尾礦庫基礎課件

第二章尾礦庫基礎知識

第一節(jié)尾礦庫

【條文】3.1尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存金屬非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。

【釋義與知識】

尾礦庫通常有下列幾種類型：

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2-1所示。它的特點是初期壩相對較短，壩體工程量較小；后期尾礦堆壩相對較易管理維護，當堆壩較高時，可獲得較大的庫容；庫區(qū)縱深較較大時，排洪設施工長，澄清距離及干灘長度易于滿足設計要求；但匯水面積程量相對較大。我國現(xiàn)有的大、中型尾礦庫大多屬于這種類型。

圖2-1山谷型尾礦庫第二章尾礦庫基礎知識第一節(jié)尾礦庫1

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2-2所示。它的特點是初期壩相對較長,初期壩和后期尾礦堆壩工程量較大；由于庫區(qū)縱深較短，澄清距離及干灘長度受到限制，后期壩堆的高度一般不太高，故庫容較小；匯水面積雖小，但調(diào)洪能力較小，排洪設施的進水構(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、維護相對比較復雜。國內(nèi)低山丘陵地區(qū)的尾礦庫多屬于這種類型。

圖2-2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2-3所示。其特點是初期壩和后期尾礦堆壩工程量最大，維護管理比較麻煩；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2-3平地型尾礦庫2、傍山型尾礦庫2

4、截河型尾礦庫截河型尾礦庫是截取一段河床，在其上、下游兩端分別筑壩形成的尾礦庫，如圖2-4所示。有的在寬淺式河床上留出一定的流水寬度，三面筑壩圍成尾礦庫，也屬此類。它的特點是不占農(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)和庫上游都要設置排水系統(tǒng)，配置較復雜，規(guī)模龐大。這種類型的尾礦庫維護管理比較復雜。國內(nèi)采用者不多。

圖2-4截河型尾礦庫4、截河型尾礦庫3【條文】3.2全庫容尾礦某標高頂面、下游坡面及庫底面所圍空間的容積，包括有效庫容、死水庫容、蓄水庫容、調(diào)洪庫容和安全庫容等五部分。3.3有效庫容某壩頂標高時，初期壩內(nèi)坡面、堆積壩外坡面以里（對下游式尾礦筑壩則為壩內(nèi)坡面以里），沉積灘面以下，庫底以上的空間，即容納尾礦的空間。3.4調(diào)洪庫容某壩頂標高時，沉積灘面、正常水位以上的庫底、正常水位三者以上，最高洪水位以下的空間。3.5總庫容設計最終堆積標高時的全庫容?！緱l文】4【釋義與知識】尾礦庫的庫容有全庫容、總庫容和有效庫容之分。圖2-5為尾礦庫典型斷面示意圖。圖2-5尾礦庫庫容組成圖圖中:▼H1─某一壩頂標高，對應的水平面為AA′；▼H2─洪水水位，對應的水平面為BB′；▼H3─蓄水水位，對應的水平面為CC′；▼H4─正常生產(chǎn)的最低水位，亦可稱之為死水位，對應的水平面為DD′。該水位由最小澄清距離確定；

DE─細顆粒尾礦沉積灘面及礦泥懸浮層面；

V1─空余庫容：指水平面AA′與BB′之間的庫容，它是為確保設計洪水位時壩體安全超高和安全灘長的空間容積，是不允許占用的，故又稱安全庫容；

【釋義與知識】圖2-5尾礦庫庫容組成圖圖中:▼H15

V2─調(diào)洪庫容：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。是設計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宜占用，雨季絕對不許占用；

V3─蓄水庫容：指水平面CC′和DD′之間的庫容，供礦山生產(chǎn)水源緊張時使用，一般的尾礦庫不具備蓄水條件時，此值為零，CC′和DD′重合；

V4─澄清庫容：指水平面DD′和灘面DE之間的庫容，它是保證正常生產(chǎn)時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；

V5─有效庫容：是指灘面ABCDE以下沉積尾礦以及懸浮狀礦泥所占用的容積。它是尾礦庫實際可容納尾礦的庫容。可根據(jù)選礦廠在全部生產(chǎn)期限內(nèi)產(chǎn)出的尾礦總量W(t)和尾礦平均堆積干密度d(t∕m3)按式3-1計算得到。

V5=Wd3-1

如果W是選礦廠在全部生產(chǎn)期限內(nèi)產(chǎn)出的尾礦總量，相應算出的V5就是該尾礦庫的總有效庫容。尾礦庫的全庫容V是指某壩頂標高時的各種庫容之和，用3-2式表示：

V=V1+V2+V3+V4+V53-2

尾礦庫的總庫容是指尾礦堆至最終設計壩頂標高時的全庫容。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。為了清楚地表示出不同堆壩高度時的具體數(shù)值，可繪制出尾礦庫的性能曲線，如圖2-6所示；圖中的

H～Fm是高程～庫面面積曲線；H～Vq是高程～全庫容曲線；H～Vy是高程～有效庫容曲線；H～Fh是高程～匯水面積曲線。V2─調(diào)洪庫容：指水平面BB′和C6圖2-6尾礦庫性能曲線圖

