尾礦庫工程是個大系統(tǒng)，包含了選廠內(nèi)尾礦處理、尾礦漿濃密和輸送、尾礦壩構筑、尾礦排放、防滲與排滲、防洪與排洪、水循環(huán)、廢水處理與污染控制、庫區(qū)土地恢復與植被、尾礦庫監(jiān)測與管理等子系統(tǒng)；涵蓋了尾礦庫系統(tǒng)內(nèi)部（尾礦與尾礦廢水）、尾礦庫系統(tǒng)與環(huán)境之間（滲流水－基礎土壤－地下水或地表水體）復雜的物理、化學、生物地球化學反應和溶質(zhì)遷移過程；涉及了尾礦庫設計、基建和運營、閉庫和土地恢復以及后期污染治理等工程問題；反映出巖土工程問題與環(huán)境工程問題的相互交織、滲透、一體化和時空廣大的工程特點。尾礦庫主要安全穩(wěn)定問題包括：潰壩、洪水漫頂、邊坡失穩(wěn)、滲流破壞、結(jié)構破壞、庫區(qū)地質(zhì)災害等。

1.潰壩

在尾礦庫勘察、設計、施工、運行以及管理的全過程中，各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均可能導致尾礦庫不能正常使用，甚至潰壩。一旦尾礦庫發(fā)生潰壩事故，尾礦往往立即液化，擴大尾礦壩的缺口，使大量尾礦泥沙沿山谷傾瀉，將造成下游農(nóng)田淹沒、人員傷亡、環(huán)境污染等嚴重災害。可能引起潰壩危害的原因如下：

1）尾礦庫設計排水能力低、排水系統(tǒng)淤堵或無排水系統(tǒng)，隨意變更排水系統(tǒng)的形式、布置及尺寸，施工質(zhì)量達不到規(guī)范要求。

2）放礦位置不當，或未進行交替均勻放礦，造成水位過高、扇形坡等，最小安全超高和尾礦庫的最小干灘長度達不到設計和規(guī)范要求。

3）設計以外的尾礦、廢料或廢水進庫；礦漿沿子壩內(nèi)坡趾，橫向流動沖刷子壩內(nèi)坡。

4）管理不善，如局部集中放礦導致礦漿沖刷壩外坡，造成壩體坍塌潰壩；壩端無截水溝，山坡雨水沖刷壩肩等。

5）排水管或排水斜槽、排水井等發(fā)生變形、破損、斷裂和磨蝕，最大裂縫開裂寬度超出允許值，伸縮縫、止水及充填物作用失效，管內(nèi)淤堵。

6）壩面排水溝及壩端截水溝護砌變形、破損、斷裂和磨蝕，溝內(nèi)淤堵。

7）未經(jīng)技術論證，用常規(guī)子壩攔洪，在尾礦灘面或壩肩處設置泄洪口。

8）大氣降水量短時間內(nèi)驟增、庫周山體發(fā)生大面積滑坡、塌方，特大暴雨、庫周山體滑坡、塌方導致庫水位猛漲出現(xiàn)漫壩事故。

9）未經(jīng)技術論證和批準，在尾礦壩或庫區(qū)周圍亂采濫挖、違章建筑、違章作業(yè)。

10）庫區(qū)發(fā)生高于設防烈度的地震，地震造成持力區(qū)尾礦液化。

11）壩體邊坡過陡、有局部坍塌或隆起、壩面有沖刷、塌坑等不良現(xiàn)象。

12）壩基下存在軟弱地層或巖溶等，壩體疏松不密實等。

2.洪水漫頂

造成尾礦庫洪水漫頂事故的主要原因有：

1）排洪構筑物破壞或堵塞，導致排洪能力不足，庫區(qū)水位超過壩頂。

2）安全超高不足導致洪水漫頂。

3）在降水量集中的月份，發(fā)生超標準強度降雨，出現(xiàn)洪水漫頂事故。

4）庫區(qū)內(nèi)發(fā)生泥石流或岸坡滑塌，引起水流高速沖擊壩體，致使壩坡失穩(wěn)潰決。

尾礦庫發(fā)生洪水漫頂事故時，尾礦往往立即液化，擴大尾礦壩缺口，使得大量尾礦沿山谷傾瀉，其危害程度遠比水庫潰壩時嚴重得多，強大的泥石流危及下游居民人身和財產(chǎn)安全。

3.邊坡失穩(wěn)

邊坡失穩(wěn)是指壩坡部分或整體受到剪切破壞，受到沉積尾礦荷載作用，沿滑裂面或坡體下移的現(xiàn)象（侯永莉等，2020）。造成邊坡失穩(wěn)的主要原因為：

