尾礦壩基礎(chǔ)知識(shí)

尾礦壩基礎(chǔ)知識(shí)

【條文】

3.6尾礦壩

擋尾礦和水的尾礦庫外圍構(gòu)筑物，常泛指尾礦庫初期壩

和堆積壩的總體。

【釋義與知識(shí)】

為了減少尾礦壩的建設(shè)投資，大、中型尾礦壩通常都是

用當(dāng)?shù)赝潦辖ㄒ粋€(gè)較矮的壩用以短時(shí)期貯存尾礦。堆滿

后，再利用粗粒尾礦本身逐級(jí)向上加高壩體。前者稱初期壩,

后者稱后期壩（又稱尾礦堆積壩）。對(duì)于地形不能滿足尾礦

堆壩要求的小庫，或尾礦顆粒太細(xì)無法利用尾礦堆壩者，只

好采用類似水庫（無后期壩）的壩型作尾礦壩。習(xí)慣稱之為一

次建壩，或稱擋水式尾礦壩。

【條文】

3.7初期壩

基建中用作支撐后期尾礦堆存體的壩。

【釋義與知識(shí)】

1.初期壩的類型初期壩可分為不透水壩和透水壩。

不透水初期壩一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尾礦

堆積壩壩坡逸出，造成壩面沼澤化，不利于后期壩壩體的穩(wěn)

定。這種壩型適用于擋水式尾礦壩或尾礦堆壩不高的尾礦

壩。

透水初期壩一一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)沉積尾礦，有利于后期壩的排水固結(jié)，并

可降低壩體浸潤(rùn)線，提高壩體的穩(wěn)定性。它是比較合理的初

期壩壩型。

2.初期壩的壩型及其特點(diǎn)

(1)均質(zhì)土壩用粘土、粉質(zhì)粘土或風(fēng)化土料筑成的壩,

如圖2-7所示，它像水壩一樣，屬典型的不透水壩型。在

壩的外坡腳往往設(shè)有毛石堆成的排水棱體，以降低壩體浸潤(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。

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

2-8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，便成了適用于后期尾礦堆壩要求的透水土壩。

(2)透水堆石壩用堆石堆筑成的壩，如圖2—9所示。

在壩的上游坡面用天然反濾料或土工布鋪設(shè)反濾層，防止尾

砂流失。該壩型能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20世紀(jì)60年代以后廣

泛采用的初期壩型。

(3)砂、石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2—10所示。

(4)廢石壩用采礦場(chǎng)剝離的廢石所筑的壩。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)合采礦場(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，如圖2—H所示。在

上游坡面應(yīng)設(shè)置砂礫料或土工布做成的反濾層，以防止壩體

土顆粒透過堆石而流失。

(5)砌石壩用塊石或條石砌成的壩，分干砌石壩和漿

砌石壩兩種。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。

(6)混凝土壩用混凝土澆筑成的壩。這種壩整體性好,

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。

【條文】

3.8堆積壩

生產(chǎn)過程中在初期壩壩頂以上用尾礦充填堆筑而成的

壩。

【釋義與知識(shí)】

選礦廠投產(chǎn)后，在初期壩壩頂敷設(shè)放礦主管和放礦支管

向庫內(nèi)排放尾礦，排滿后再用尾砂筑成小子壩，用以形成新

的庫容。將放礦主管和放礦支管移升到子壩頂，繼續(xù)向庫內(nèi)

排放尾礦，如此循環(huán)，逐漸加高壩體。子壩連同尾礦沉積體

統(tǒng)稱為后期壩（也稱尾礦堆積壩）。稱它為壩，實(shí)質(zhì)上是尾礦

沉積體，這種水力充填沉積的砂性土邊坡穩(wěn)定性能較差。大、

中型尾礦堆積壩最終的高度往往比初期壩高得多，是尾礦壩

的主體部分。堆積壩一旦失穩(wěn)，災(zāi)害慘重，所以如何確保堆

積壩的安全歷來是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門十分重視的一項(xiàng)工作，也

是安全生產(chǎn)管理和安全監(jiān)督管理工作的重點(diǎn)之一。

尾礦堆積壩的筑壩方式有上游式、中線式、下游式和濃

縮錐式等類型。

【條文】

3.9上游式（尾礦筑壩法）

在初期壩上游方向充填堆積尾礦的筑壩方式。

【釋義與知識(shí)】

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)的礦漿水力充填沉積而成，如圖2

-12所示。該壩型受排礦方式的影響，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，管理方便，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低等突出優(yōu)點(diǎn)，