設計根據(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)有效庫容曲線推算逐年壩頂所達標高，以便制定尾礦筑壩生產(chǎn)計劃；設計者根據(jù)匯水面積曲線進行各使用期尾礦庫排洪驗算。圖2-6尾礦庫性能曲線圖設計根據(jù)全庫7

第二節(jié)尾礦壩

【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】

為了減少尾礦壩的建設投資，大、中型尾礦壩通常都是用當?shù)赝潦辖ㄒ粋€較矮的壩暫時貯存尾礦。存滿后，再利用粗粒尾礦本身逐級向上加高壩體。前者稱初期壩，后者稱后期壩（又稱尾礦堆壩）。對于地形不能滿足尾礦堆壩要求的小庫，或尾礦顆粒太細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】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──用透水性較小的材料筑成的初期壩。因其透水性遠小于庫內(nèi)尾礦的透水性，不利于庫內(nèi)沉積尾礦的排水固結(jié)。當尾礦堆高后，浸潤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。第二節(jié)尾礦壩【條文】8

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)沉積尾礦，有利于后期壩的排水固結(jié)，并可降低壩體浸潤線，提高壩體的穩(wěn)定性。它是比較理想的初期壩壩型。

2、初期壩的壩型及其特點

（1）均質(zhì)土壩

均質(zhì)土壩是用粘土、粉質(zhì)粘土或風化土料筑成的壩，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有毛石堆成的排水棱體，以降低壩體浸潤線。該壩型對壩基工程地質(zhì)條件要求不高，施工簡單，造價較低。在早期或缺少石材地區(qū)應用較多。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，便成了適用于尾礦堆壩要求的透水圖

圖2-7均質(zhì)土壩

2-8透水土壩透水初期壩──用透水性較好的材料筑成的初期壩。因其透水9

（2）透水堆石壩用毛石堆筑成的壩，如圖2-9所示。在壩的上游坡面用砂礫料或土工布鋪設反濾層，防止尾砂流失。該壩型能有效地降低后期壩的浸潤線。由于它對后期壩的穩(wěn)定有利，且施工簡便，成為廿世紀60年代以后廣泛采用的初期壩型。

圖2-9毛石透水壩（3）砂、石透水堆石壩該壩型對壩基工程地質(zhì)條件要求也不高。當質(zhì)量較好的石料數(shù)量不足時，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，如圖表2-10所示。圖2-10砂、石透水堆石壩（2）透水堆石壩圖2-9毛石透水壩（3）砂、10（4）廢石壩用采礦場剝離的廢石筑壩，有兩種情況：當廢石質(zhì)量符合強度和塊度要求時，可按正常堆石壩要求筑壩；另一種是結(jié)合采礦場廢石排放筑壩，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，壩頂寬度較大，如圖2-11所示。在上游坡面應設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。

圖2-11采礦廢石透水堆石壩（5）砌石壩用塊石或條石砌成的壩。這種壩型的壩體強度較高，壩坡可做得比較陡，能節(jié)省筑壩材料，但造價較高?？捎糜诟叨炔淮蟮奈驳V壩，但對壩基的工程地質(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。這種壩型的壩體整體性好，強度高，因而壩坡可做得很陡，筑壩工程量比其他壩型都小，但工程造價高，對壩基條件要求高，采用者比較少。（4）廢石壩圖2-11采礦廢石透水堆石壩（511

【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】

選礦廠投產(chǎn)后，在初期壩壩頂敷設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，實質(zhì)上是尾礦沉積體臨空面的邊坡，這種自然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)，災害慘重。所以如何確保堆積壩的安全歷來是設計和生產(chǎn)部門十分重視的一項工作。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?！踞屃x與知識】

上游式筑壩的特點是子壩中心線位置不斷向初期壩上游方向移升，壩體由流動的礦漿自然沉積而成，如圖2-12所示。該壩型受排礦方式的影響，往往含細粒夾層較多，滲透性能較差，浸潤線位置較高，故壩體穩(wěn)定性較差。但它具有筑壩工藝簡單，管理相對簡單，運營費用較低等突出優(yōu)點，所以國內(nèi)外均普遍采用。圖2-12上游式尾礦壩【條文】【釋義與知識】圖2-12上游式尾礦壩12

【條文】3.10中線式（尾礦筑壩法）在初期壩軸線處用旋流器分級粗尾砂沖積尾礦的筑壩方式。

【釋義與知識】

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2-13所示。其優(yōu)缺點介于上游式與下游式之間。

圖2-13中線式尾礦壩

【條文】3.11下游式（尾礦筑壩法）在初期壩下游方向用旋流器分級粗尾砂沖積尾礦的筑壩方式?！踞屃x與知識】下游式尾礦筑壩是用水力旋流器將尾礦分級，溢流部分（細粒尾礦）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，抗剪強度高，滲透性能較好，浸潤線位置較低，故壩體穩(wěn)定性較好。但分級設施費用較高，且只實用于顆粒較粗的原尾礦，又要有比較狹窄的壩址地點。國外使用較多，國內(nèi)使用尚少見。

