吉林敦化人，高级工程师，研究方向：环境科学与工程。
Metallurgy and materials
尾矿库作为冶金矿山的重要组成部分，储存了大量的有毒有害废渣和废水。作为一个具有高势能的人造坝，在历史上发生过多次溃坝事故，造成了严重的环境污染、经济损失。经统计分析：41.96%的尾矿坝事故均为溃坝事故。据不完全统计，目前我国境内有尾矿库超过8800座，如何保证尾矿库安全，成为冶金行业健康可持续发展的重要基础。
1尾矿坝不同类型滑坡失稳原因分析
1.1
浅层滑坡原因分析
（1）外部原因：坝体边坡在库内废水的长期浸泡下
一直处于水分饱和状态，若坝体表面产生纵向裂缝，很容易出现局部浅层滑坡；表层尾砂受风化影响最大，其强度会减弱，在水浪冲击、地震作用下易产生滑坡；
（2）人为原因：尾矿坝浅层滑坡一般发生在坝体加高部分，因为加高坝体本身结构相较于之前松散，且在后期加高坝体时没有过多考虑材料、边坡角度、坝体自重等问题，因此也易产生浅层滑坡。
1.2深层滑坡原因分析
（1）人为因素：在尾矿库影响范围内进行爆破作业，
致使地震波对坝体产生破坏；人为筑高坝体，不考虑力学结构是否合理；对库区管理不到位；
（2）外部原因：洪水没有及时排除，造成筑坝材料水分含量较高，占粘性降低。1.3整体滑坡原因分析
整体滑坡是从边坡底部直到顶部全部滑落，范围
大、破坏严重。发生整体滑坡的原因基本与深层滑坡原因类似，在此不再赘述。
1.4折线形滑坡原因分析坝体存在渗漏管涌，而且在洪水和降雨影响下侵蚀
范围逐步扩大，最终出现滑坡问题。超标洪水没能及时排出，造成坝体上部尾矿砂饱和，而且在水流冲刷下产生纵向贯通裂缝。
2尾矿坝概况
文章所模拟的尾矿库初期坝为透水堆石坝，土石料
填筑，高25m ，长135m ，坝顶宽3.5m 。坝地层简单，无断层、地震等不良地质条件。尾矿库堆积坝采用“库内粗砂上游法”尾矿筑坝，坝高83.4m ，长300m ，外坡破比为1：3，坝顶宽8m 。尾矿坝结构完整，不存在局部滑坡问题。
3
极限平衡法模拟尾矿坝安全稳定性分析
3.1
建立模拟模型
为了模拟方便，在此简化尾矿坝结构，自上而下依次为：尾中砂、尾细砂、尾粉土，构建的模型见图1，各土体的物理力学参数详见表1。
图1尾矿坝模拟模型结构初期坝
尾中砂
尾细砂尾粉土
表1
各土体的物理力学参数
容重
（kN/m 3）17.216.818.518
凝聚力（kN/m 2）0570
内摩擦角（°）31.230.42535
土体类型尾中砂尾细砂尾粉土初期坝
3.2
模拟结果分析
（1）主坝稳定性系数。在此采用“瑞典圆弧法”并借
助Geo-Studio 软件对尾矿坝抗滑稳定性分析。得到本项目尾矿坝主坝稳定性系数为1.389，比规范中要求的Ⅲ级尾矿坝安全系数最低值1.2大，因此可判定本项目
主坝边坡稳定性满足要求。
（2）不同抗剪强度下边坡稳定系数。为了计算不同抗剪强度下边坡稳定系数，在此将抗剪强度按照0.02比例折减，借助Geo-Studio 软件对
冶金与材料第39卷
（上接第140页）三层级内容具体如下：在第一层级，主要实施于新员工入职阶段，由人力资源管理人员介绍管理理念，强调“安全第一”的工作原则；在第二层级，主要由生产部门对不同岗位的员工展开针对性的操作技能训练；在第三层级，主要由班组长向不同人员传授管理中的工作流程、安全常识等等[2]
。通过这样的方式，丰富了员工获取安全管理技能与知识的渠道与全面性，促进了铁路油库安全管理效果的提升。同时，为了进一步提升安全员工安全管理技能的掌握情况，可以定期组织培训与技能比武、安全知识竞赛等多种活动完成，此时，既保证了员工掌握安全技能等知识的实际情况，也丰富了员工的工作生活，提高其安全素养增强的积极性。
2.2强化对相关设备设施的管理升级
由于在铁路油库中，存在着安全管理设施设备老
化、磨损等问题，导致安全管理效果下降。针对这方面的问题，相关人员可以通过升级与改造相关设施设备完成。此时，应当组织行业专家、技术人员等，对铁路油库中现存的设备设施展开全方位的调查，综合考量与评价其使用年限、功能设计、安全性能等等[3]。对于一些存在安全隐患的设施设备，要展开预防性维修；对于老化、磨损严重，或是性能偏低等的设备，应当第一时间组织更换；对于存在故障的设施设备，必须要立即展开维修，避免其“带病运行”。2.3调整与优化安全管理办法
应当结合各个管理环节的安全信息，调整工作制度
与操作办法，实现“以预防为主”的铁路油库安全管理。在这一过程中，应当结合实际情况设定安全生产管理规章制度，并制定与落实安全生产管理责任制，确保所有的员工均明确自身的岗位权利与职责，并切实落实到实际安全管理工作中。需要对多种安全管理制度开展进一步的细化，并结合实际情况制定出针对性的岗位安全操作制度。通过这样的方式，能够避免出现职责不清、责任推诿等问题的发生。要落实责任追究制度，并将其与员工考核、奖惩制度挂钩，最大程度的保障管理人员的工作积极性，保证按章操作，避免铁路油库管理安全问题的发生。
3结语
综上所述，油品为危险性较高，因此必须要重点关注铁路油库安全管理中的问题，并提出针对性的解决策略。在当前的铁路油库管理中，存在着人员、设备、制度三方面的问题，通过重点提升管理人员
的安全素养、强化对相关设备设施的管理升级、调整与优化安全管理办法，解决了安全管理问题，促使了铁路油库安全管理的升级。
参考文献
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程的研究［J ］.科技与企业，2015，（11）：160.
每次折减后的边坡稳定系数计算，得到折线图见图2。
图2抗剪强度与边坡稳定系数关系曲线
边坡稳定性系数线性拟合
折减系数
1.61.51.41.31.21.1
1.0
1.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.201.221.24
由图2可知：①当折减系数在1.0~1.10之间时，边坡稳定性系数出现波动变化；②当折减系数达到1.06~
1.08时，边坡稳定性系数处于1.2左右，之后便不符合要求。
4结语
尾矿坝的安全稳定性直接关系到区域内的生态环境安全，日常必须做好管理和监督。理论计算和数值模拟只能从一个方面提供可参考经验，因此在实际应用时，必须要结合当地实际情况，地质勘查工作要做好，务必保证坝体附近无地质灾害，否则后期对坝体修补会浪费大量人力物力财力。
参考文献
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