尾礦庫設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1、尾礦庫設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介一、尾礦庫的基本系統(tǒng)尾礦庫一般由尾礦堆存系統(tǒng)、尾礦庫排洪系統(tǒng)、尾礦庫回水系統(tǒng)等幾部分組成。1. 尾礦堆存系統(tǒng)該系統(tǒng)一般包括壩上放礦管道、尾礦初期壩、尾礦后期壩、浸潤(rùn)線觀測(cè)、位移觀測(cè)以及排滲設(shè)施等。2. 尾礦庫排洪系統(tǒng)該系統(tǒng)一般包括截洪溝、溢洪道、排水井、排水管、排水隧洞等構(gòu)筑物。3. 尾礦回水系統(tǒng)該系統(tǒng)大多利用庫內(nèi)排洪井、管將澄清水引入下游回水泵站，再揚(yáng)至高位水池。也有在庫內(nèi)水面邊緣設(shè)置活動(dòng)泵站直接抽取澄清水，揚(yáng)至高位水池。二、尾礦庫的功能1. 保護(hù)環(huán)境選礦廠產(chǎn)生的尾礦不僅數(shù)量大，顆粒細(xì)，且尾礦水中往往含有多種藥劑，如不加處理，則必造成選廠周圍環(huán)境嚴(yán)重污染。將尾礦妥善貯存在尾礦庫

2、內(nèi)，尾礦水在庫內(nèi)澄清后回收循環(huán)利用，可有效地保護(hù)環(huán)境。2. 充分利用水資源選礦廠生產(chǎn)是用水大戶，通常每處理一噸原礦需用水46噸；有些重力選礦甚至高達(dá)1020噸。這些水隨尾礦排入尾礦庫內(nèi)，經(jīng)過澄清和自然凈化后，大部分的水可供選礦生產(chǎn)重復(fù)利用，起到平衡枯水季節(jié)水源不足的供水補(bǔ)給作用。一般回水利用率達(dá)7090。3. 保護(hù)礦產(chǎn)資源有些尾礦還含有大量有用礦物成份，甚至是稀有和貴重金屬成份，由于種種原因，一時(shí)無法全部選凈，將其暫貯存于尾礦庫中，可待將來再進(jìn)行回收利用。三、尾礦庫的重要性1. 尾礦庫是礦山選礦廠生產(chǎn)不可缺少的設(shè)施環(huán)境保護(hù)是我國一項(xiàng)基本國策。尾礦庫是礦山企業(yè)最大的環(huán)境保護(hù)工程項(xiàng)目。隨著全國人民

3、生活水平的提高。國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，即使在人煙稀少的偏遠(yuǎn)山區(qū)，也嚴(yán)禁將尾礦向江、河、湖、海沙漠及草原等處任意排放。一個(gè)礦山的選礦廠只要有尾礦產(chǎn)生，就必須建有尾礦庫。所以說尾礦庫是礦山選礦廠生產(chǎn)必不可少的組成部分。2. 尾礦庫基建投資及運(yùn)行費(fèi)用巨大尾礦庫的基建投資一般約占礦山建設(shè)總投資的10以上，占選礦廠投資的20左右，有的幾乎接近甚至超過選礦廠投資。尾礦設(shè)施的運(yùn)行成本也較高，有些礦山尾礦設(shè)施運(yùn)行成本占選礦廠生產(chǎn)成本的30以上。為了減少運(yùn)行費(fèi)，有些礦山的選礦廠廠址取決于尾礦庫的位置。近年來，由于征購?fù)恋睾桶徇w農(nóng)戶越發(fā)困難，建設(shè)尾礦庫的費(fèi)用更高?？梢娢驳V庫在礦山建設(shè)中的地位是不同一般的

4、。3. 尾礦庫是礦山企業(yè)生產(chǎn)最大的危險(xiǎn)源尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。在長(zhǎng)達(dá)十多年甚至數(shù)十的期間里，各種天然的（雨水、地震、鼠洞等）和人為的（管理不善、工農(nóng)關(guān)系不協(xié)調(diào)等）不利因素時(shí)時(shí)刻刻或周期性地威脅著它的安全。事實(shí)一再表明，尾礦庫一旦失事，將給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的災(zāi)害和損失。以上幾方面足以說明尾礦庫在礦山生產(chǎn)中的重要性。尾礦庫的安全問題一直受到社會(huì)和政府的高度重視。一、尾 礦 庫（一）選擇庫址的基本原則正確選擇尾礦庫庫址極為重要。設(shè)計(jì)時(shí)一般須選擇多個(gè)庫址，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定。尋找?guī)熘窇?yīng)綜合考慮下列原則：（1）一個(gè)尾礦庫的庫容力求能容納全部生產(chǎn)年限的尾礦量

5、。如確有困難，其服務(wù)年限以不少于五年為宜。（2）庫址離選礦廠要近，最好位于選廠的下游方向?？墒刮驳V輸送距離縮短，揚(yáng)程小，且可減少對(duì)選廠的不利影響。（3）盡量位于大的居民區(qū)、水源地、水產(chǎn)基地及重點(diǎn)保護(hù)的名勝古跡的下游方向。（4）盡量不占或少占農(nóng)田，不遷或少遷村莊；（5）未經(jīng)技術(shù)論證，不宜位于有開采價(jià)值的礦床上部。（6）庫區(qū)匯水面積要小，縱深要長(zhǎng)，縱坡要緩。可減小排洪系統(tǒng)的規(guī)模。（7）庫區(qū)口部要小，“肚子”要大?？墒钩跗趬喂こ塘啃?，庫容大。（8）盡量避免位于有不良地質(zhì)現(xiàn)象的地區(qū)，以減少處理費(fèi)用。（二）尾礦庫的類型及其特點(diǎn)1. 山谷型尾礦庫山谷型尾礦庫是在山谷谷口處筑壩形成的尾礦庫，如圖11所示。它

6、的特點(diǎn)是初期壩相對(duì)較短，壩體工程量較?。缓笃谖驳V堆壩相對(duì)較易管理和維護(hù)，當(dāng)堆壩較高時(shí)，可獲得較大的庫容；庫區(qū)縱深較長(zhǎng)，澄清距離及干灘長(zhǎng)度易于滿足設(shè)計(jì)要求；但匯水面積較大，排水設(shè)施工程量大。我國大中型尾礦庫大多屬于這種類型的尾礦庫。 11 山谷型尾礦庫2. 傍山型尾礦庫傍山型尾礦庫是在山坡腳下依山筑壩所圍成的尾礦庫，如圖12所示。它的特點(diǎn)是初期壩相對(duì)較長(zhǎng)，初期壩和后期尾礦堆壩工程量較大；由于庫區(qū)縱深較短，澄清距離及干灘長(zhǎng)度受到限制，后期堆壩高度一般不太高，故庫容較??；匯水面積雖小，但調(diào)洪能力較小，排洪設(shè)施的進(jìn)水構(gòu)筑物較大；由于尾礦水的澄清條件和防洪控制條件較差。管理、維護(hù)相對(duì)比較復(fù)雜。