【條文】圖2-13中線式尾礦壩【條文】【釋13圖2-14下游式尾礦壩

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。通常將壩基標高最低處也是最先建的壩稱作主壩，后建的稱作1號副壩、2號副壩等等。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：有堆積壩者應適當提前在壩前放礦，為堆積壩創(chuàng)造堆壩的條件?！緱l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?！緱l文】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。圖2-14下游式尾礦壩此外，有些尾礦庫14【釋義與知識】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，在評價安全超高和安全灘長時自然也不能以子壩頂作依據(jù)。為此，現(xiàn)行的《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范（ZBJ1-90）》首次引進了“灘頂”的概念，用灘頂代替壩頂較為確切。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，或事故分析時是不能通用的。只有在灘頂達到子壩頂時，二者才是一致的。

圖2-15灘頂、子壩頂示意圖

【條文】3.14灘長由灘頂至水邊線的水平距離。【條文】3.15最小干灘長度設計洪水位時的干灘長度?！踞屃x與知識】圖2-15灘頂、子壩頂示意圖【條文】153.17最小安全超高規(guī)定的安全超高最小允許值?！踞屃x與知識】必須提醒一點：《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范（ZBJ-90）》規(guī)定的安全超高最小允許值（見本教材5.3.9條的表3）只限用于設計人員使用。而設計文件規(guī)定的最小安全超高值則有可能大于規(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)?！緱l文】3.18壩高對初期壩和中線式、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應的最終堆積標高時的壩高【條文】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??！踞屃x與知識】見圖2－15。3.17最小安全超高16【條文】3.21尾礦庫擋水壩長期或較長期擋水的尾礦壩，包括不用尾礦堆壩的主壩及尾礦庫側(cè)、后部的副壩。3.22尾礦庫安全設施直接影響尾礦庫安全的設施，包括初期壩、堆積壩、副壩、排滲設施、尾礦庫排水設施、尾礦庫觀測設施及其他影響尾礦庫安全的設施。3.23尾礦工指從事尾礦庫放礦、筑壩、排洪和排滲設施操作的專職作業(yè)人員。4尾礦庫等別及構(gòu)筑物級別4.1尾礦庫各使用期的設計等別應根據(jù)該期的全庫容和壩高分別按表1確定。當兩者的等差為一等時，以高者為準；當?shù)炔畲笥谝坏葧r，按高者降低一等。尾礦庫失事將使下游城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或鐵路干線遭受嚴重災害者，其設計等別可提高一等?！緱l文】17等別全庫容V（萬m3）壩高H（m）一二等庫具備提高等別條件者二三四五

V≥100001000≤V＜10000100≤V＜1000V＜100H≥10060≤H＜10030≤H＜60H＜30

尾礦庫等別表1【釋義與知識】

尾礦庫的等別從高到低分為五等。設計規(guī)范對等別不同的尾礦庫采用的防洪標準和壩體安全系數(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，造成危害的嚴重程度是不同的。因此，同一個尾礦庫在整個生產(chǎn)期間根據(jù)庫容和壩高劃分為不同的等別應是合理的；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，同一個尾礦庫初期按低等別設計，中期及后期逐漸將等別提高，這樣一次建成的排洪構(gòu)筑物就能適應各使用期的防洪要求，設計更加經(jīng)濟合理。根據(jù)上述原則，我國現(xiàn)行設計規(guī)范允許對同一個尾礦庫在生產(chǎn)期間采用不同的尾礦庫等別進行設計等別全庫容V（萬m3）壩高H（m）一二等庫具備提18【條文】4.2尾礦庫構(gòu)筑物的級別根據(jù)尾礦庫等別及其重要性按表2確定。尾礦庫等別構(gòu)筑物的級別主要構(gòu)筑物次要構(gòu)筑物臨時構(gòu)筑物一134二234三355四455五555尾礦庫構(gòu)筑物的級別表2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的構(gòu)筑物；次要構(gòu)筑物指失事后不致造成下游災害或?qū)ξ驳V庫安全影響不大并易于修復的構(gòu)筑物；臨時構(gòu)筑物指尾礦庫施工期臨時使用的構(gòu)筑物?！踞屃x與知識】

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)設計時，首先要確定該構(gòu)筑物的級別。各種結(jié)構(gòu)設計規(guī)范對不同級別的構(gòu)筑物采用不同的安全系數(shù)?！緱l文】構(gòu)筑物的級別主要構(gòu)筑物次要構(gòu)筑物臨時構(gòu)筑物一19第三節(jié)尾礦庫排洪設施