所以國(guó)內(nèi)外均普遍采用。

圖2-12上游式尾礦壩

【條文】

3.10中線式（尾礦筑壩法）

在初期壩軸線處用旋流分級(jí)粗尾砂沖積尾礦的筑壩方

式。

【釋義與知識(shí)】

中線式尾礦筑壩工藝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。在堆積過程中保持壩頂中心

線位置始終不變，如圖2—13所示。其優(yōu)缺點(diǎn)介于上游式與

下游式之間。

此外，還有的尾礦壩，在加高增容時(shí)為增加壩體穩(wěn)定性,

將原來采用的上游法筑壩改為中線法筑壩，稱作改良式中線

法筑壩。山西峨口鐵礦尾礦壩采用此法筑壩。

【條文】

3.11下游式（尾礦筑壩法）在初期壩下游方向用旋流

分級(jí)粗尾砂沖積尾礦的筑壩方式。

【釋義與知識(shí)】

下游式尾礦筑壩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2—14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。但管理復(fù)雜，且只適用于顆粒較粗的原尾礦，

又要有比較狹窄的壩址地形條件。國(guó)外使用較多，國(guó)內(nèi)使用

較少。

關(guān)于濃縮錐式筑壩法是將尾礦漿濃縮至75%左右在尾

礦庫內(nèi)集中放礦，尾礦按照強(qiáng)迫沉降規(guī)律（不出現(xiàn)自然分級(jí)）

呈錐形體狀堆積，周邊建有很低的圍堤，攔截析出的尾礦水

和雨水，排出庫外。此種尾礦庫具有較高的安全性，但占地

面積大，，管理復(fù)雜，國(guó)外仍處于摸索試驗(yàn)階段，尚未推廣。

此外，有些尾礦庫在使用過程中，其周圍需在多處陸續(xù)

建壩。通常將壩基標(biāo)高最低處也是最先建的壩稱作主壩，后

建的稱作1號(hào)副壩、2號(hào)副壩等等。副壩的類型及筑壩要求

與主壩相同。較矮的副壩可采用擋水式壩型，無需堆積壩；

較高的副壩可采用既有初期壩，又有堆積壩的壩型。必須提

醒：有堆積壩者應(yīng)適當(dāng)提前在壩前放礦，為堆積壩創(chuàng)造堆壩

的條件。

【條文】

3.12沉積灘

水力沖積尾礦形成的沉積體表層，常指露出水面部分。

3.13灘頂沉積灘面與堆積壩外坡的交線，為沉積灘的

最高點(diǎn)。

【釋義與知識(shí)】

通常說壩頂很容易理解為子壩頂，而子壩由松散尾砂堆

成，一般是不能攔擋洪水的，在評(píng)價(jià)安全超高和安全灘長(zhǎng)時(shí)

自然也不能以子壩頂作依據(jù)。為此，現(xiàn)行的《選礦廠尾礦設(shè)

施設(shè)計(jì)規(guī)范（ZBJ1—90）》首次引進(jìn)了灘頂?shù)母拍?，用灘?/p>

代替壩頂較為確切。

也就是說，壩頂一般是指灘頂，而不是指子壩頂。從圖

2-15中可以看出，灘頂和子壩頂二者在一般情況下是有區(qū)

別的。在防洪安全檢查時(shí)，或事故分析時(shí)是不能通用的。只

有在灘頂達(dá)到子壩頂時(shí)，二者才是一致的。

【條文】

3.14灘長(zhǎng)

由灘頂至庫內(nèi)水邊線的水平距離。

3.15最小干灘長(zhǎng)度

設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的干灘長(zhǎng)度。

3.16安全超高

尾礦壩沉積灘頂至設(shè)計(jì)洪水位的高差。

3.17最小安全超高

規(guī)定的安全超高最小允許值。

【釋義與知識(shí)】

必須提醒一點(diǎn)：《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范(ZBJ—90)》

規(guī)定的安全超高最小允許值(見《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》

5.3.9條的表3只限用于設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)，而設(shè)計(jì)文件規(guī)定的

最小安全超高值是根據(jù)壩體穩(wěn)定和防洪計(jì)算確定的，有可能

大于規(guī)范規(guī)定值，后者才是生產(chǎn)單位必須遵循的防洪控制依

據(jù)。

【條文】

3.18壩高

對(duì)初期壩和中線式、下游式筑壩為壩頂與壩軸線處壩底

的高差；對(duì)上游式筑壩則為堆積壩壩頂與初期壩壩軸線處壩

底的高差。

3.19總壩高

與總庫容相對(duì)應(yīng)的最終堆積標(biāo)高時(shí)的壩高。

3.20堆壩高度或堆積高度

尾礦堆積壩壩頂與初期壩壩頂?shù)母卟睢?/p>

【釋義與知識(shí)】

壩高、堆壩高度的意義如圖2—16和圖2—17所示。

【條文】

3.21尾礦庫擋水壩

長(zhǎng)期或較長(zhǎng)期擋水的尾礦壩，包括不用尾礦堆壩的主壩

及尾礦庫側(cè)、后部的副壩。

【釋義與知識(shí)】

有的尾礦庫采用壩后放礦，細(xì)尾礦及尾礦水集中在壩

前，要求建造擋水型尾礦壩。有的尾礦庫受地形條件限制，

需建造一座或若干座副壩，凡直接擋水者，應(yīng)均按擋水壩設(shè)