7、國內(nèi)低山丘陵地區(qū)的尾礦庫大多屬于這種類型。圖12 傍山型尾礦庫3. 平地型尾礦庫平地型尾礦庫是在平地四面筑壩圍成的尾礦庫，如圖1-3所示。其特點(diǎn)是初期壩和后期尾礦堆壩工程量最大，維護(hù)管理比較麻煩；由于周邊堆壩，庫區(qū)面積越來越小，尾礦沉積灘坡度越來越緩，因而澄清距離、干灘長(zhǎng)度以及調(diào)洪能力都隨之減少，堆壩高度受到限制，一般不高；但匯水面積小，排水構(gòu)筑物相對(duì)較??；國內(nèi)平原或沙漠地區(qū)多采用這類尾礦庫。例如金川、包鋼和山東省一些金礦的尾礦庫。圖13 平地型尾礦庫4. 截河型尾礦庫截河型尾礦庫是截取一段河床，在其上、下游兩端分別筑壩行成的尾礦庫，如圖14所示。有的在寬淺式河床上留出一定的流水寬度，三面筑壩

8、圍成尾礦庫，也屬此類。它的特點(diǎn)是不占農(nóng)田；庫區(qū)匯水面積不太大，但庫外上游的匯水面積通常很大，庫內(nèi)和庫上游都要設(shè)置排水系統(tǒng)，配置較復(fù)雜，規(guī)模龐大。這種類型的尾礦庫維護(hù)管理比較復(fù)雜。國內(nèi)采用者不多。 圖14 截河型尾礦庫（三）尾礦庫的庫容及性能曲線1. 尾礦庫的庫容組成尾礦庫的庫容有全庫容、總庫容和有效庫容之分。用圖1-5來解釋其間的區(qū)別，該圖為尾礦庫典型斷面示意圖。（1）空余庫容（V1）。指水平面AA與BB之間的庫容，它是為確保設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩體安全超高或安全灘長(zhǎng)的空間容積，是不允許占用的，故又稱安全庫容。（2）調(diào)洪庫容（V2）。指水平面BB和CC之間的庫容，它是在暴雨期間用以調(diào)洪的庫容

9、。是設(shè)計(jì)確保最高洪水位不致超過BB水平面所需的庫容，因此，這部分庫容在非雨季一般不許占用，雨季絕對(duì)不許占用。（3）蓄水庫容（V3）。指水平面CC和DD之間的庫容，供礦山生產(chǎn)水源緊張時(shí)使用，一般的尾礦庫不具備蓄水條件時(shí)，此值為零，CC和DD重合。（4）澄清庫容（V4）。指水平面DD和灘面DE之間的庫容，它是保證正常生產(chǎn)時(shí)水量平衡和溢流水水質(zhì)得以澄清的最低水位所占用的庫容，俗稱死庫容。（5）有效庫容（V5）。是指灘面ABCDE以下沉積尾礦以及懸浮狀礦泥所占用的容積。它是尾礦庫實(shí)際可容納尾礦的庫容，按式1-1算得：V5=W /d 1-1式中，V5為有效庫容，m3;W為設(shè)計(jì)根據(jù)選礦廠全部生產(chǎn)期限內(nèi)產(chǎn)出

10、的尾礦總量，t；d為尾礦平均堆積干密度，tm3。 圖15 尾礦庫的庫容組成H1某一壩頂標(biāo)高，對(duì)應(yīng)的水平面為AA；H2洪水水位，對(duì)應(yīng)的水平面為BB；H3蓄水水位，對(duì)應(yīng)的水平面為CC；H4正常生產(chǎn)的最低水位，亦可稱之為死水位，對(duì)應(yīng)的水平面為DD。該水位由最小澄清距離確定；DE細(xì)顆粒尾礦沉積灘面及礦泥懸浮層面。（6）尾礦庫的全庫容（V ）。指某壩頂標(biāo)高時(shí)的各種庫容之和，可用式1-2表示：V=V1+V2+V3+V4+V5 1-2（7）尾礦庫的總庫容。指尾礦堆至最終設(shè)計(jì)壩頂標(biāo)高時(shí)的全庫容。2. 尾礦庫的性能曲線尾礦庫的庫面面積、全庫容、有效庫容和匯水面積都將隨壩體堆積高度的變化而變化。為了清楚

11、地表示出不同堆壩高度時(shí)的具體數(shù)值，可繪制出尾礦庫的性能曲線，如圖1-6所示。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)全庫容曲線確定各使用期的尾礦庫等別；生產(chǎn)部門可根據(jù)有效庫容曲線推算各年壩頂所達(dá)標(biāo)高，以便制定各年尾礦壩筑壩生產(chǎn)計(jì)劃；設(shè)計(jì)者根據(jù)匯水面積曲線進(jìn)行各使用期尾礦庫排洪驗(yàn)算。  圖16 尾礦庫的性能曲線曲線H-Fm是高程-庫面面積曲線；曲線H-Vq是高程-全庫容曲線；曲線H-Fy是高程-有效庫容曲線；曲線H-Fh是高程-匯水面積曲線。（四）尾礦庫等別的劃分標(biāo)準(zhǔn)尾礦庫各生產(chǎn)期的設(shè)計(jì)等別應(yīng)根據(jù)該期的全庫容和壩高分別按表11進(jìn)行確定。當(dāng)兩者的等差為一等時(shí)，以高者為準(zhǔn)；當(dāng)?shù)炔畲笥谝坏葧r(shí)，按高者降低一等

12、。如果尾礦庫失事后會(huì)使下游重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或重要鐵路干線遭受嚴(yán)重災(zāi)害者，其設(shè)計(jì)等別可提高一等。表11 尾礦庫等別劃分表尾礦庫級(jí)別全庫容V（萬m3）壩高H（m）一二等庫具備提高等別條件者二V10000H100三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H30尾礦庫失事造成災(zāi)害的大小與庫內(nèi)尾礦量的多少以及尾礦壩的高矮成正比。尾礦庫使用的特點(diǎn)是尾礦量由少到多，尾礦壩由矮到高，在不同使用期失事，造成危害的嚴(yán)重程度是不同的。因此，同一個(gè)尾礦庫在整個(gè)生產(chǎn)期間根據(jù)庫容和壩高劃分為不同的等別是合理的；再者，尾礦庫使用過程中，初期調(diào)洪能力較小，后期調(diào)洪能力較大，同一個(gè)尾礦庫初期按低

13、等別設(shè)計(jì)，中期及后期逐漸將等別提高，這樣一次建成的排洪構(gòu)筑物就能兼顧各使用期的防洪要求，設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。因此，我國制定的設(shè)計(jì)規(guī)范允許按上述原則劃分尾礦庫等別。二、尾礦壩尾礦壩是尾礦庫用來攔擋尾礦和水的圍護(hù)構(gòu)筑物。一般尾礦壩是由初期壩（又稱基礎(chǔ)壩）和后期壩（又稱尾礦堆壩）組成。只有當(dāng)尾礦顆粒極細(xì)，無法用尾礦堆壩者，才采用類似建水壩（即無后期壩）的形式貯存全部尾礦，習(xí)慣稱之為一次建壩。（一）初期壩的類型及其特點(diǎn)在礦山主體工程基建期間，同時(shí)在尾礦壩址用土、石等材料修筑成的壩體稱為尾礦庫的初期壩，用以容納選礦廠生產(chǎn)初期0.51年排出的尾礦量，并作為后期壩的支撐及排滲棱體。初期壩的壩型可分為不透水壩和