【釋義與知識】

在“3.22尾礦庫安全設施”中，除了在第二節(jié)已介紹過的初期壩、堆積壩和副壩外，還有尾礦庫排洪設施、排滲設施和觀測設施等?，F(xiàn)將排洪設施的基礎知識介紹如下：1、排洪構(gòu)筑物的類型及其特點尾礦庫庫內(nèi)排洪構(gòu)筑物通常由進水構(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)濟比較確定。1、進水構(gòu)筑物進水構(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2－16。窗口式排水井整體性好，堵孔簡單。但進水量小，未能充分發(fā)揮井筒的作用。早期應用較多?？蚣苁脚潘涩F(xiàn)澆梁柱構(gòu)成框架，用預制薄拱板逐層加高。結(jié)構(gòu)合理，進水量大，操作也較簡便。從六十年代后期起，廣泛采用。疊圈式和砌塊式等型式排水井分別用預制拱板和預制砌塊逐層加高。雖能充分發(fā)揮井筒的進水作用，但加高操作要求位置準確性較高，整體性差些，應用不多。圖2－16排水井類型

第三節(jié)尾礦庫排洪設施【釋義與知識】1、進水構(gòu)筑物圖2－20排水斜槽既是進水構(gòu)筑物，又是輸水構(gòu)筑物。隨著庫水位的升高，進水口的位置不斷向上移動。它沒有復雜的排水井，但畢竟進水量小，一般在排洪量較小時經(jīng)常采用。

溢洪道常用于一次性建庫的排洪進水構(gòu)筑物。為了盡量減小進水深度，往往作成寬淺式結(jié)構(gòu)。山坡截洪溝也是進水構(gòu)筑物兼作輸水構(gòu)筑物。沿全部溝長均可進水。在較陡山坡處的截洪溝易遭暴雨沖毀，管理維護工作量大。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。一般埋設在庫內(nèi)最底部，荷載較大，一般采用鋼筋混凝土管，如圖2－17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。

鋼筋混鋼筋凝土管整體性好，承壓能力高，適用于堆壩較高的尾礦庫。但當凈空尺寸較大時，造價偏高。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。

隧洞需由專門鑿巖機械施工，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。當排洪量較大，且地質(zhì)條件較好時，隧洞方案往往比較經(jīng)濟。圖2－17排水管類型

排水斜槽既是進水構(gòu)筑物，又是輸水構(gòu)筑物。隨著庫水位的升高，進213、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置縱橫排水溝，將壩面的雨水導流排出壩外，以免雨水滯留在壩面造成壩面拉溝，影響壩體的安全。

第四節(jié)尾礦庫觀測設施【釋義與知識】

在“3.22尾礦庫安全設施”中，除了在第二節(jié)已介紹過的初期壩、堆積壩和副壩外，還有尾礦庫排洪設施、排滲設施和觀測設施等?，F(xiàn)將觀測設施的基礎知識介紹如下：尾礦庫運行狀態(tài)是否正常須根據(jù)尾礦庫觀測設施實測數(shù)據(jù)進行定量判別。尾礦庫觀測設施主要有庫水位觀測、壩體位移觀測、浸潤線觀測、構(gòu)筑物變形觀測、滲流水觀測等。也有少數(shù)尾礦壩曾埋設過孔隙水、壩體固結(jié)等觀測設施。由于尾礦庫往往遠離廠區(qū)，又處于野外露天狀態(tài)，范圍較廣。一些精密自動觀測儀器易受各種天然或人為因素損壞，所以尾礦庫觀測設施的設置應以力求簡便有效、確能及時正確指導生產(chǎn)管理為原則。3、壩坡排水溝第四節(jié)尾礦庫觀測設施【釋義與知識】221、庫水位觀測設施一項完善的尾礦庫設計必須給生產(chǎn)管理部門提供該庫在各運行期的最小調(diào)洪深度[Ht]、設計洪水位時的最小干灘長度[Lg]和最小安全超高[Hc]，以作為控制庫水位和防洪安全檢查的依據(jù)。庫水位觀測的目的正是根據(jù)現(xiàn)狀庫水位推測設計洪水位時的干灘長和安全超高是否滿足設計的要求。但至今大多用目估的現(xiàn)有干灘長來推測洪水位時的干灘長，這是極不準確的。下面介紹一種簡便可靠的檢測法：（1）安全灘長檢測法如圖2－18所示，設現(xiàn)狀庫水位為Hs，先在沉積灘上用皮尺量出[Lg]，并插上標桿a，用儀器測出a點地面標高Ha，當Ht=Ha–Hs≥[Ht]時，即認為安全灘長滿足設計要求。否則，不滿足。圖2-18安全灘長檢測圖

1、庫水位觀測設施（1）安全灘長檢測法圖2-18安全23（2）安全超高檢測法如圖2－19中所示，設現(xiàn)狀庫水位為Hs，先在沉積灘上用水準儀根據(jù)[Hc]找出b點，并插上標桿b，用儀器測出b點地面標高Hb，當Ht=Hb–Hs≥[Ht]時，即認為安全超高滿足設計要求。否則，不滿足。2-19安全超高檢測圖