計(jì)。

【條文】

3.22尾礦庫安全設(shè)施

直接影響尾礦庫安全的設(shè)施，包括初期壩、堆積壩、副

壩、排滲設(shè)施、尾礦庫排水設(shè)施、尾礦庫觀測(cè)設(shè)施及其他影

響尾礦庫安全的設(shè)施。

【釋義與知識(shí)】

尾礦庫安全設(shè)施中的初期壩、堆積壩、副壩等已在本節(jié)

作了介紹，尾礦庫排水設(shè)施和尾礦庫觀測(cè)設(shè)施見本章第三節(jié)

和第四節(jié)。

尾礦庫安全設(shè)施是尾礦庫安全設(shè)施設(shè)計(jì)、審查、安全預(yù)

評(píng)價(jià)、驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)和竣工驗(yàn)收的重點(diǎn)。

【條文】

3.23尾礦工

指從事尾礦庫放礦、筑壩、排洪和排滲設(shè)施操作的專職

作業(yè)人員。

【釋義與知識(shí)】

由于尾礦工是從事尾礦庫安全設(shè)施生產(chǎn)作業(yè)的人員，直

接關(guān)系尾礦庫的安全，故尾礦工屬特種作業(yè)人員，必須經(jīng)安

全生產(chǎn)監(jiān)管部門培訓(xùn)合格并取得特種作業(yè)許可證方得上崗。

【條文】

4.1尾礦庫各使用期的設(shè)計(jì)等別應(yīng)根據(jù)該期的全庫容

和壩高分別按表I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。尾礦庫失事將使

下游重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或鐵路干線遭受嚴(yán)重災(zāi)害者，其設(shè)

計(jì)等別可提高一等。

表1尾礦庫等別

甯全庫容（V/萬

壩高(H/m)

別m3）

—二等庫具備提高等別條件者

一不小于10000不小于100

不小于1000、小于不小于60、小于

—

10000100

不小于100＞小于不小于30、小于

100060

1小于100小于30

【釋義與知識(shí)】

尾礦庫的等別從高到低分為五等。設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)等別不同

的尾礦庫采用的防洪標(biāo)準(zhǔn)和壩體安全系數(shù)也是不同的，一等

最高，五等最低。

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

尾礦壩的高低成正比。尾礦庫使用的特點(diǎn)是堆存的尾礦量由

少到多，尾礦壩由低到高，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應(yīng)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)筑物就能適應(yīng)各使用期的防洪要求，

設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)上述原則，我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范允許

對(duì)同一個(gè)尾礦庫在生產(chǎn)期間采用不同的尾礦庫等別進(jìn)行設(shè)

計(jì)。

*為方便引用，此處保留《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》中的

原表序號(hào)不變，全書同。

【條文】

4.2尾礦庫構(gòu)筑物的級(jí)別根據(jù)尾礦庫等別及其重要性

按表2確定。

表2尾礦庫構(gòu)筑物的級(jí)別

構(gòu)筑物的級(jí)別

等別主要構(gòu)次要構(gòu)臨時(shí)構(gòu)

筑物筑物筑物

—*134

234

355

四455

五555

注：主要構(gòu)筑物指尾礦壩、庫內(nèi)排水構(gòu)筑物等失事

后難以修復(fù)的構(gòu)筑物；次要構(gòu)筑物指失事后不至造成下

游災(zāi)害或?qū)ξ驳V庫安全影響不大并易于修復(fù)的構(gòu)筑物;

臨時(shí)構(gòu)筑物指尾礦庫施工期臨時(shí)使用的構(gòu)筑物。

【釋義與知識(shí)】

尾礦庫構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)型式（土石壩、堆石壩、混凝土壩、

磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等）很多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),

首先要確定該構(gòu)筑物的級(jí)別，再按各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)不同

級(jí)別的構(gòu)筑物采用不同的安全系數(shù)。

第三節(jié)尾礦庫排洪設(shè)施基礎(chǔ)知識(shí)

本節(jié)針對(duì)“3.22尾礦庫安全設(shè)施”中的條文規(guī)定進(jìn)行

釋義和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的擴(kuò)展。排洪設(shè)施是尾礦庫必須設(shè)置的安

全設(shè)施，其功能在于將匯水面積內(nèi)洪水安全地排至庫外，它

的安全性和可靠性直接關(guān)系到尾礦庫防洪安全。

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。尾礦壩下游坡面的雨水用排水溝排除。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并經(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，如圖2—18所示。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?？蚣苁脚潘Y(jié)構(gòu)合理，進(jìn)水量大，

操作也較簡(jiǎn)便。從20世紀(jì)60年代后期起，廣泛采用。疊圈

式和砌塊式等型式排水井分別用預(yù)制井圈和預(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，