14、透水壩。不透水初期壩用透水性較小的材料筑成的初期壩。因其透水性遠(yuǎn)小于庫內(nèi)尾礦的透水性，不利于庫內(nèi)沉積尾礦的排水固結(jié)。當(dāng)尾礦堆高后，浸潤(rùn)線往往從初期壩壩頂以上的子壩壩腳或壩坡逸出，造成壩面沼澤化，不利于壩體的穩(wěn)定性。這種壩型適用于不用尾礦筑壩或因環(huán)保要求不允許向庫下游排放尾礦水的尾礦庫。透水初期壩用透水性較好的材料筑成的初期壩。因其透水性大于庫內(nèi)尾礦的透水性，可加快庫內(nèi)沉積尾礦的排水固結(jié)，并可降低壩體浸潤(rùn)線，因而有利于提高壩體的穩(wěn)定性。這種壩型是初期壩比較理想的壩型。透水初期壩的主要壩型有堆石壩或在各種不透水壩體上游坡面設(shè)置排滲通道的壩型。初期壩具體有以下幾種壩型：1. 均質(zhì)土壩均質(zhì)土壩是用粘土

15、、粉質(zhì)粘土或風(fēng)化土料筑成的壩，如圖17所示，它像水壩一樣，屬典型的不透水壩型。在壩的外坡腳設(shè)有毛石堆成的排水棱體，以加強(qiáng)排滲，降低壩體浸潤(rùn)線。該壩型對(duì)壩基工程地質(zhì)條件要求不高，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。在早期或缺少石材地區(qū)應(yīng)用較多。 圖17 不透水均質(zhì)土壩若在均質(zhì)土壩內(nèi)坡面和壩底面鋪筑可靠的排滲層，如圖18所示，使尾礦堆積壩內(nèi)的滲水通過此排滲層排到壩外。這樣，便成了適用于尾礦堆壩要求的透水土壩。 圖18 透水均質(zhì)土壩2. 透水堆石壩用毛石堆筑成的壩，如圖19所示。在壩的上游坡面用砂礫料或土工布鋪設(shè)反濾層，其作用是有效地降低后期壩的浸潤(rùn)線。由于它對(duì)后期壩的穩(wěn)定有利，且施工簡(jiǎn)便，成為

16、廿世紀(jì)60年代以后廣泛采用的初期壩型。圖19 用毛石堆筑成透水堆石壩該壩型對(duì)壩基工程地質(zhì)條件要求也不高。當(dāng)質(zhì)量較好的石料數(shù)量不足時(shí)，也可采用一部分較差的砂石料來筑壩。即將質(zhì)量較好的石料鋪筑在壩體底部及上游坡一側(cè)（浸水飽和部位），而將質(zhì)量較差的砂石料鋪筑在壩體的次要部位，如圖表110所示。表110 用砂石堆筑成透水堆石壩3. 廢石壩用采礦場(chǎng)剝離的廢石筑壩，有兩種情況：當(dāng)廢石質(zhì)量符合強(qiáng)度和塊度要求時(shí)，可按正常堆石壩要求筑壩；另一種是結(jié)合采場(chǎng)廢石排放筑壩，廢石不經(jīng)挑選，用汽車或輕便軌道直接上壩卸料，下游壩坡為廢石的自然安息角，為安全計(jì)，壩頂寬度較大，圖111所示。在上游坡面應(yīng)設(shè)置砂礫料或土工布做成的

17、反濾層，以防止壩體土顆粒透過堆石而流失。圖111 廢石壩4. 砌石壩用塊石或條石砌成的壩。這種壩型的壩體強(qiáng)度較高，壩坡可做得比較陡，能節(jié)省筑壩材料，但造價(jià)較高?？捎糜诟叨炔淮蟮奈驳V壩，但對(duì)壩基的工程地質(zhì)條件要求較高，壩基最好是基巖，以免壩體產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致壩體產(chǎn)生裂縫。5. 混凝土壩用混凝土澆筑成的壩。這種壩型的壩體整體性好，強(qiáng)度高，因而壩坡可做得很陡，筑壩工程量比其他壩型都小，但工程造價(jià)高，對(duì)壩基條件要求高，采用者比較少。（二）初期壩的構(gòu)造1. 壩頂寬度為了滿足敷設(shè)尾礦輸送主管、放礦支管和向尾礦庫內(nèi)排放尾礦操作的要求，初期壩壩頂應(yīng)具有一定的寬度。一般情況下壩頂寬度不宜小于表12所列數(shù)值。

18、當(dāng)壩頂需要行車時(shí)，還應(yīng)按行車的要求確定。生產(chǎn)中應(yīng)確保壩頂寬度不被侵占。表12初期壩壩頂最小寬度壩高（m）壩頂最小寬度（m）102.510203.020303.5304.02. 壩坡壩的內(nèi)、外坡坡比的確定，應(yīng)通過壩坡穩(wěn)定性計(jì)算來確定。土壩的下游坡面上應(yīng)種植草皮護(hù)坡，堆石壩的下游坡面應(yīng)干砌大塊石護(hù)面。3. 馬道當(dāng)壩的高度較高時(shí)，壩體下游坡每隔1015米高度設(shè)置一寬度為12米的馬道，以利壩體的穩(wěn)定，方便操作管理。4. 排水棱體為排出土壩壩體內(nèi)的滲水和保護(hù)壩體外坡腳，在土壩外坡腳處設(shè)置毛石堆成的排水棱體。排水棱體的高度為初期壩壩高的1/51/3，頂寬為1.52.0米，邊坡坡比為1111.5。5. 反濾

19、層為防止?jié)B透水將尾礦或土等細(xì)顆粒物料通過堆石體帶出壩外，在土壩壩體與排水棱體接觸面處以及堆石壩的上游坡面處或與非基巖的接觸面處都須設(shè)置反濾層。早期的反濾層采用砂、礫料或卵石等組成，由細(xì)到粗順?biāo)鞣较蚍笤O(shè)。反濾層上再用毛石護(hù)面。因?qū)Ω鲗游锪系募?jí)配、層厚和施工要求很嚴(yán)格，反濾層的施工質(zhì)量要求較高。現(xiàn)在普遍采用土工布（又稱無紡?fù)凉た椢铮┳鞣礊V層。在土工布的上下用粒徑符合要求的碎石作過濾層，并用毛石護(hù)面。土工布作反濾層施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量易保證，使用效果好，造價(jià)也不高。（三）后期壩的類型及其特點(diǎn)選礦廠投產(chǎn)后，在生產(chǎn)過程中隨著尾礦的不斷排入尾礦庫，在初期壩壩頂以上用尾砂逐層加高筑成的小壩體，稱之為子壩。子壩用

