尾矿库基础22317.pptx

第二章第二章 尾矿库基础知识尾矿库基础知识 第一节第一节第一节第一节 尾矿库尾矿库尾矿库尾矿库 【条文条文条文条文】3.1 3.1尾矿库尾矿库 是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。后排出尾矿或其他工业废渣的场所。【释义与知识释义与知识】尾矿库通常有下列几种类型：尾矿库通常有下列几种类型：1 1、山谷型尾矿库、山谷型尾矿库 山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库，如图山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库，如图2-12-1所示。它的特点是初期坝相所示。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小；后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得对较短，坝体工程量较小；后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；库区纵深较较大时，排洪设较大的库容；库区纵深较较大时，排洪设 施工长，澄清距离及干滩长度易于满足设计施工长，澄清距离及干滩长度易于满足设计要求；但汇水面积程量相对较大。我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。要求；但汇水面积程量相对较大。我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。图图图图2-1 2-1 山谷型尾矿库山谷型尾矿库山谷型尾矿库山谷型尾矿库 2 2、傍山型尾矿库、傍山型尾矿库 傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库，如图傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库，如图2-22-2所示。它的特点是初期坝相对较长所示。它的特点是初期坝相对较长,初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大；由于库区纵深较短，澄清距离及干滩长度受到限制，后期坝堆初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大；由于库区纵深较短，澄清距离及干滩长度受到限制，后期坝堆的高度一般不太高，故库容较小；汇水面积虽小，但调洪能力较小，排洪设施的进水构筑物较大；的高度一般不太高，故库容较小；汇水面积虽小，但调洪能力较小，排洪设施的进水构筑物较大；由于尾矿水的澄清条件和防洪控制条件较差。管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地区的尾矿由于尾矿水的澄清条件和防洪控制条件较差。管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地区的尾矿库多属于这种类型。库多属于这种类型。图图图图2-2 2-2 傍山型尾矿库傍山型尾矿库傍山型尾矿库傍山型尾矿库 3 3、平地型尾矿库、平地型尾矿库 平地型尾矿库是在平地四面筑坝围成的尾矿库，如图平地型尾矿库是在平地四面筑坝围成的尾矿库，如图2-32-3所示。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程所示。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量最大，维护管理比较麻烦；由于周边堆坝，库区面积越来越小，尾矿沉积滩坡度越来越缓，因而量最大，维护管理比较麻烦；由于周边堆坝，库区面积越来越小，尾矿沉积滩坡度越来越缓，因而澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之减少，堆坝高度受到限制，一般不高；但汇水面积小，排澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之减少，堆坝高度受到限制，一般不高；但汇水面积小，排水构筑水构筑 物相对较小；国内平原或沙漠地区多采用这类尾矿库。例如金川、包钢和山东省一些金物相对较小；国内平原或沙漠地区多采用这类尾矿库。例如金川、包钢和山东省一些金矿的尾矿库。矿的尾矿库。图图图图2-3 2-3 平地型尾矿库平地型尾矿库平地型尾矿库平地型尾矿库 4 4、截河型尾矿库、截河型尾矿库 截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库，如图截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库，如图2-42-4所所示。