1）尾礦壩筑壩材料未做試驗，設計黏聚力、內(nèi)摩擦角等參數(shù)與實際不符，穩(wěn)定性計算失誤，邊坡過陡，導致壩體失穩(wěn)。

2）上游式尾礦壩筑壩材料過細，不符合設計規(guī)范，在碾壓土壩施工過程中，分層鋪土太厚，碾壓不實，或含水量、干重度未達到設計標準，壩體失穩(wěn)。

3）壩體填筑質(zhì)量差，壩坡面有沖刷、塌坑等不良現(xiàn)象，壩體疏松使?jié)B流破壞不斷擴大導致壩體開裂、管涌或流土，引起壩體滑坡坍塌。

4）壩體地基處理不當或浸水抗剪強度降低，尾礦壩與基底接觸面間的抗剪強度小于尾礦庫物料本身的抗剪強度時，易產(chǎn)生沿基底接觸面的滑坡。

5）尾礦庫坐落在軟弱基底上，或基巖存在裂縫、裂隙，由于基底承載能力低而產(chǎn)生滑移，并牽動尾礦庫產(chǎn)生沿基底軟弱面的滑坡。

6）尾礦顆粒細小，且由于固結(jié)時間較短大部分處于松散至稍密狀態(tài)，在地震動荷載作用下，飽和尾礦砂容易液化引發(fā)壩體失穩(wěn)。

7）達到最終設計壩高后，未進行加高擴容論證和設計，不做壩體穩(wěn)定分析和防洪能力驗算，盲目超期運行，致使壩體下滑力大于極限抗滑強度，導致壩體失穩(wěn)。

4.滲流破壞

滲流破壞是造成尾礦庫事故的主要原因之一。由于尾礦壩浸潤線過高，發(fā)生浸潤線出逸，形成壩坡滲流、管涌，致使尾礦庫壩坡面飽和松軟，直至壩體塌滑。滲流破壞的主要原因為：

1）初期壩和堆積壩銜接處滲流。滲流量增大，大量滲流不能從壩底滲出時，浸潤線沿初期壩內(nèi)坡上移，出逸點從初期壩和堆積壩銜接處逸出。可能引起的原因包括①隨意變更壩體防滲、排滲及反濾層的設置；②排滲設施中的排滲設施選料不符合質(zhì)量要求或未按技術規(guī)范要求施工；③放寬不當導致壩體浸潤線不規(guī)則變化，發(fā)生局部浸潤線出逸；④壩體防滲、排滲及反濾層遭到破壞或損壞、失效或能力降低；⑤庫水位控制不當或過高。

2）堆積壩體滲流。尾礦集中排放和子壩堆筑方法不合理造成礦泥集中，使堆積壩成為一個不均勻體。尾礦顆粒層理分布復雜，礦泥夾層和透鏡體隔水層形成，導致壩體浸潤線不規(guī)則變化，發(fā)生局部浸潤線出逸或局部集中滲流。

3）尾礦壩與山坡接觸地段滲流。尾礦堆積壩的壩肩部分坐落在未經(jīng)處理的風化山坡上，每期筑壩作業(yè)之前，岸坡上的草皮、樹根、廢管件等危及壩體安全的雜物未清除，遇有泉眼、井、洞穴未進行岸坡處理，造成尾礦水從天然坡面滲漏。隨著庫內(nèi)水位增高，滲漏水強度也增大，導致尾礦堆積壩外坡滲流，致使尾礦流失，壩面松軟塌滑。

4）初期壩和副壩外坡上出現(xiàn)大量集中滲流。反濾層在施工或生產(chǎn)中受到損壞；初期壩內(nèi)排水的周圍充填保護層不當。

5）沿排水管外壁發(fā)生貼壁集中滲流。排水管施工質(zhì)量未達標且地基處理不當，排水管發(fā)生不均勻沉陷而造成管道接頭錯動以及管道裂縫產(chǎn)生滲漏水，使尾礦水沿著管壁滲漏，沖刷管道周圍壩體造成壩體塌陷。

5.結(jié)構破壞

尾礦庫未按設計進行施工，隨意改變尾礦庫結(jié)構參數(shù)，造成尾礦庫結(jié)構破壞，帶來不安全因素，甚至引起滑坡、潰壩等事故。造成結(jié)構破壞的主要原因為：

1）壩頂寬度小于規(guī)范要求。

2）透水堆石壩堆石體上游坡比陡于1∶1.6。

3）壩體下游坡面未設置馬道。

4）尾礦堆積壩下游坡面與兩岸山坡結(jié)合處的山坡上未設置截水溝。

5）壩體未設置反濾層，造成管涌。

6）尾礦壩未設置壩體位移等觀測設施。

6.庫區(qū)地質(zhì)災害

大多數(shù)尾礦庫建在山谷中，周邊是陡峭山體。由于采礦活動、巖體風化、尾礦庫水淹浸泡，可能導致庫岸山體邊坡滑坡或崩塌，上游發(fā)生泥石流。壩基下存在采空區(qū)或巖溶塌陷等地質(zhì)災害時，也會引起尾礦壩的潰壩破壞。