20、以形成新的庫容，并在其上敷設(shè)放礦主管和放礦支管，以便繼續(xù)向庫內(nèi)排放尾礦。子壩連同子壩壩前的尾礦沉積體統(tǒng)稱為后期壩（也稱尾礦堆積壩）。可見后期壩除下游坡面有明確的邊界外，沒有明確的內(nèi)坡面分界線。也可認(rèn)為沉積灘面即為其上游坡面。根據(jù)其筑壩方式可分為下列幾種基本類型：1. 上游式尾礦筑壩上游式筑壩的特點(diǎn)是子壩中心線位置不斷向初期壩上游方向移升，壩體由流動(dòng)的礦漿自然沉積而成，如圖112所示。受排礦方式的影響，往往含細(xì)粒夾層較多，滲透性能較差，浸潤(rùn)線位置較高，故壩體穩(wěn)定性較差。但它具有筑壩工藝簡(jiǎn)單，管理相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)營費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)庫址地形沒有太特別的要求，所以國內(nèi)外均普遍采用。圖112 上游式尾礦

21、筑壩1-初級(jí)壩； 2-子壩 2. 下游式尾礦筑壩下游式尾礦筑壩是用水力旋流器將尾礦分級(jí)，溢流部分（細(xì)粒尾礦）排向初期壩上游方向沉積；底流部分（粗粒尾礦）排向初期壩下游方向沉積。其特點(diǎn)是子壩中心線位置不斷向初期壩下游方向移升，如圖1-13所示。由于壩體尾礦顆粒粗，抗剪強(qiáng)度高，滲透性能較好，浸潤(rùn)線位置較低，故壩體穩(wěn)定性較好。但分級(jí)設(shè)施費(fèi)用較高，且只實(shí)用于顆粒較粗的原尾礦，又要有比較狹窄的壩址地點(diǎn)。國外使用較多，國內(nèi)使用尚少見。圖113 下游式尾礦筑壩1-初級(jí)壩； 2-子壩3. 中線式尾礦筑壩中線式尾礦筑壩工藝與下游式尾礦筑壩類似，但壩頂中心線位置始終不變。如圖114所示。其優(yōu)缺點(diǎn)介于上游式與下游式

22、之間。圖114 中線式尾礦筑壩1-初級(jí)壩； 2-子壩4. 濃縮錐式尾礦筑壩濃縮錐式尾礦筑壩是將濃度55%以上的濃縮尾礦用管道輸送到堆存場(chǎng)地的某個(gè)點(diǎn)集中排放，沉積的尾礦自然行成錐形堆體，堆體表面坡度一般只有5%6%。占地面積較大，且需高效濃縮設(shè)施。所有型式的后期壩下游坡的坡度均須通過穩(wěn)定性分析確定。（四）尾礦壩穩(wěn)定性分析簡(jiǎn)介尾礦壩穩(wěn)定分析主要指抗滑穩(wěn)定、滲透穩(wěn)定和液化穩(wěn)定的分析。1. 抗滑穩(wěn)定分析抗滑穩(wěn)定分析是研究尾礦壩（包括初期壩和后期壩）的下游壩坡抵抗滑動(dòng)破壞的能力的問題。設(shè)計(jì)一般要通過計(jì)算給出定量的評(píng)價(jià)。計(jì)算之前，先要擬定計(jì)算剖面。后期壩壩坡憑經(jīng)驗(yàn)假定；浸潤(rùn)線位置由滲流分析確定；壩基土層的

23、物理力學(xué)指標(biāo)通過工程地質(zhì)勘察確定；后期壩的物理力學(xué)指標(biāo)可參照類似尾礦的指標(biāo)確定，有條件者應(yīng)在老尾礦壩上勘察確定。計(jì)算時(shí)，假定多個(gè)滑動(dòng)面，根據(jù)滑動(dòng)體的受力狀態(tài)，求出滑動(dòng)力和抗滑力。用滑動(dòng)力與滑動(dòng)力之比值作為抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)。設(shè)計(jì)的作用就是要采取多種措施，確保最小的安全系數(shù)不小于設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。我國現(xiàn)行選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范（ZBJ1-90）規(guī)定：尾礦壩壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不得小于表1-3的數(shù)值。影響尾礦壩穩(wěn)定性的因素很多。一般情況下，尾礦堆積的高度越高、下游坡坡度越陡、壩體內(nèi)浸潤(rùn)線的位置越淺、庫內(nèi)的水位越高、壩基和壩體土料的抗剪強(qiáng)度越低，抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)就越??；反之安全系數(shù)就越大。表1-

24、3尾礦壩壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)值運(yùn)行情況壩的級(jí)別12345正常運(yùn)行1.301.251.201.15洪水運(yùn)行1.201.151.101.05特殊運(yùn)行1.101.051.051.00注：表中“正常運(yùn)行”是指尾礦庫水位處于正常生產(chǎn)水位時(shí)的運(yùn)行情況；“洪水運(yùn)行”是指尾礦庫水位處于最高洪水位時(shí)的運(yùn)行情況；“特殊運(yùn)行”是指尾礦庫水位處于最高洪水位時(shí)，又遇到設(shè)計(jì)烈度的地震情況下運(yùn)行。2. 滲透穩(wěn)定分析尾礦水在壩體、壩肩和壩基土中受重力作用總是由高處向低處滲透流動(dòng)，簡(jiǎn)稱滲流。在庫水位一定時(shí)，壩體橫剖面上穩(wěn)定滲流的自由水面線（或滲流頂面線）叫浸潤(rùn)線。由于滲流受到土粒的阻力，浸潤(rùn)線就產(chǎn)生水力坡降，稱為滲透坡降，

25、以IS表示。滲透坡降越大，對(duì)土粒的壓力就越大。使土體開始產(chǎn)生不允許的流土、管涌等變形的滲透坡降稱為臨界坡降，以IL表示。尾礦壩滲流分析的任務(wù)之一是確定浸潤(rùn)線的位置，從而判斷浸潤(rùn)線在壩體下游坡面逸出部位的滲透坡降是否超過臨界坡降。滲透穩(wěn)定的安全系數(shù)K由下式表示：K=IL/IS 1-3現(xiàn)行尾礦設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)K值尚無具體規(guī)定，一般可根據(jù)壩的級(jí)別將K值限制在22.5之間為宜。由于尾礦壩是一個(gè)特別復(fù)雜的非均質(zhì)體，目前尾礦壩滲流研究成果還難以準(zhǔn)確確定浸潤(rùn)線的位置。因此，設(shè)計(jì)為安全計(jì)，對(duì)級(jí)別較高的尾礦壩結(jié)合抗滑穩(wěn)定的需要，大多采取措施使浸潤(rùn)線不致在坡面逸出；對(duì)級(jí)別較低的尾礦壩可在逸出部位采取貼坡反濾加以保護(hù)。