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽度，三面筑坝围成尾矿库，也属此类。它示。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽度，三面筑坝围成尾矿库，也属此类。它的特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但库外上游的汇水面积通常很大，库内和的特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但库外上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂。国内采用者不多。复杂。国内采用者不多。图图图图2-4 2-4 截河型尾矿库截河型尾矿库截河型尾矿库截河型尾矿库【条文条文】3.23.2全库容 尾矿某标高顶面、下游坡面及库底面所围空间的容积，包括有效库容、死水库容、蓄水库容、调洪库容和安全库容等五部分。3.33.3有效库容 某坝顶标高时，初期坝内坡面、堆积坝外坡面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里），沉积滩面以下，库底以上的空间，即容纳尾矿的空间。3.43.4调洪库容 某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上的库底、正常水位三者以上，最高洪水位以下的空间。3.53.5总库容 设计最终堆积标高时的全库容。【释义与知识释义与知识】尾矿库的库容有全库容、总库容和有效库容之分。图尾矿库的库容有全库容、总库容和有效库容之分。图2-52-5为尾矿库典型断面示意图。为尾矿库典型断面示意图。图2-5 尾矿库库容组成图图中:H1某一坝顶标高，对应的水平面为AA；H2洪水水位，对应的水平面为BB；H3蓄水水位，对应的水平面为CC；H4正常生产的最低水位，亦可称之为死水位，对应的水平面为DD。该水位由最小澄清距离确定；DE细颗粒尾矿沉积滩面及矿泥悬浮层面；V1空余库容：指水平面AA与BB之间的库容，它是为确保设计洪水位时坝体安全超高和安全滩长的空间容积，是不允许占用的，故又称安全库容；V2V2调洪库容：指水平面调洪库容：指水平面BBBB和和CCCC之间的库容，它是在暴雨期间用以调洪的库容。之间的库容，它是在暴雨期间用以调洪的库容。是设计确保最高洪水位不致超过是设计确保最高洪水位不致超过BBBB水平面所需的库容，因此，这部分库容在非雨季一水平面所需的库容，因此，这部分库容在非雨季一般不宜占用，雨季绝对不许占用；般不宜占用，雨季绝对不许占用；V3V3蓄水库容：指水平面蓄水库容：指水平面CCCC和和DDDD之间的库容，供矿山生产水源紧张时使用，一之间的库容，供矿山生产水源紧张时使用，一般的尾矿库不具备蓄水条件时，此值为零，般的尾矿库不具备蓄水条件时，此值为零，CCCC和和DDDD重合；重合；V4V4澄清库容：指水平面澄清库容：指水平面DDDD和滩面和滩面DEDE之间的库容，它是保证正常生产时水量平衡之间的库容，它是保证正常生产时水量平衡和溢流水水质得以澄清的最低水位所占用的库容，俗称死库容；和溢流水水质得以澄清的最低水位所占用的库容，俗称死库容；V5V5有效库容：是指滩面有效库容：是指滩面ABCDEABCDE以下沉积尾矿以及悬浮状矿泥所占用的容积。它以下沉积尾矿以及悬浮状矿泥所占用的容积。它是尾矿库实际可容纳尾矿的库容。可根据选矿厂在全部生产期限内产出的尾矿总量是尾矿库实际可容纳尾矿的库容。可根据选矿厂在全部生产期限内产出的尾矿总量W(t)W(t)和尾矿平均堆积干密度和尾矿平均堆积干密度d(tm3)d(tm3)按式按式3-13-1计算得到。计算得到。V5=W d V5=W d 3-1 3-1 如果如果WW是选矿厂在全部生产期限内产出的尾矿总量，相应算出的是选矿厂在全部生产期限内产出的尾矿总量，相应算出的V5V5就是该尾矿库的就是该尾矿库的总有效库容。总有效库容。尾矿库的全库容尾矿库的全库容V V是指某坝顶标高时的各种库容之和，用是指某坝顶标高时的各种库容之和，用3-23-2式表示：式表示：V=V1+V2+V3+V4+V5V=V1+V2+V3+V4+V5 3-2 3-2 尾矿库的总库容是指尾矿堆至最终设计坝顶标高时的全库容。尾矿库的总库容是指尾矿堆至最终设计坝顶标高时的全库容。尾矿库的库面面积、全库容、有效库容和汇水面积都将随坝体堆积高度的变化而变尾矿库的库面面积、全库容、有效库容和汇水面积都将随坝体堆积高度的变化而变化。为了清楚地表示出不同堆坝高度时的具体数值，可绘制出尾矿库的性能曲线，如化。