對于壩前干灘坡度較大者，只要安全灘長滿足要求，安全超高一般都能滿足要求，而無須檢測安全超高；對于壩前干灘坡度較緩者，只要安全超高滿足要求，安全灘長一般都能滿足要求，而無須檢測安全灘長。馬鋼南山鐵礦凹山尾礦庫已使用上述方法檢測了5年，為生產(chǎn)管理及時提供了需調(diào)控干灘的具體部位，從而使長達4公里多的堆壩灘面每臨汛期都能全線滿足安全要求。（2）安全超高檢測法2-19安全超高檢測圖242、浸潤線觀測設施浸潤線的位置是分析尾礦壩穩(wěn)定性的最重要的參數(shù)之一，因而也是判別尾礦壩安全與否的重要特征。不少尾礦壩需通過降低浸潤線以增強穩(wěn)定性，也必須事先了解浸潤線位置的現(xiàn)狀。因此，能否確切測出浸潤線的觀測設施是設計必須認真對待的一項工作。遺憾的是至今對浸潤線觀測設施的設計尚無統(tǒng)一規(guī)定和標準。尾礦壩浸潤線觀測設施使用最多的是在壩坡上埋設水位觀測管。觀測管的開孔滲水段的長度取1m左右為宜。觀測管埋設深度是個關(guān)鍵。淺了測不到水位；深了所測得的水位往往低于實際浸潤線。為此，事先必須了解設計者為確保壩體穩(wěn)定所需要的浸潤線深度，這從初步設計文件的壩體穩(wěn)定計算剖面圖中可以找到。生產(chǎn)過程中浸潤線的位置還會受放礦水、干灘長度、雨水以及壩體逐漸升高等因素的影響，經(jīng)常有些變動。因此，觀測管滲水段設置在設計所需浸潤線的下面1～1.5m處為宜。這樣測得的水位比較接近實際浸潤線。如果測不到水位，說明浸潤線低于設計要求值，壩體安全；如果測得水位較高，說明須要采取降低浸潤線的治理措施。值得一提的是，盲目將觀測管的滲水段埋設很深，或?qū)⒂^測管從上到下都開孔滲水，這樣測得的水位往往比實際浸潤線低的多，使人誤認為浸潤線很深，壩體很安全。這是非常危險的。有些尾礦壩曾試用過內(nèi)裝傳感器的金屬測頭取代觀測管，使用高級絕緣導線引至室內(nèi)儀表上，進行半自動或自動檢測浸潤線。這在技術(shù)上已不成問題，但用于尾礦壩，受到諸多因素的制約，尚未能推廣。

2、浸潤線觀測設施253、壩體位移觀測設施目前我國尾礦壩位移觀測仍以壩體表面位移觀測為主。即在壩體表面有組織地埋設一系列砼樁作為觀測標點，使用水準儀和經(jīng)緯儀觀測壩體的垂直（沉降）和水平位移。標點的布置以能全面掌握壩體的變形狀態(tài)為原則。一般可選擇最大壩高剖面、地基地形變化較大的地段布置觀測橫斷面。每個觀測橫斷面上應在不易受到人為或天然因素損壞的地點選擇幾處建立觀測標點，此外在壩腳下游5～10m范圍內(nèi)的地面上布置觀測標點。并同時記錄下其最初的標高和座標。為便于觀測，還須在庫外地層穩(wěn)定、不受壩體變形影響的地點建立觀測基點（又稱工作基點）和起測基點。生產(chǎn)管理部門定期在工作基點安裝儀器，以起測基點為標準，觀測各觀測標點的位移。目前由于設計規(guī)范尚未對壩體最大位移作出限量規(guī)定，當一旦發(fā)現(xiàn)觀測的位移有異常時，應及時通報有關(guān)部門會診分析壩體變形的發(fā)展趨勢，判別壩體的安全狀態(tài)，進而確定是否需要采取治理措施。4、排水構(gòu)筑物的變形觀測設施較高的溢水塔（排水井）在使用初期可能受地基沉降而傾斜。用肉眼或經(jīng)緯儀觀測；鋼筋混凝土排水管和隧洞襯砌常見的病害為露筋或裂縫。前者用肉眼檢查；后者可用測縫儀測量裂縫寬度，以判斷是否超標。3、壩體位移觀測設施26第三章尾礦庫建設

第一節(jié)尾礦庫勘察【條文】5

尾礦庫建設5.1尾礦庫勘察5.1.1尾礦庫工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察應符合有關(guān)國家及行業(yè)標準要求，查明影響尾礦庫及各構(gòu)筑物安全性的不利因素，并提出工程措施建議，為設計提供可靠依據(jù)。5.1.1在用的上游法尾礦堆積壩的勘察應執(zhí)行《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（YBJ11-86）?！踞屃x與知識】1、尾礦庫勘察的目的及重要性尾礦庫勘察的主要目的概括如下：1）從地質(zhì)條件方面論證所選尾礦庫庫址的可行性；2）為擬建的構(gòu)筑物（如初期壩、排洪系統(tǒng)等）提供設計所需的壩材及地基土層的物理力學指標。必要時，須對地質(zhì)條件不良地段提出治理措施的建議；3）對尾礦筑壩壩體進行勘察為壩體穩(wěn)定性分析提供壩體土層分布及各土層的物理力學性能等基礎資料。由于未經(jīng)勘察或勘察深度不夠的原因而造成壩體和排洪構(gòu)筑物嚴重變形，不能正常使用，甚至垮壩的事故時有發(fā)生。可見尾礦庫勘察在尾礦庫建設的全過程中都是必不可少的重要一環(huán)，必須給予充分重視。