26、3. 液化穩(wěn)定分析所謂液化就是飽和砂土在振動(dòng)作用下抗剪強(qiáng)度驟然下降為零而成為粘滯液體的現(xiàn)象。尾礦壩在大地震時(shí)可能發(fā)生液化，如果這種液化發(fā)生在壩體下游坡部位，則會(huì)引起邊坡坍塌，危害甚大。即使不坍塌，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)也大大降低。尾礦壩的抗震計(jì)算（即液化穩(wěn)定分析）包括地震液化分析和穩(wěn)定分析。我國現(xiàn)行構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：地震設(shè)防烈度為6度地區(qū)的尾礦壩可不進(jìn)行抗震計(jì)算，但應(yīng)滿足抗震構(gòu)造和工程措施要求，具體構(gòu)造和要求見規(guī)范；6度和7度時(shí)，可采用上游式筑壩，經(jīng)論證可行時(shí)，也可采用上游式筑壩工藝；8度和9度時(shí)，宜采用中線式或下游式筑壩工藝。三級(jí)及以下尾礦壩的液化分析可采用一維簡(jiǎn)化動(dòng)力法計(jì)算；一級(jí)和二級(jí)尾

27、礦壩，應(yīng)采用二維時(shí)程法進(jìn)行計(jì)算分析。尾礦壩的穩(wěn)定分析可按圓弧滑動(dòng)面的規(guī)定計(jì)算。尾礦壩的地震穩(wěn)定性最小安全系數(shù)值應(yīng)符合表1-4的規(guī)定。表1-4 地震穩(wěn)定性最小安全系數(shù)值效應(yīng)組合壩的等級(jí) 二級(jí)三級(jí)四、五級(jí)組合I1.151.101.05組合II1.051.051.00                           注：

28、組合I：自重作用效應(yīng)、正常水位的滲透壓力、地震作用效應(yīng)和地震動(dòng)引起的孔隙水壓力；組合II：自重作用效應(yīng)、設(shè)計(jì)洪水位的滲透壓力、地震作用效應(yīng)和地震動(dòng)引起的孔隙水壓力。三、尾礦庫排洪系統(tǒng)（一）排洪系統(tǒng)布置的原則尾礦庫設(shè)置排洪系統(tǒng)的作用有二：一是為了及時(shí)排除庫內(nèi)暴雨；二是兼作回收庫內(nèi)尾礦澄清水用。對(duì)于一次建壩的尾礦庫，可在壩頂一端的山坡上開挖溢洪道排洪。其形式與水庫的溢洪道相類似。對(duì)于非一次建壩的尾礦庫，排洪系統(tǒng)應(yīng)靠尾礦庫一側(cè)山坡進(jìn)行布置。選線應(yīng)力求短直；地基的工程地質(zhì)條件應(yīng)盡量均勻，最好無斷層、破碎帶、滑坡帶及軟弱巖層。尾礦庫排洪系統(tǒng)布置的關(guān)鍵是進(jìn)水構(gòu)筑物的位置。我們知到：壩上排礦口的位置在使用過

29、程中是不斷改變的，進(jìn)水構(gòu)筑物與排礦口之間的距離應(yīng)始終能滿足安全排洪和尾礦水得以澄清的要求。也就是說，這個(gè)距離一般應(yīng)不小于尾礦水最小澄清距離、調(diào)洪所需灘長(zhǎng)和設(shè)計(jì)最小安全灘長(zhǎng)（或最小安全超高所對(duì)應(yīng)的灘長(zhǎng)）三者之和。當(dāng)采用排水井作為進(jìn)水構(gòu)筑物時(shí)，為了適應(yīng)排礦口位置的不斷改變，往往需建多個(gè)井接替使用，相鄰二井井筒有一定高度的重疊（一般為0.51.0米）。進(jìn)水構(gòu)筑物以下可采用排水涵管或排水隧洞的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行排水。當(dāng)采用排水斜槽方案排洪時(shí)，為了適應(yīng)排礦口位置的不斷改變，需根據(jù)地形條件和排洪量大小確定斜槽的斷面和敷設(shè)坡度。有時(shí)為了避免全部洪水流經(jīng)尾礦庫增大排水系統(tǒng)的規(guī)模，當(dāng)尾礦庫淹沒范圍以上具備較緩山坡地形

30、時(shí)，可沿庫周邊開挖截洪溝或在庫后部的山谷狹窄處設(shè)攔洪壩和溢洪道分流，以減小庫區(qū)淹沒范圍內(nèi)的排洪系統(tǒng)的規(guī)模。排洪系統(tǒng)出水口以下用明渠與下游水系連通。（二）排洪計(jì)算步驟簡(jiǎn)介洪水計(jì)算的目的在于根據(jù)選定的排洪系統(tǒng)和布置，計(jì)算出不同庫水位時(shí)的泄洪流量，以確定排洪構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)尺寸。當(dāng)尾礦庫的調(diào)洪庫容足夠大，可以容納得下一場(chǎng)暴雨的洪水總量時(shí)，問題就比較簡(jiǎn)單，先將洪水匯積后再慢慢排出，排水構(gòu)筑物可做得較小，工程投資費(fèi)用最低；當(dāng)尾礦庫沒有足夠的調(diào)洪庫容時(shí)，問題就比較復(fù)雜。排水構(gòu)筑物要做得較大，工程投資費(fèi)用較高。一般情況下尾礦庫都有一定的調(diào)洪庫容，但不足以容納全部洪水，在設(shè)計(jì)排水構(gòu)筑物時(shí)要充分考慮利用這部分調(diào)洪庫

31、容來進(jìn)行排洪計(jì)算，以便減小排水構(gòu)筑物的尺寸，節(jié)省工程投資費(fèi)用。排洪計(jì)算的步驟一般如下：（1）確定防洪標(biāo)準(zhǔn)。我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定尾礦庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)按表1-5確定。當(dāng)確定尾礦庫等別的庫容或壩高偏于下限，或尾礦庫使用年限較短，或失事后危害較輕者，宜取重現(xiàn)期的下限；反之，宜取上限。（2）洪水計(jì)算及調(diào)洪演算。確定防洪標(biāo)準(zhǔn)后，可從當(dāng)?shù)厮氖謨?cè)查得有關(guān)降雨量等水文參數(shù)，先求出尾礦庫不同高程匯水面積的洪峰流量和洪水總量，這叫洪水計(jì)算。再根據(jù)尾礦沉積灘的坡度求出不同高程的調(diào)洪庫容，這叫調(diào)洪演算。表15 尾礦庫防洪標(biāo)準(zhǔn)尾礦庫等別一二三四五洪水重現(xiàn)期(a）初期 1002005010030502030中后期1