为了清楚地表示出不同堆坝高度时的具体数值，可绘制出尾矿库的性能曲线，如图图2-62-6所示；图中的所示；图中的 H HFmFm是高程库面面积曲线；是高程库面面积曲线；H HVqVq是高程全库容曲线；是高程全库容曲线；H HVyVy是高程有效是高程有效库容曲线；库容曲线；H HFhFh是高程汇水面积曲线是高程汇水面积曲线。图图图图2-6 2-6 尾矿库性能曲线图尾矿库性能曲线图尾矿库性能曲线图尾矿库性能曲线图 设计根据全库容曲线确定各使用期的尾矿库等别；生产部门可根据有效库容曲线推算逐年坝顶所达标高，以便制定尾矿筑坝生产计划；设计者根据汇水面积曲线进行各使用期尾矿库排洪验算。第二节第二节第二节第二节 尾矿坝尾矿坝尾矿坝尾矿坝 【条文条文条文条文】3.63.63.63.6尾矿坝尾矿坝 挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝和堆积坝的总体。坝的总体。【释义与知识释义与知识】为了减少尾矿坝的建设投资，大、中型尾矿坝通常都是用当地土石料建一个较矮的坝暂时贮存尾矿。为了减少尾矿坝的建设投资，大、中型尾矿坝通常都是用当地土石料建一个较矮的坝暂时贮存尾矿。存满后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体。前者称初期坝，后者称后期坝（又称尾矿堆坝）。存满后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体。前者称初期坝，后者称后期坝（又称尾矿堆坝）。对于地形不能满足尾矿堆坝要求的小库，或尾矿颗粒太细无法利用尾矿堆坝者，只好采用类似水库对于地形不能满足尾矿堆坝要求的小库，或尾矿颗粒太细无法利用尾矿堆坝者，只好采用类似水库（无后期坝）的坝型作尾矿坝。习惯称之为一次建坝，或称挡水式尾矿坝。（无后期坝）的坝型作尾矿坝。习惯称之为一次建坝，或称挡水式尾矿坝。【条文条文条文条文】3.73.73.73.7初期坝初期坝 基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。【释义与知识释义与知识】1 1、初期坝的类型、初期坝的类型 初期坝可分为不透水坝和透水坝。初期坝可分为不透水坝和透水坝。不透水初期坝不透水初期坝用透水性较小的材料筑成的初期坝。因其透水性远小于库内尾矿的透用透水性较小的材料筑成的初期坝。因其透水性远小于库内尾矿的透水性，不利于库内沉积尾矿的排水固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从初期坝坝顶以水性，不利于库内沉积尾矿的排水固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从初期坝坝顶以上的子坝坝脚或坝坡逸出，造成坝面沼泽化，不利于后期坝坝体的稳定。这种坝型适上的子坝坝脚或坝坡逸出，造成坝面沼泽化，不利于后期坝坝体的稳定。这种坝型适用于挡水式尾矿坝或尾矿堆坝不高的尾矿坝。用于挡水式尾矿坝或尾矿堆坝不高的尾矿坝。透水初期坝透水初期坝用透水性较好的材料筑成的初期坝。因其透水性大于库内沉积尾矿，有用透水性较好的材料筑成的初期坝。因其透水性大于库内沉积尾矿，有利于后期坝的排水固结，并可降低坝体浸润线，提高坝体的稳定性。它是比较理想的初利于后期坝的排水固结，并可降低坝体浸润线，提高坝体的稳定性。它是比较理想的初期坝坝型。期坝坝型。2 2、初期坝的坝型及其特点、初期坝的坝型及其特点 （1 1）均质土坝）均质土坝 均质土坝是用粘土、粉质粘土或风化土料筑成的坝，如图均质土坝是用粘土、粉质粘土或风化土料筑成的坝，如图 2-72-7所示，所示，它像水坝一样，属它像水坝一样，属典型的不透水坝型。在坝的外坡脚往往设有毛石堆成的排水棱体，以降低坝体浸润线。典型的不透水坝型。在坝的外坡脚往往设有毛石堆成的排水棱体，以降低坝体浸润线。该坝型对坝基工程地质条件要求不高，施工简单，造价较低。在早期或缺少石材地区应该坝型对坝基工程地质条件要求不高，施工简单，造价较低。在早期或缺少石材地区应用较多。用较多。若在均质土坝内坡面和坝底面铺筑可靠的排渗层，如图若在均质土坝内坡面和坝底面铺筑可靠的排渗层，如图2-82-8所示，使尾矿堆积所示，使尾矿堆积坝内的渗水通过此排渗层排到坝外。这样，便成了适用于尾矿堆坝要求的透水图坝内的渗水通过此排渗层排到坝外。这样，便成了适用于尾矿堆坝要求的透水图 图图图图2-7 2-7 均质土坝均质土坝均质土坝均质土坝 2-8 2-8 透水土坝透水土坝透水土坝透水土坝 （2 2）透水堆石坝）透水堆石坝 用毛石堆筑成的坝，如图用毛石堆筑成的坝，如图2-92-9所示。所示。在坝的上游坡面用砂砾料或土工布铺设反滤层，防在坝的上游坡面用砂砾料或土工布铺设反滤层，防止尾砂流失。止尾砂流失。该坝型能有效地降低后期坝的浸润线。由于它对后期坝的稳定有利，且该坝型能有效地降低后期坝的浸润线。由于它对后期坝的稳定有利，且施工简便，成为廿世纪施工简便，成为廿世纪6060年代以后广泛采用的初期坝型。年代以后广泛采用的初期坝型。