第三章尾礦庫建設第一節(jié)尾礦庫勘察【釋義與知識】272、尾礦庫勘察的內(nèi)容及要求尾礦庫勘察的內(nèi)容及要求根據(jù)設計階段而定。一般在尾礦庫建設前期有初步設計階段勘察和施工圖設計階段勘察之分。對于用尾礦堆壩的尾礦庫，在建成運行一段時間后，還須對堆積壩體進行中期勘察?？辈烊蝿胀ǔＳ稍O計單位為業(yè)主代擬勘察任務書，由業(yè)主委托有相應資格的勘察單位進行勘察。（1）初步設計階段勘察初步設計需選幾個尾礦庫庫址進行方案比較，勘察要求取得對這幾個尾礦庫庫址的主要工程、水文地質(zhì)條件進行評價的資料，對能影響場地取舍的不良地質(zhì)問題作出明確的結(jié)論，以作為選定庫址的依據(jù)?？辈斓闹饕獌?nèi)容如下：可致滑動的軟弱土層的分布，地質(zhì)巖性構(gòu)成，斷裂破碎帶的寬度及其巖性特征；滑坡、崩坍、巖溶滲漏、人工洞穴等不良地質(zhì)現(xiàn)象對場地的影響程度，地震等級；透水層的分布情況、性質(zhì)及埋藏條件，地下水的類型、動態(tài)及對砼的侵蝕性；，對場地的工程水文地質(zhì)評價等。（2）施工圖設計階段勘察施工圖設計階段要求針對已選定的庫址取得建（構(gòu)）筑物地基的穩(wěn)定性、滲透性、壓縮性等方面的資料，以作為建（構(gòu)）筑物的設計依據(jù)。勘察的主要內(nèi)容如下：

1）尾礦庫：在初步設計階段勘察基礎上進一步深化。特別是對被水淹沒后可能不穩(wěn)定的地段，應提供土層的物理力學指標，并提出防治措施的建議。

2、尾礦庫勘察的內(nèi)容及要求28

2）尾礦壩：在設計的尾礦壩壩基及其影響范圍內(nèi)進行詳勘，提供壩址工程地質(zhì)縱、橫剖面圖和鉆探點的工程地質(zhì)柱狀圖。對壩基各土層都要做原位測試以及取樣實驗，提供物理力學及滲透性指標；并根據(jù)設計要求提供初期壩筑壩材料的開采位置、數(shù)量及壩材性能。

3）排洪系統(tǒng)：根據(jù)設計的排洪系統(tǒng)布置，沿線進行詳勘。提供沿線工程地質(zhì)縱剖面圖及鉆孔柱狀圖。提供各構(gòu)筑物下臥土層的物理力學性能。對不良地質(zhì)地段提出防治建議。

4）尾礦輸送管槽：一般應提供沿線的工程地質(zhì)描述；遇到較大的管橋橋墩或固定支墩，還應提供其地基的強度及壓縮性指標。（3）堆積壩的中期勘察對于新建的尾礦庫，在初步設計中尾礦堆壩穩(wěn)定性只能參考類似尾礦堆壩的指標進行分析。待正式投產(chǎn)一段時間后，應通過尾礦堆壩的中期勘察的資料復核驗證尾礦堆壩的穩(wěn)定性。勘察要求：1）查明尾礦堆積體的組成、密實程度和沉積條件2）查明尾礦堆積體的物理力學性質(zhì)：3）查明尾礦堆積體在勘察期間浸潤線的位置；4）查明影響穩(wěn)定性的不利因素，并提出相應的工程治理措施方案。

最后必須提醒，尾礦堆壩在礦山企業(yè)既是一項大型特種構(gòu)筑物，又是一個重大危險源。為此，我國于1987年專門頒發(fā)了《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程（YBJ11―86）》供勘察部門試行。2001年和2004年相繼頒布的《巖土工程勘察規(guī)范（GB50021―2001）》、《巖土工程勘察技術(shù)規(guī)范（YS5202―2004）》都對尾礦壩的勘察作了一些修訂和補充。由于尾礦堆積壩勘察的技術(shù)難度相當高，必須由對尾礦堆壩有勘察經(jīng)驗的勘察單位承擔。

2）尾礦壩：在設計的尾礦壩壩基及其影響范圍內(nèi)進行詳勘29

第二節(jié)尾礦庫設計【條文】5.2尾礦庫設計5.2.1尾礦庫庫址選擇應遵守下列原則：

a）不宜位于工礦企業(yè)、大型水源地、水產(chǎn)基地核彈頭型居民區(qū)上游；

b）不應位于全國和省重點保護名勝古跡的上游；

c）應避開地質(zhì)構(gòu)造復雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴重區(qū)域；