32、0002000500100020050010020050100注：初期指尾礦庫啟用后的頭35年。（3）排洪計(jì)算。根據(jù)洪水計(jì)算及調(diào)洪演算的結(jié)果，再進(jìn)行庫內(nèi)水量平衡計(jì)算，就可求出經(jīng)過調(diào)洪以后的洪峰流量。該流量即為尾礦庫所需排洪流量。最后，設(shè)計(jì)者以尾礦庫所需排洪流量作為依據(jù)，進(jìn)行排洪構(gòu)筑物的水力計(jì)算，以確定構(gòu)筑物的凈空斷面尺寸。（三）排洪構(gòu)筑物的類型及其特點(diǎn)尾礦庫庫內(nèi)排洪構(gòu)筑物通常由進(jìn)水構(gòu)筑物和輸水構(gòu)筑物兩部分組成。尾礦壩下游坡面的洪水用排水溝排除。排洪構(gòu)筑物型式的選擇，應(yīng)根據(jù)尾礦庫排水量的大小、尾礦庫地形、地質(zhì)條件、使用要求以及施工條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。1. 進(jìn)水構(gòu)筑物進(jìn)水構(gòu)筑物的基本型

33、式有排水井、排水斜槽、溢洪道以及山坡截洪溝等。排水井是最常用的進(jìn)水構(gòu)筑物。有窗口式、框架式、井圈疊裝式和砌塊式等型式，見圖115。圖115 進(jìn)水構(gòu)筑物a-窗口式；b-框架式；c-砌塊式；d-疊圈式窗口式排水井整體性好，堵孔簡(jiǎn)單。但進(jìn)水量小，未能充分發(fā)揮井筒的作用。早期應(yīng)用較多?？蚣苁脚潘涩F(xiàn)澆梁柱構(gòu)成框架，用預(yù)制薄拱板逐層加高。結(jié)構(gòu)合理，進(jìn)水量大，操作也較簡(jiǎn)便。從六十年代后期起，廣泛采用。井圈疊裝式和砌塊式等型式排水井分別用預(yù)制拱板和預(yù)制砌塊逐層加高。雖能充分發(fā)揮井筒的進(jìn)水作用，但加高操作要求位置準(zhǔn)確性較高，整體性差些，應(yīng)用不多。排水斜槽既是進(jìn)水構(gòu)筑物，又是輸水構(gòu)筑物。隨著庫水位的升高，進(jìn)水

34、口的位置不斷向上移動(dòng)。它沒有復(fù)雜的排水井，但畢竟進(jìn)水量小，一般在排洪量較小時(shí)經(jīng)常采用。洪道常用于一次性建庫的排洪進(jìn)水構(gòu)筑物。為了盡量減小進(jìn)水深度，往往作成寬淺式結(jié)構(gòu)。山坡截洪溝也是進(jìn)水構(gòu)筑物兼作輸水構(gòu)筑物。沿全部溝長(zhǎng)均可進(jìn)水。在較陡山坡處的截洪溝易遭暴雨沖毀，管理維護(hù)工作量大。2. 輸水構(gòu)筑物尾礦庫輸水構(gòu)筑物的基本型式有排水管、隧洞、斜槽、山坡截洪溝等。排水管是最常用的輸水構(gòu)筑物。一般埋設(shè)在庫內(nèi)最底部，荷載較大，一般采用鋼筋混凝土管，如圖116所示。斜槽的蓋板采用鋼筋混凝土板，槽身有鋼筋混凝土和漿砌塊石兩種，如圖117所示。鋼筋混凝土管整體性好，承壓能力高，適用于堆壩較高的尾礦庫。但當(dāng)凈空尺寸

35、較大時(shí)，造價(jià)偏高。漿砌塊石管是用漿砌塊石作為管底和側(cè)壁，用鋼筋混凝土板蓋頂而成。整體性差，承壓能力較低，適用于堆壩不高、排洪量不大的尾礦庫。圖116 鋼筋混凝土排水管  圖117 斜槽蓋板隧洞需由專門鑿巖機(jī)械施工，故凈空尺寸較大。它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，是大、中型尾礦庫常用的輸水構(gòu)筑物。因?yàn)楫?dāng)排洪量較大，且地質(zhì)條件較好時(shí)，隧洞方案往往比較經(jīng)濟(jì)。3. 壩坡排水溝壩坡排水溝有兩類：一類是沿山坡與壩坡結(jié)合部設(shè)置漿砌塊石截水溝，以防止山坡暴雨匯流沖刷壩肩。另一類是在壩體下游坡面設(shè)置縱橫排水溝，將壩面的雨水導(dǎo)流排出壩外，以免雨水滯留在壩面造成壩面拉溝，影響壩體的安全。四、尾礦庫設(shè)計(jì)的主要參

36、數(shù)與安全要求1. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料的主要參數(shù)（1）尾礦日產(chǎn)量、設(shè)計(jì)服務(wù)年限內(nèi)的尾礦總量；（2）尾礦顆粒分析及其加權(quán)平均粒徑；（3）尾礦漿的流量及其濃度；（4）尾礦沉積灘的坡度；（5）尾礦漿的最小澄清距離；（6）尾礦庫內(nèi)平均堆積干密度；（7）尾礦庫地區(qū)的地震設(shè)防烈度及氣象資料；（8）尾礦庫址工程水文地質(zhì)條件。以上各參數(shù)及資料是尾礦庫設(shè)計(jì)必不可少的。一般應(yīng)由企業(yè)提供，隨著今后生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，若上述參數(shù)有變化，須及時(shí)將新的參數(shù)提供給設(shè)計(jì)部門，以便對(duì)原設(shè)計(jì)做必要的修改。2. 設(shè)計(jì)成品的主要參數(shù)（1）總庫容及總壩高。（2）各運(yùn)行期尾礦庫的等別（設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定同一個(gè)尾礦庫在運(yùn)行期間，庫容由小到大，壩高由矮到高，

37、庫的等別也可隨之變化，這樣可大大節(jié)省基建投資）。（3）各運(yùn)行期的防洪標(biāo)準(zhǔn)。（4）初期壩壩型、壩高和上、下游壩坡。（5）后期壩壩型、壩高和下游壩坡及堆壩逐年上升速度。（6）壩體穩(wěn)定安全系數(shù)。（7）子壩堆筑方式。（8）浸潤(rùn)線控制深度。（9）尾礦庫匯水面積。（10）各運(yùn)行期的所需調(diào)洪深度及所需排洪流量。（11）設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的最小安全超高和最小安全灘長(zhǎng)（注意，這里不時(shí)指設(shè)計(jì)規(guī)范中的最小安全超高和最小安全灘長(zhǎng)）。（12）排洪構(gòu)筑物的型式及尺寸。一個(gè)完善的設(shè)計(jì)對(duì)以上主要參數(shù)不僅要求數(shù)據(jù)明確，而且都要有詳細(xì)確切的論證。3. 尾礦庫設(shè)計(jì)的安全要求如前所述，尾礦庫實(shí)際上是一個(gè)處于高勢(shì)能狀態(tài)的泥石流源，尾礦庫一旦