图图2-9 毛石透水坝毛石透水坝（3）砂、石透水堆石坝该坝型对坝基工程地质条件要求也不高。当质量较好的石料数量不足时，也可采用一部分较差的砂石料来筑坝。即将质量较好石料铺筑在坝体底部及上游坡一侧（浸水饱和部位），而将质量较差的砂石料铺筑在坝体的次要部位，如图表2-10所示。图图2-10 砂、石透水堆石坝砂、石透水堆石坝 （4 4）废石坝）废石坝 用采矿场剥离的废石筑坝，有两种情况：当用采矿场剥离的废石筑坝，有两种情况：当废石质量符合强度和块度要求时，可按正常废石质量符合强度和块度要求时，可按正常堆石坝要求筑坝；堆石坝要求筑坝；另一种是结合采矿场废石另一种是结合采矿场废石排放筑坝，废石不经挑选，用汽车或轻便轨排放筑坝，废石不经挑选，用汽车或轻便轨道直接上坝卸料，下游坝坡为废石的自然安道直接上坝卸料，下游坝坡为废石的自然安息角，为安全计，坝顶宽度较大，息角，为安全计，坝顶宽度较大，如图如图2-112-11所示。在上游坡面应设置砂砾料或土工布做所示。在上游坡面应设置砂砾料或土工布做成的反滤层，以防止坝体土颗粒透过堆石而成的反滤层，以防止坝体土颗粒透过堆石而流失。流失。图图2-11 采矿废石透水堆石坝采矿废石透水堆石坝（5）砌石坝用块石或条石砌成的坝。这种坝型的坝体强度较高，坝坡可做得比较陡，能节省筑坝材料，但造价较高。可用于高度不大的尾矿坝，但对坝基的工程地质条件要求较高，坝基最好是基岩，以免坝体产生不均匀沉降，导致坝体产生裂缝。（6）混凝土坝用混凝土浇筑成的坝。这种坝型的坝体整体性好，强度高，因而坝坡可做得很陡，筑坝工程量比其他坝型都小，但工程造价高，对坝基条件要求高，采用者比较少。【条文条文条文条文】3.8 3.8 3.8 3.8 堆积坝堆积坝 生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝。生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝。【释义与知识释义与知识】选矿厂投产后，在初期坝坝顶敷设放矿主管和放矿支管向库内排放尾矿，排满后再用选矿厂投产后，在初期坝坝顶敷设放矿主管和放矿支管向库内排放尾矿，排满后再用尾砂筑成小子坝，用以形成新的库容。将放矿主管和放矿支管移升到子坝顶，继续向尾砂筑成小子坝，用以形成新的库容。将放矿主管和放矿支管移升到子坝顶，继续向库内排放尾矿，如此循环，逐渐加高坝体。子坝连同尾矿沉积体统称为后期坝（也称库内排放尾矿，如此循环，逐渐加高坝体。子坝连同尾矿沉积体统称为后期坝（也称尾矿堆积坝）。称它为坝，实质上是尾矿沉积体临空面的边坡，这种自然沉积的砂性尾矿堆积坝）。称它为坝，实质上是尾矿沉积体临空面的边坡，这种自然沉积的砂性土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿坝的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以如何确保堆积坝的安全历来是设计坝的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以如何确保堆积坝的安全历来是设计和生产部门十分重视的一项工作。和生产部门十分重视的一项工作。堆积坝的筑坝方式有上游式、中线式、下游式和浓缩锥式等类型。堆积坝的筑坝方式有上游式、中线式、下游式和浓缩锥式等类型。【条文条文条文条文】3.9 3.9 3.9 3.9 上游式（尾矿筑坝法）上游式（尾矿筑坝法）在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。【释义与知识释义与知识】上游式筑坝的特点是子坝中心线位置不断向上游式筑坝的特点是子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升，坝体由流动的矿浆自然初期坝上游方向移升，坝体由流动的矿浆自然沉积而成，如图沉积而成，如图2-122-12所示。所示。该坝型受排矿方式该坝型受排矿方式的影响，往往含细粒夹层较多，渗透性能较差，的影响，往往含细粒夹层较多，渗透性能较差，浸潤线位置较高，故坝体稳定性较差。浸潤线位置较高，故坝体稳定性较差。但它具但它具有筑坝工艺简单，管理相对简单，运营费用较有筑坝工艺简单，管理相对简单，运营费用较低等突出优点，所以国内外均普遍采用。低等突出优点，所以国内外均普遍采用。图图2-12 上游式尾矿坝上游式尾矿坝 【条文条文条文条文】3.10 3.10 3.10 3.10 中线式（尾矿筑坝法）中线式（尾矿筑坝法）在初期坝轴线处用旋流器分级粗尾砂在初期坝轴线处用旋流器分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方式。冲积尾矿的筑坝方式。【释义与知识释义与知识】中线式尾矿筑坝工艺与下游式尾矿筑坝类似，中线式尾矿筑坝工艺与下游式尾矿筑坝类似，但坝顶中心线位置始终不变。