d）不應位于有開采價值的礦床下面；

e）匯水面積小、有足夠的庫容和初、終期庫長?！踞屃x與知識】尾礦庫庫址的選擇應有兩個或兩個以上庫址方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較綜合確定。原則a）和b）是為了盡量減少尾礦庫一旦失事對下游造成特大災害。此外，為了盡量減少細粒尾礦的揚塵及尾礦水的氣味對人群的環(huán)境影響，庫址宜選在大居民區(qū)及廠區(qū)最大頻率風向的的下風側(cè)；原則c）、d）和e）中的“匯水面積要小”是為了降低基投資。此外，為了降低運營費，庫址一般應離選廠較近、尾礦輸送能自流或揚程小。原則e）中的“有足夠的庫容”是要求能容納選礦廠在設計服務期限內(nèi)所產(chǎn)出的全部尾礦量。如果需要兩座或多座尾礦庫儲存全部尾礦，應在初步設計期間作出統(tǒng)一考慮和長遠規(guī)劃；第二節(jié)尾礦庫設計【條文】【釋義與知識】30原則e）中的“有足夠的初、終期庫長”是考慮在初期能滿足回水水質(zhì)和排洪系統(tǒng)布置的需要；中、后期庫長主要是對上游式（包括下游式和中線式）尾礦壩而言，因為它要求在最高洪水位時還要道有足夠的干灘長度。【條文】5.2.2尾礦庫設計應對不良地質(zhì)條件采取可靠的治理措施。5.2.3

對停采的露天采礦場改作尾礦庫的，應對安全性進行專項論證：對露天采礦場下部有采礦活動的，不宜作為尾礦庫。確需用時，應有有資質(zhì)的單位進行專項論證，并提出安全技術(shù)措施，在保證地下采礦安全時，方可采用。5.2.4尾礦庫設計文件應明確下列安全運行控制參數(shù)：a）尾礦庫設計最終堆積高程、最終壩體高度、總庫容b）尾礦壩堆積坡比；c）尾礦壩不同堆積標高時，庫內(nèi)控制的正常水位、調(diào)洪高度、安全超高及最小干灘長度等；d）尾礦壩浸潤線控制。原則e）中的“有足夠的初、終期庫長”是考慮在初期能滿足回水水31【釋義與知識】本條文中各個參數(shù)適用于有堆積壩的尾礦庫。上述參數(shù)都是設計人依據(jù)基礎資料分析計算后，明確編制在初步設計文件中的。設計基礎資料一般應有下列內(nèi)容：（1）尾礦日產(chǎn)量、設計服務年限內(nèi)的尾礦總量；（2）尾礦顆粒分析及其加權(quán)平均粒徑；（3）尾礦及尾礦水的成分分析；（4）尾礦漿的流量及其濃度；（5）尾礦漿的最小澄清距離；（6）尾礦沉積灘的坡度；（7）尾礦庫內(nèi)平均堆積干密度；（8）尾礦庫地區(qū)的地震設防烈度及氣象資料；（9）尾礦庫地區(qū)的地形圖；（10）尾礦庫址工程、水文地質(zhì)勘察報告。以上資料隨著今后生產(chǎn)工藝流程的變化而變化，若上述參數(shù)發(fā)生變化，生產(chǎn)企業(yè)須及時將新的參數(shù)提供給設計部門，以便對原設計作必要的修改?！踞屃x與知識】325.2.5尾礦庫初步設計應編制安全專篇，主要內(nèi)容為：a）尾礦庫區(qū)存在的安全隱患及對策b）尾礦庫初期壩和堆積壩的穩(wěn)定性分析；c）尾礦庫動態(tài)監(jiān)測和通訊設備配置的可靠性分析；d）尾礦庫的安全管理要求?！踞屃x與知識】尾礦庫實際上是一個處于高勢能狀態(tài)的泥石流源，在長達十幾年乃至數(shù)十年的運行過程中，隨時都會受到人為的（管理不善、工農(nóng)關(guān)系不協(xié)調(diào)等）和天然的（洪水、地震等）不利因素威脅。尾礦庫一旦失事，往往造成特大災害。其安全故然有賴于勘察、設計、施工、監(jiān)理和管理等多個部門的共同重視與配合，但設計屬于核心和基礎環(huán)節(jié)，作用更為突出和重要。因此，設計者應具有高度責任心和過硬的技能，才能勝任。設計的安全要求是多方面的。除了要仔細審查勘察報告和基礎資料外，在設計中主要體現(xiàn)在兩個方面：一是要確保設計的尾礦壩具有足夠的穩(wěn)定性，各項穩(wěn)定安全系數(shù)必須符合設計規(guī)范的規(guī)定；二是要使洪水位能控制在設計規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，確保防洪的安全。對施工質(zhì)量和運行管理的具體技術(shù)參數(shù)要求，必須在設計文件中有明確的交代，以便施工和生產(chǎn)部門嚴格按設計要求進行管理。5.2.5尾礦庫初步設計應編制安全專篇，主要內(nèi)容為：33