38、失事，往往造成特大災(zāi)害。其安全故然有賴于勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和管理等多個(gè)部門的共同重視與配合，但設(shè)計(jì)屬于核心和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，作用更為突出和重要。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)具有高度責(zé)任心和過硬的技能，才能勝任。設(shè)計(jì)的安全要求是多方面的。除了要仔細(xì)研究勘察報(bào)告和基礎(chǔ)資料外，在具體設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是要確保設(shè)計(jì)的尾礦壩具有足夠的穩(wěn)定性，各種運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定安全系數(shù)必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定；二是要使洪水位能控制在設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，確保防洪的安全。對(duì)施工質(zhì)量和運(yùn)行管理的具體技術(shù)參數(shù)要求，在設(shè)計(jì)文件中必須有明確的交代，以便施工和生產(chǎn)部門嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管理。中小尾礦庫設(shè)計(jì)中存在的問題比較多，有些潛在的或者已經(jīng)

39、造成了重大的人員、財(cái)產(chǎn)損失。在中小尾礦庫設(shè)計(jì)中北京首云鐵礦做法為采用生態(tài)恢復(fù)的方法，具體為（摘自：北京首云鐵礦簡(jiǎn)介）一、尾礦概況：北京首云鐵礦和尚峪尾礦庫區(qū)基巖為古老的片麻巖，溝底為第四紀(jì)覆蓋層，壩址處覆蓋層最厚16m。上部以洪積亞粘土為主，中部以坡積碎石和含土碎石為主，底部為碎石層。尾礦庫建有兩座初期壩，均為透水堆石壩。西壩底標(biāo)高149.3m，東壩底標(biāo)高143.5m。壩頂標(biāo)高均為163.5m，總庫容1350萬m3，庫區(qū)縱深300m，占地55.85m2?，F(xiàn)尾礦庫可利用15年，目前首鋼鐵礦已在礦區(qū)東南側(cè)3km處的孫家溝擬建遠(yuǎn)期尾礦庫。因尾礦組成物質(zhì)的特點(diǎn)，此處易發(fā)生水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕。尾礦庫形成

40、的邊坡坡度比較大（30°40°），等輸送尾礦的水蒸發(fā)后表面土體結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)性比較差。夏季遇降雨邊坡將主要以面蝕、溝蝕、重力侵蝕為主，并在秋冬春季遭受風(fēng)力侵蝕。所以尾礦庫采用鋪設(shè)植生草毯的方式，對(duì)尾礦庫進(jìn)行植被恢復(fù)，此措施不僅施工簡(jiǎn)單易行而且造價(jià)低、短期內(nèi)能起到保持水土流失的功效。選擇植物種為荊條、胡枝子、堿茅。二、植被措施設(shè)計(jì)原則：（一）因地制宜、因害設(shè)防、適地適樹并結(jié)合鄉(xiāng)土樹種對(duì)植被破壞區(qū)進(jìn)行恢復(fù)；（二）生態(tài)與綠色景觀相結(jié)合，選種耐旱耐生長(zhǎng)的適宜植物，誘導(dǎo)鄉(xiāng)土植物入侵，促進(jìn)植物群落的演替；（三）保持礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則。三、植被恢復(fù)計(jì)劃如下：北京首

41、云鐵礦從2004年至2014年將由露天開采轉(zhuǎn)為坑內(nèi)深部開采階段，根據(jù)水土保持工程與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收的“三同時(shí)”制度要求，水土保持工程實(shí)施進(jìn)度應(yīng)與主體工程同步，各項(xiàng)水土保持工程的實(shí)施要與主體工程的施工進(jìn)度相協(xié)調(diào)?？傮w防治目標(biāo)為因地制宜地采取綜合防治措施，以排土場(chǎng)和尾礦庫水土保持為核心，全面控制項(xiàng)目生產(chǎn)過程中可能造成的新的水土流失，恢復(fù)和保護(hù)礦區(qū)內(nèi)的植被和其它水土保持設(shè)施，有效治理防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失，達(dá)到地面侵蝕量顯著減少，主體工程安全保障加強(qiáng)，形成工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境治理協(xié)調(diào)發(fā)展的良性循環(huán)。本著積極穩(wěn)妥、盡快發(fā)揮效益的原則，合理使用資金、勞力、材料和機(jī)械設(shè)備，保證水土保持

42、工程的施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。尾礦庫：尾礦庫采用鋪設(shè)植生草毯的方式，對(duì)尾礦庫進(jìn)行植被恢復(fù)，此措施不僅施工簡(jiǎn)單易行而且造價(jià)低、短期內(nèi)能起到保持水土流失的功效。選擇植物種為荊條、胡枝子、堿茅。尾礦庫的選擇與計(jì)算(一)尾礦庫址的選擇 1、尾礦庫址選擇的基本原則為：    (1)不占或少占耕地，不拆遷或少拆遷居民住宅。    (2)選擇有利地形、天然洼地、修筑較短的壩堤(指壩的軸線短)即可形成足夠的庫容(一般應(yīng)滿足貯存設(shè)計(jì)年限內(nèi)的尾礦量)。當(dāng)一個(gè)庫容不能滿足要求時(shí)，應(yīng)分選幾個(gè)，每個(gè)庫容年限不應(yīng)低于5年。    (3)

43、尾礦庫地址應(yīng)盡可能選擇近于和低于選礦廠，盡量做到尾礦自流輸送，尾礦堆置應(yīng)位于廠區(qū)、居民區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。    (4)匯雨面積應(yīng)當(dāng)小，如若較大，在壩址附近或庫岸應(yīng)具有適宜開挖溢洪道的有利地形。    (5)壩址和庫區(qū)應(yīng)具有較好的工程地質(zhì)條件，壩基處理簡(jiǎn)單，兩岸山坡穩(wěn)定，避開溶洞、泉眼、淤泥、活斷層、滑坡等不良地質(zhì)構(gòu)造。    (6)庫區(qū)附近需有足夠的筑壩材料。    (7)庫址、尾礦輸送和儲(chǔ)存方式、設(shè)施的確定，應(yīng)進(jìn)行方案比較。    (二)尾

44、礦庫的型式    尾礦庫是堆存尾礦的場(chǎng)所，多由堤壩和山谷圍截而成。按照地形條件及建筑方式，尾礦庫可分為山谷型、山坡型、平地型3種；按筑壩的方式劃分，可分為一次筑壩型(包括廢石筑壩)和尾礦堆壩型兩種。    (1)河谷型的尾礦庫。此種尾礦庫系由封閉河谷口而成。其優(yōu)點(diǎn)是壩身短，初期壩工程量較小，生產(chǎn)期間用尾礦堆壩也容易。缺點(diǎn)是積水面積大，因而流入尾礦庫內(nèi)的洪水量大，使排水構(gòu)筑物復(fù)雜。    (2)河灘型和坡地型的尾礦庫。利用河灘或坡地筑成的尾礦庫，通常是由三面圍筑而成。其優(yōu)點(diǎn)是積水面積小，排水構(gòu)筑物簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)