如图但坝顶中心线位置始终不变。如图2-132-13所示。所示。其优缺点介于上游式与下游式之间。其优缺点介于上游式与下游式之间。图图2-13 中线式尾矿坝中线式尾矿坝 【条文条文】3.11 3.11下游式（尾矿筑坝法）在初期坝下游方向用旋流器分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方式。【释义与知识】下游式尾矿筑坝是用水力旋流器将尾矿分级，溢流部分（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积；底流部分（粗粒尾矿）排向初期坝下游方向沉积。其特点是子坝中心线位置不断向初期坝下游方向移升，如图2-14所示。由于坝体尾矿颗粒粗，抗剪强度高，渗透性能较好，浸潤线位置较低，故坝体稳定性较好。但分级设施费用较高，且只实用于颗粒较粗的原尾矿，又要有比较狭窄的坝址地点。国外使用较多，国内使用尚少见。图图2-14 下游式尾矿坝下游式尾矿坝 此外，有些尾矿库在使用过程中，其周围需在多处陆续建坝。通常将坝基标高最低处也是最先建的坝称作主坝，后建的称作1号副坝、2号副坝等等。副坝的类型及筑坝要求与主坝相同。较矮的副坝可采用挡水式坝型，无需堆积坝；较高的副坝可采用既有初期坝，又有堆积坝的坝型。必须提醒：有堆积坝者应适当提前在坝前放矿，为堆积坝创造堆坝的条件。【条文条文】3.123.12沉积滩 水力冲积尾矿形成的沉积体表层，常指露出水面部分。【条文条文】3.13 3.13 滩顶 沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积滩的最高点。【释义与知识】通常说坝顶很容易理解为子坝顶，而子坝由松散尾砂堆成，一般是不能拦挡洪水的，在评价安全超高和安全滩长时自然也不能以子坝顶作依据。为此，现行的选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ 1-90）首次引进了“滩顶”的概念，用滩顶代替坝顶较为确切。也就是说，坝顶一般是指滩顶，而不是指子坝顶。从图215中可以看出：滩顶和子坝顶二者在一般情况下是有区别的。在防洪安全检查时，或事故分析时是不能通用的。只有在滩顶达到子坝顶时，二者才是一致的。图图2-15 滩顶、子坝顶示意图滩顶、子坝顶示意图【条文条文】3.14 3.14 滩长 由滩顶至水边线的水平距离。【条文条文】3.15 3.15 最小干滩长度 设计洪水位时的干滩长度。3.17 3.17 最小安全超高规定的安全超高最小允许值。【释义与知识】必须提醒一点：选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ-90）规定的安全超高最小允许值（见本教材5.3.9条的表3）只限用于设计人员使用。而设计文件规定的最小安全超高值则有可能大于规范规定值，后者才是生产单位必须遵循的防洪控制依据。【条文条文】3.18 3.18 坝高 对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底的高差，对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差。3.19 3.19 总坝高 与总库容相对应的最终堆积标高时的坝高【条文条文】3.20 3.20 堆坝高度或堆积高度尾矿堆积坝坝顶与初期坝坝顶的高差。【释义与知识】见图215。【条文条文】3.21 3.21 尾矿库挡水坝 长期或较长期挡水的尾矿坝，包括不用尾矿堆坝的主坝及尾矿库侧、后部的副坝。3.22 3.22 尾矿库安全设施 直接影响尾矿库安全的设施，包括初期坝、堆积坝、副坝、排渗设施、尾矿库排水设施、尾矿库观测设施及其他影响尾矿库安全的设施。3.23 3.23 尾矿工指从事尾矿库放矿、筑坝、排洪和排渗设施操作的专职作业人员。4 4 尾矿库等别及构筑物级别4.1 4.1 尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表1确定。当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库失事将使下游城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。等等等等 别别别别 全库容全库容全库容全库容V V（万（万（万（万m3m3）坝高坝高坝高坝高H H（mm）一一 二等库具备提高等别条件者二等库具备提高等别条件者 二二三三四四五五 V10000V100001000V1000V1000010000100V100V10001000V V100 100 H100H10060H60H10010030H30H6060H H3030 尾矿库等别尾矿库等别 表表1【释义与知识】尾矿库的等别从高到低分为五等。