孫發(fā)院，何美萍，黃禹梅

（1.云南亞融礦業(yè)科技有限公司，云南 昆明 650039；2.昆明順天科技有限公司，云南 昆明 650039）

隨著礦山生成能力的不斷擴大，大多數(shù)礦山著手新建排土場及尾礦庫。某礦山根據(jù)礦區(qū)的地形地質(zhì)條件，計劃在同一溝谷內(nèi)新建尾礦庫和排土場，尾礦庫位于排土場上游，中間修建尾礦壩。建設(shè)完成之后，尾礦庫、尾礦壩和排土場連為一體，因此需要考慮排土場與尾礦壩相鄰堆排對壩體穩(wěn)定性的影響，本文針對尾礦壩壩頂與排土場邊坡腳之間的安全距離進(jìn)行了分析研究，針對該礦山推薦了安全合理的安全距離。

1 場地概況

排土場場區(qū)地形為北西—南東走向的溝谷地形，溝谷延伸長，山體上植被發(fā)育；排土場基底平緩，坡度約3°，排土場兩側(cè)為自然山脊，兩側(cè)山脊可以作為自然屏障，排土場屬緩坡山溝排土場。

排土場規(guī)劃容積為19592.84 萬m3，堆置高度為318.0m，按規(guī)范設(shè)計等級屬一級排土場。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計，尾礦壩筑壩區(qū)域主要分為：上游壩坡細(xì)粒土、上游高壓實度廢石料筑壩區(qū)、下游低壓實度廢石料筑壩區(qū)；筑壩材料主要包括細(xì)粒土料與廢石料。

根據(jù)尾礦庫廢石筑壩施工擊實試驗結(jié)果，細(xì)粒土筑壩區(qū)壓實度不低于96%；上游高壓實度廢石料筑壩區(qū)壓實度不低于95%，或者壓實干容重不低于23.50kN/m3，或者碾壓后孔隙率不大于25%；下游低壓實度廢石料筑壩區(qū)壓實度不低于85%，或者壓實干容重不低于21.50kN/m3，或者碾壓后孔隙率不大于30%。由于廢石料隨采場作業(yè)區(qū)域以及地層巖性的變化，廢石料的來料性質(zhì)變化較大，在實際壩體施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場碾壓試驗結(jié)果，在上述3 個填筑控制指標(biāo)參數(shù)中合理確定1 個～2 個作為施工填筑控制參數(shù)。

2 數(shù)值模擬計算分析

本次數(shù)值模擬分析采用FLAC3D 數(shù)值模擬軟件進(jìn)行，F(xiàn)它能夠進(jìn)行土質(zhì)、巖石和其它材料的三維結(jié)構(gòu)受力特性模擬和塑性流動分析。

2.1 模型的建立

尾礦庫位于排土場上游，其相互關(guān)系如圖1 所示。隨著排土場的加高，對壩體產(chǎn)生擠壓的作用力，當(dāng)排土場坡腳距離壩體坡頂距離較近時，排土場對壩體穩(wěn)定性影響較大，合理的安全距離L 是本文分析的重點。依據(jù)尾礦壩與排土場的位置關(guān)系，建立了數(shù)值模擬計算模型。

圖1 尾礦壩與排土場關(guān)系圖

2.2 計算方案及參數(shù)

圖2 方案一到方案四整體位移模擬結(jié)果

圖3 方案一壩體的位移矢量模擬結(jié)果

圖4 方案四壩體的位移矢量模擬結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，考慮到壩體砌筑過程中不同標(biāo)高的情況，因此設(shè)計了尾礦壩相同標(biāo)高情況下，排土場坡腳與尾礦壩壩頂不同安全距離的數(shù)值模擬計算方案，方案一到方案四的安全距離分別為20m、60m、100m 和140m，巖體力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 巖體力學(xué)參數(shù)

2.3 計算結(jié)果分析

2.3.1 整體位移模擬結(jié)果

圖2 中只保留了每個方案對壩體左側(cè)（臨近尾礦庫）的整體位移結(jié)果，從圖中可以看出，隨著排土場坡腳距尾礦壩壩頂?shù)木嚯x的增加，對壩體左側(cè)的影響逐漸減小。從圖中可以看出，當(dāng)排土場坡腳距尾礦壩壩頂?shù)木嚯x在100m 時，其對壩體左側(cè)壩體影響較小。

2.3.2 位移矢量模擬結(jié)果

從圖3 和圖4 中的位移矢量圖可以看出，排土場坡腳距尾礦壩壩頂?shù)木嚯x越大時，對壩體臨近尾礦庫一側(cè)的影響逐漸減小。

3 結(jié)語

尾礦壩壩頂與排土場坡腳距離是否合理，關(guān)系著尾礦壩和排土場的安全，同時也關(guān)系著排土場容量的大小。通過對尾礦壩與排土場安全距離的數(shù)值模擬計算分析，可以得出以下結(jié)論：隨著排土場坡腳距尾礦壩壩頂?shù)木嚯x的增加，對臨近尾礦庫一側(cè)壩體的影響逐漸減小。當(dāng)排土場坡腳距尾礦壩壩頂?shù)木嚯x在100m時，其對臨近尾礦庫一側(cè)壩體的影響較小。

通過數(shù)值模擬計算分析方法，對排土場設(shè)計進(jìn)行校核，保證排土場及尾礦壩的安全。但是排土場和尾礦壩穩(wěn)定性受砌筑材料、碾壓密實度和地表水等多種復(fù)雜因素影響，應(yīng)在砌筑過程中加大對施工的管理，保證工程質(zhì)量，堆排過程中增加對壩體的監(jiān)測。