45、是三面筑壩，壩身較長(zhǎng)，初期壩工程量較大，生產(chǎn)期間用尾礦堆壩也較不便。    (3)平地型的尾礦庫。此種尾礦庫系利用平坦地段由四面圍壩而成。其優(yōu)點(diǎn)是積水面積小，排水構(gòu)筑物簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是四面筑壩，壩身長(zhǎng)，初期壩工程量大，生產(chǎn)期間操作管理不便。這類尾礦庫通常是在當(dāng)?shù)厝狈m當(dāng)?shù)暮庸?、河灘、坡地或在上述兩類尾礦庫都不合適時(shí)才采用。    (三)尾礦庫等級(jí)的劃分    尾礦庫的等級(jí)根據(jù)其總庫容的大小和壩高按表2-1確定。表2-1尾礦庫等級(jí)表  級(jí) 別 庫容億m3 壩高m 工程規(guī)模 >1O >100

46、 大型 1.00.1 10060 中型 四 O1O01 6030 小一型 五 <0.0l <30 小二型 注：1庫容系指校核洪水位以下尾礦庫的容積；  2壩高系指尾礦堆積標(biāo)高與初期壩軸線處壩底標(biāo)高的高差；  3壩高與庫容分級(jí)指標(biāo)分屬不同的級(jí)別時(shí)，以其中高的級(jí)別為準(zhǔn)，當(dāng)級(jí)差大于或等于兩級(jí)時(shí)可降低一級(jí)。    有下列情況之一者，按表2-1確定的尾礦庫等級(jí)可提高一級(jí)：    (1)當(dāng)尾礦庫失事將使下游重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、鐵路干線遭受嚴(yán)重的災(zāi)害者；    (2)當(dāng)工程地質(zhì)

47、及水文條件特別復(fù)雜時(shí)，經(jīng)地基處理后尚認(rèn)為不徹底者(洪水標(biāo)準(zhǔn)不予提高)。    (四)尾礦場(chǎng)的計(jì)算    1庫容計(jì)算    為明確起見，先說明各種庫容名稱的含義，由圖22可以看出：    幾何庫容：是指初期壩、堆積壩邊坡與地形等高線封閉所形成的容積；    總庫容：是根據(jù)總尾礦量、調(diào)洪、礦漿水澄清及滲流控制條件所確定的與尾礦庫最終堆積標(biāo)高相應(yīng)的幾何庫容；    有效庫容：是指尾礦在尾礦庫中所占據(jù)的實(shí)際容積，以Vr表示：

48、    回水庫容：是指正常高水位與控制水位之間水的容積，以Vx表示；    調(diào)洪庫容：是指最高洪水位與正常高水位之間水的容積，以 VT表示；    死庫容：是指控制水位以下水所占的容積，以Vo表示；    空余庫容：是指最終堆積標(biāo)高與最高洪水位之間未被尾礦充填的容積，以廠k表示。所有尾礦庫的Vk相應(yīng)高度應(yīng)滿足安全超高要求。  上述尾礦庫的庫容是經(jīng)常變化的。  (1)幾何庫容的計(jì)算。在地形圖上繪出初期壩壩坡和堆積壩壩坡，用求積儀測(cè)量出各封閉等高線的面積，按式

49、(21)計(jì)算：式中v幾何容積，m3；    ii=0、1、2、3，n，標(biāo)高線序號(hào)；    j用求積儀測(cè)量封閉等高線3次，每次求積儀讀數(shù)序號(hào)；    k求積儀的面積系數(shù)，與地形圖的比例有關(guān)，求積儀說明書中給出；    xij第i個(gè)標(biāo)高第J次求積儀讀數(shù)；    H第i條等高線的標(biāo)高，rn。    (2)尾礦庫所需庫容的計(jì)算。尾礦庫的庫容應(yīng)滿足選礦廠服務(wù)年限的要求。其所需庫容與選礦廠每年排出的尾礦量和服務(wù)年限有關(guān)，可按式(

50、22)計(jì)算：式中  Vz選礦廠在生產(chǎn)服務(wù)年限內(nèi)所需尾礦庫的容積，mj；    w選礦廠每年排人尾礦庫的尾礦量，ta；    d尾礦的松散密度(即平均堆積干容重)，t/m3；    N選礦廠生產(chǎn)服務(wù)年限，a；    z尾礦庫庫容利用系數(shù)。    pd的確定，一般參考類似尾礦的勘察資料或?qū)嶒?yàn)室的試驗(yàn)資料確定；在無上述資料時(shí)，可參考表22確定。    z值的確定，一般應(yīng)根據(jù)尾礦堆積的實(shí)際邊坡、尾礦沉積灘的水上、水

51、下沖積縱坡，繪出尾礦堆積平面圖，計(jì)算出尾礦的實(shí)際堆積容積(尾礦庫的有效庫容)，按下式計(jì)算尾礦庫庫容利用系數(shù)：表22   堆積尾礦的密度參考表  尾礦分類 各粒組顆粒的含量尾礦的松散密度 名稱 黏粒組<0.005mm 粉粒組0.0050.05ram 礫砂組 O052Omm pat·m一3 中尾砂 <5 <20 >O25mm多于50 1.501.40 細(xì)尾砂 <5 <20 >0.10mm多于75 1.401.35 尾粉砂 <5 <45 >50 1.351.30 尾亞砂 510 <60 >

52、30 1.301.20 尾亞粘 1030 <60 >10 1.201.10 尾礦泥 >30 <60 >10 1.101.00注：表中系按尾礦密度Pg=270tm3編制的，若尾礦密度不等于270tm3時(shí)，  堆積密度數(shù)值應(yīng)乘以校正系數(shù)盧=Pg270。z=尾礦庫的有效庫容V，尾礦庫的總庫容    (23)在缺少尾礦沉積灘水上、水下縱坡資料時(shí)，可按表23確定。表2-3尾礦庫庫容利用系數(shù)參考表  庫容利用系數(shù)z 尾礦庫形狀及放礦方式 初 期 終 期 狹長(zhǎng)曲折的山谷形、壩頂放礦 0.30 0.600.70 較寬闊的山谷形，單

53、向或兩向放礦 0.40 0.70O80 平地或山坡形，三面或四周放礦 0.50 O800.90根據(jù)式(2-2)的計(jì)算結(jié)果，查庫容曲線可得尾礦所需的堆積標(biāo)高。  2尾礦澄清距離的計(jì)算  在尾礦水力沖積過程中，細(xì)粒尾礦隨礦漿水進(jìn)入尾礦池，并需在水中停留一定時(shí)間(流過一定距離澄清距離)細(xì)顆粒才能下沉，使尾礦水得以澄清而達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，澄清距離的計(jì)算參考圖23，采用式(2-4)計(jì)算。式中L所需澄清距離，m；    h1顆粒在靜水中下沉深度(即澄清水層的厚度)，一般不小于051Om，視溢水口的溢水深度而定，要求h1大于溢水口的溢水水頭，m；    平均流速，ms；    Q礦漿流量，m3S；    h2，礦漿流動(dòng)平均深度，一般取為051Om；    n同時(shí)工作的放礦口個(gè)數(shù)，根據(jù)放礦管和分散管(主管)直徑而定，要求同時(shí)工作的放礦管斷面面積之和等于分散管斷面面積的兩倍，參考表24；|表2-4分散管直徑和放礦管直徑參考表  分散管直徑mm 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 70080