设计规范对等别不同的尾矿库采用的防洪标准和坝体安全系数也是不同的。一等最高，五等最低。尾矿库失事造成灾害的大小与库内尾矿量的多少以及尾矿坝的高矮成正比。尾矿库使用的特点是尾矿量由少到多，尾矿坝由矮到高，在不同使用期失事，造成危害的严重程度是不同的。因此，同一个尾矿库在整个生产期间根据库容和坝高划分为不同的等别应是合理的；再者，尾矿库使用过程中，初期调洪能力较小，后期调洪能力较大，同一个尾矿库初期按低等别设计，中期及后期逐渐将等别提高，这样一次建成的排洪构筑物就能适应各使用期的防洪要求，设计更加经济合理。根据上述原则，我国现行设计规范允许对同一个尾矿库在生产期间采用不同的尾矿库等别进行设计【条文条文】4.2 4.2 尾矿库构筑物的级别根据尾矿库等别及其重要性按表2确定。尾矿库等别尾矿库等别尾矿库等别尾矿库等别 构筑物的级别构筑物的级别构筑物的级别构筑物的级别 主要构筑物主要构筑物主要构筑物主要构筑物 次要构筑物次要构筑物次要构筑物次要构筑物 临时构筑物临时构筑物临时构筑物临时构筑物 一一1 13 34 4二二2 23 34 4三三3 35 55 5四四4 45 55 5五五5 55 55 5尾矿库构筑物的级别尾矿库构筑物的级别 表表2注：主要构筑物指尾矿坝、库内排水构筑物等失事后难以修复的构筑物；次要构筑物指失事后不致造成下游灾害或对尾矿库安全影响不大并易于修复的构筑物；临时构筑物指尾矿库施工期临时使用的构筑物。【释义与知识】尾矿库构筑物的结构型式（土石坝、堆石坝、混凝土坝、砖石结构、钢筋混凝土结构、钢结构等）很多，结构设计时，首先要确定该构筑物的级别。各种结构设计规范对不同级别的构筑物采用不同的安全系数。第三节第三节第三节第三节 尾矿库排洪设施尾矿库排洪设施尾矿库排洪设施尾矿库排洪设施【释义与知识】在在“3.22 尾矿库安全设施”中，除了在第二节已介绍过的初期坝、堆积坝和副坝外，还有尾矿库排洪设施、排渗设施和观测设施等。现将排洪设施的基础知识介绍如下：1、排洪构筑物的类型及其特点 尾矿库库内排洪构筑物通常由进水构筑物和输水构筑物两部分组成。尾矿坝下游坡面的洪水用排水沟排除。排洪构筑物型式的选择，应根据尾矿库排水量的大小、尾矿库地形、地质条件、使用要求以及施工条件等因素，经技术经济比较确定。1、进水构筑物 进水构筑物的基本型式有排水井、排水斜槽、溢洪道以及山坡截洪沟等。排水井是最常用的进水构筑物。有窗口式、框架式、井圈叠装式和砌块式等型式，见图216。窗口式排水井整体性好，堵孔简单。但进水量小，未能充分发挥井筒的作用。早期应用较多。框架式排水井由现浇梁柱构成框架，用预制薄拱板逐层加高。结构合理，进水量大，操作也较简便。从六十年代后期起，广泛采用。叠圈式和砌块式等型式排水井分别用预制拱板和预制砌块逐层加高。虽能充分发挥井筒的进水作用，但加高操作要求位置准确性较高，整体性差些，应用不多。图图216 排水井类型排水井类型 排水斜槽既是进水构筑物，又是输水构筑物。随着库水位的升高，进水口的位置不断向上移动。它没有复杂的排水井，但毕竟进水量小，一般在排洪量较小时经常采用。溢洪道常用于一次性建库的排洪进水构筑物。为了尽量减小进水深度，往往作成宽浅式结构。山坡截洪沟也是进水构筑物兼作输水构筑物。沿全部沟长均可进水。在较陡山坡处的截洪沟易遭暴雨冲毁，管理维护工作量大。2、输水构筑物 尾矿库输水构筑物的基本型式有排水管、隧洞、斜槽、山坡截洪沟等。排水管是最常用的输水构筑物。一般埋设在库内最底部，荷载较大，一般采用钢筋混凝土管，如图217所示。斜槽的盖板采用钢筋混凝土板，槽身有钢筋混凝土和浆砌块石两种。钢筋混钢筋凝土管整体性好，承压能力高，适用于堆坝较高的尾矿库。但当净空尺寸较大时，造价偏高。浆砌块石管是用浆砌块石作为管底和侧壁，用钢筋混凝土板盖顶而成。整体性差，承压能力较低，适用于堆坝不高、排洪量不大的尾矿库。隧洞需由专门凿岩机械施工，故净空尺寸较大。它的结构稳定性好，是大、中型尾矿库常用的输水构筑物。当排洪量较大，且地质条件较好时，隧洞方案往往比较经济。图图217 排水管类型排水管类型 3、坝坡排水沟 坝坡排水沟有两类：一类是沿山坡与坝坡结合部设置浆砌块石截水沟，以防止山坡暴雨汇流冲刷坝肩。另一类是在坝体下游坡面设置纵横排水沟，将坝面的雨水导流排出坝外，以免雨水滞留在坝面造成坝面拉沟，影响坝体的安全。第四节第四节第四节第四节 尾矿库观测设施尾矿库观测设施尾矿库观测设施尾矿库观测设施【释义与知识】在在“3.22 尾矿库安全设施”中，除了在第二节已介绍过的初期坝、堆积坝和副坝外，还有尾矿库排洪设施、排渗设施和观测设施等。现将观测设施的基础知识介绍如下：尾矿库运行状态是否正常须根据尾矿库观测设施实测数据进行定量判别。尾矿库观测设施主要有库水位观测、坝体位移观测、浸润线观测、构筑物变形观测、渗流水观测等。也有少数尾矿坝曾埋设过孔隙水、坝体固结等观测设施。由于尾矿库往往远离厂区，又处于野外露天状态，范围较广。一些精密自动观测仪器易受各种天然或人为因素损坏，所以尾矿库观测设施的设置应以力求简便有效、确能及时正确指导生产管理为原则。1、库水位观测设施一项完善的尾矿库设计必须给生产管理部门提供该库在各运行期的最小调洪深度Ht、设计洪水位时的最小干滩长度Lg和最小安全超高Hc，以作为控制库水位和防洪安全检查的依据。库水位观测的目的正是根据现状库水位推测设计洪水位时的干滩长和安全超高是否满足设计的要求。但至今大多用目估的现有干滩长来推测洪水位时的干滩长，这是极不准确的。下面介绍一种简便可靠的检测法：（1）安全滩长检测法如图218所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上用皮尺量出Lg，并插上标杆a，用仪器测出a点地面标高Ha，当Ht=Ha Hs Ht 时，即认为安全滩长满足设计要求。否则，不满足。图图2-18 安全滩长检测图安全滩长检测图（2）安全超高检测法如图219中所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上用水准仪根据Hc找出b点，并插上标杆b，用仪器测出b点地面标高Hb，当Ht=Hb Hs Ht 时，即认为安全超高满足设计要求。否则，不满足。2-19 安全超高检测图安全超高检测图 对于坝前干滩坡度较大者，只要安全滩长满足要求，安全超高一般都能满足要求，而无须检测安全超高；对于坝前干滩坡度较缓者，只要安全超高满足要求，安全滩长一般都能满足要求，而无须检测安全滩长。马钢南山铁矿凹山尾矿库已使用上述方法检测了5年，为生产管理及时提供了需调控干滩的具体部位，从而使长达4公里多的堆坝滩面每临汛期都能全线满足安全要求。2、浸润线观测设施 浸润线的位置是分析尾矿坝稳定性的最重要的参数之一，因而也是判别尾矿坝安全与否的重要特征。不少尾矿坝需通过降低浸润线以增强稳定性，也必须事先了解浸润线位置的现状。因此，能否确切测出浸润线的观测设施是设计必须认真对待的一项工作。遗憾的是至今对浸润线观测设施的设计尚无统一规定和标准。尾矿坝浸润线观测设施使用最多的是在坝坡上埋设水位观测管。观测管的开孔渗水段的长度取1m左右为宜。观测管埋设深度是个关键。浅了测不到水位；深了所测得的水位往往低于实际浸润线。为此，事先必须了解设计者为确保坝体稳定所需要的浸润线深度，这从初步设计文件的坝体稳定计算剖面图中可以找到。生产过程中浸润线的位置还会受放矿水、干滩长度、雨水以及坝体逐渐升高等因素的影响，经常有些变动。因此，观测管渗水段设置在设计所需浸润线的下面11.5m处为宜。这样测得的水位比较接近实际浸润线。如果测不到水位，说明浸润线低于设计要求值，坝体安全；如果测得水位较高，说明须要采取降低浸润线的治理措施。值得一提的是，盲目将观测管的滲水段埋设很深，或将观测管从上到下都开孔渗水，这样测得的水位往往比实际浸润线低的多，使人误认为浸润线很深，坝体很安全。这是非常危险的。有些尾矿坝曾试用过内装传感器的金属测头取代观测管，使用高级绝缘导线引至室内仪表上，进行半自动或自动检测浸润线。这在技术上已不成问题，但用于尾矿坝，受到诸多因素的制约，尚未能推广。3、坝体位移观测设施 目前我国尾矿坝位移观测仍以坝体表面位移观测为主。即在坝体表面有组织地埋设一系列砼桩作为观测标点，使用水准仪和经纬仪观测坝体的垂直（沉降）和水平位移。标点的布置以能全面掌握坝体的变形状态为原则。一般可选择最大坝高剖面、地基地形变化较大的地段布置观测横断面。每个观测横断面上应在不易受到人为或天然因素损坏的地点选择几处建立观测标点，此外在坝脚下游510m范围内的地面上布置观测标点。并同时记录下其最初的标高和座标。为便于观测，还须在库外地层稳定、不受坝体变形影响的地点建立观测基点（又称工作基点）和起测基点。生产管理部门定期在工作基点安装仪器，以起测基点为标准，观测各观测标点的位移。目前由于设计规范尚未对坝体最大位移作出限量规定，当一旦发现观测的位移有异常时，应及时通报有关部门会诊分析坝体变形的发展趋势，判别坝体的安全状态，进而确定是否需要采取治理措施。4、排水构筑物的变形观测设施 较高的溢水塔（排水井）在使用初期可能受地基沉降而倾斜。用肉眼或经纬仪观测；钢筋混凝土排水管和隧洞衬砌常见的病害为露筋或裂缝。前者用肉眼检查；后者可用测缝仪测量裂缝宽度，以判断是否超标。第三章第三章 尾矿库建设尾矿库建设 第一节第一节 尾矿库勘察尾矿库勘察【条文条文】5 5 尾矿库建设5.1 5.1 尾矿库勘察5.1.1 5.1.1 尾矿库工程地质与水文地质勘察应符合有关国家及行业标准要求，查明影响尾矿库及各构筑物安全性的不利因素，并提出工程措施建议，为设计提供可靠依据。5.1.1 5.1.1 在用的上游法尾矿堆积坝的勘察应执行上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ11-86）。【释义与知识】1、尾矿库勘察的目的及重要性尾矿库勘察的主要目的概括如下：1）从地质条件方面论证所选尾矿库库址的可行性；2）为拟建的构筑物（如初期坝、排洪系统等）提供设计所需的坝材及地基土层的物理力学指标。必要时，须对地质条件不良地段提出治理措施的建议；3）对尾矿筑坝坝体进行勘察为坝体稳定性分析提供坝体土层分布及各土层的物理力学性能等基础资料。由于未经勘察或勘察深度不够的原因而造成坝体和排洪构筑物严重变形，不能正常使用，甚至垮坝的事故时有发生。可见尾矿库勘察在尾矿库建设的全过程中都是必不可少的重要一环，必须给予充分重视。2、尾矿库勘察的内容及要求 尾矿库勘察的内容及要求根据设计阶段而定。一般在尾矿库建设前期有初步设计阶段勘察和施工图设计阶段勘察之分。对于用尾矿堆坝的尾矿库，在建成运行一段时间后，还须对堆积坝体进行中期勘察。勘察任务通常由设计单位为业主代拟勘察任务书，由业主委托有相应资格的勘察单位进行勘察。（1）初步设计阶段勘察 初步设计需选几个尾矿库库址进行方案比较，勘察要求取得对这几个尾矿库库址的主要工程、水文地质条件进行评价的资料，对能影响场地取舍的不良地质问题作出明确的结论，以作为选定库址的依据。勘察的主要内容如下：可致滑动的软弱土层的分布，地质岩性构成，断裂破碎带的宽度及其岩性特征；滑坡、崩坍、岩溶渗漏、人工洞穴等不良地质现象对场地的影响程度，地震等级；透水层的分布情况、性质及埋藏条件，地下水的类型、动态及对砼的侵蚀性；，对场地的工程水文地质评价等。（2）施工图设计阶段勘察 施工图设计阶段要求针对已选定的库址取得建（构）筑物地基的稳定性、渗透性、压缩性等方面的资料，以作为建（构）筑物的设计依据。勘察的主要内容如下：1）尾矿库：在初步设计阶段勘察基础上进一步深化。特别是对被水淹没后可能不稳定的地段，应提供土层的物理力学指标，并提出防治措施的建议。2）尾矿坝：在设计的尾矿坝坝基及其影响范围内进行详勘，提供坝址工程地质纵、横剖面图和钻探点的工程地质柱状图。对坝基各土层都要做原位测试以及取样实验，提供物理力学及渗透性指标；并根据设计要求提供初期坝筑坝材料的开采位置、数量及坝材性能。3）排洪系统：根据设计的排洪系统布置，沿线进行详勘。提供沿线工程地质纵剖面图及钻孔柱状图。提供各构筑物下卧土层的物理力学性能。对不良地质地段提出防治建议。4）尾矿输送管槽：一般应提供沿线的工程地质描述；遇到较大的管桥桥墩或固定支墩，还应提供其地基的强度及压缩性指标。（3）堆积坝的中期勘察 对于新建的尾矿库，在初步设计中尾矿堆坝稳定性只能参考类似尾矿堆坝的指标进行分析。待正式投产一段时间后，应通过尾矿堆坝的中期勘察的资料复核验证尾矿堆坝的稳定性。勘察要求：1）查明尾矿堆积体的组成、密实程度和沉积条件2）查明尾矿堆积体的物理力学性质：3）查明尾矿堆积体在勘察期间浸润线的位置；4）查明影响稳定性的不利因素，并提出相应的工程治理措施方案。最后必须提醒，尾矿堆坝在矿山企业既是一项大型特种构筑物，又是一个重最后必须提醒，尾矿堆坝在矿山企业既是一项大型特种构筑物，又是一个重大危险源。为此，我国于大危险源。为此，我国于1987年专门颁发了年专门颁发了上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ 1186）供勘察部门试行。供勘察部门试行。2001年和年和2004年相继颁布的年相继颁布的岩土工程勘察岩土工程勘察规范（规范（GB500212001）、岩土工程勘察技术规范（岩土工程勘察技术规范（YS52022004）都都对尾矿坝的勘察作了一些修订和补充。由于尾矿堆积坝勘察的技术难度相当高，必对尾矿坝的勘察作了一些修订和补充。由于尾矿堆积坝勘察的技术难度相当高，必须由对尾矿堆坝有勘察经验的勘察单位承担。须由对尾矿堆坝有勘察经验的勘察单位承担。第二节第二节第二节第二节 尾矿库设计尾矿库设计尾矿库设计尾矿库设计【条文条文】5.2 尾矿库设计5.2.1 尾矿库库址选择应遵守下列原则：a）不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地核弹头型居民区上游；b）不应位于全国和省重点保护名胜古迹的上游；c）应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；d）不应位于有开采价值的矿床下面；e）汇水面积小、有足够的库容和初、终期库长。【释义与知识】尾矿库库址的选择应有两个或两个以上库址方案，经技术经济比较综合确定。原则a）和b）是为了尽量减少尾矿库一旦失事对下游造成特大灾害。此外，为了尽量减少细粒尾矿的扬尘及尾矿水的气味对人群的环境影响，库址宜选在大居民区及厂区最大频率风向的的下风侧；原则c）、d）和e）中的“汇水面积要小”是为了降低基投资。此外，为了降低运营费，库址一般应离选厂较近、尾矿输送能自流或扬程小。原则e）中的“有足够的库容”是要求能容纳选矿厂在设计服务期限内所产出的全部尾矿量。如果需要两座或多座尾矿库储存全部尾矿，应在初步设计期间作出统一考虑和长远规划；原则e）