第三節(jié)尾礦壩設計【條文】5.3尾礦壩設計5.3.1尾礦壩宜以濾水壩為初期壩,利用尾礦筑壩.當遇有下列條件之一時，可以采用當?shù)赝潦匣驈U石建壩。尾礦顆粒很細、粘粒含量大，不能筑壩；由尾礦庫后部放礦合理；尾礦庫與廢石場結(jié)合考慮，用廢石筑壩合理。【釋義與知識】初期壩之所以推薦采用透水壩的壩型（如透水堆石壩、透水土壩等），是為了能盡快自行排除尾礦堆積壩內(nèi)的滲水，以降低后期壩的浸潤線，增強壩體穩(wěn)定性。當?shù)厝缛鄙儋|(zhì)量較好的石料或土料，可就地取材，用風化土石料筑初期壩壩。【條文】5.3.2初期壩高度的確定除滿足初期壩堆存尾礦、澄清尾礦水、尾礦庫回水和冬季放礦要求外，還應滿足初期調(diào)蓄洪水要求?！踞屃x與知識】初期壩的高度一般應能儲存選廠生產(chǎn)半年到一年的尾礦量，同時還要滿足初期壩裝滿尾礦時防洪安全灘長的要求。此外，初期壩的壩頂寬度、壩坡、馬道、排水棱體和反濾層可按下列要求確定：第三節(jié)尾礦壩設計34（1）壩頂寬度為了滿足敷設尾礦輸送主管、放礦支管和向尾礦庫內(nèi)排放尾礦操作的要求，初期壩壩頂應具有一定的寬度。一般情況下壩頂寬度不宜小于表3-3所列數(shù)值。當壩頂需要行車時，還應按行車的要求確定。生產(chǎn)中應確保壩頂寬度不被侵占。壩高（米）壩頂最小寬度（米）＜102.510～203.020～303.5＞304.0表3-3初期壩壩頂最小寬度（2）壩坡壩的內(nèi)、外坡坡比的確定，應通過壩坡穩(wěn)定性計算來確定。土壩的下游坡面上應種植草皮護坡，堆石壩的下游坡面應干砌大塊石護面。（3）馬道當壩的高度較高時，壩體下游坡每隔10～15米高度設置一寬度為1～2米的馬道，以利壩體的穩(wěn)定，方便操作管理。（1）壩頂寬度壩高（米）壩頂最小寬度（米）＜102.535（4）排水棱體為排出土壩壩體內(nèi)的滲水和保護壩體外坡腳，在土壩外坡腳處設置毛石堆成的排水棱體。排水棱體的高度為初期壩壩高的1/5～1/3，頂寬為1.5～2.0米,邊坡坡比為1∶1～1∶1.5。（5）反濾層為防止?jié)B透水將尾礦或土等細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置反濾層。早期的反濾層采用砂、礫料或卵石等組成，由細到粗順水流方向敷設。反濾層上再用毛石護面。因?qū)Ω鲗游锪系募壟?、層厚和施工要求很嚴格，反濾層的施工質(zhì)量要求較高?，F(xiàn)在普遍采用土工布（又稱無紡土工織物）作反濾層。在土工布的上下用粒徑符合要求的碎石作過濾層，并用毛石護面。土工布作反濾層施工簡單，質(zhì)量易保證，使用效果好，造價也不高。【條文】5.3.3壩基處理應滿足滲流控制和靜力、動力穩(wěn)定要求。遇有下列情況時，應進行專門研究處理：透水性較大的厚層砂礫石地基；易液化土、軟粘土和濕陷性黃土地基；巖溶發(fā)育地基；采空區(qū)地基。【條文】5.3.4尾礦壩的方式，對于抗震設防烈度為7度及7度以下地區(qū)宜采用上游式筑壩，抗震設防烈度為8～9度地區(qū)宜采用下游式或中線式筑壩。（4）排水棱體36【釋義與知識】后期壩壩型主要由后期壩的高度、庫址的地形、尾礦粒度組成和地震設防烈度等條件綜合分析確定。一般壩高大于100米、山谷型尾礦庫且壩址狹長、尾礦顆粒較粗、地震設防烈度為8度及8度以上的地區(qū)，宜采用下游式或中線式后期壩；其它情況均可采用上游式后期壩。不論采用哪種壩型，最終都必須通過壩體穩(wěn)定分析滿足安全要求，才能最后確定。由于上游式筑壩壩體中還夾雜有相當數(shù)量的中細粒尾砂，強度較低，穩(wěn)定性相對較差，實踐表明抗震設防烈度為7度及7度以下地區(qū)采用它是完全可行的；下游式或中線式筑壩的壩體是由分級出來的粗粒尾砂構(gòu)成，強度較高，穩(wěn)定性相對較好，所以在高烈度地區(qū)推薦采用。當堆積壩高度較大，尾礦顆粒較粗，地形條件合適，在7度以下的地區(qū)也可采用下游式或中線式筑壩?！緱l文】5.3.5上游式筑壩，中、粗尾礦可采用直接沖填筑壩法，尾礦顆粒較細時宜采用分級沖填筑壩法。【釋義與知識】盡管上游式筑壩穩(wěn)定性相對較差，但它具有運營費用較低，生產(chǎn)管理簡單的優(yōu)點，目前我國的大、中型后期壩絕大多數(shù)采用上游式尾礦直接沖填筑壩。而且在上游式尾礦壩的勘查、設計和生產(chǎn)管理方面的經(jīng)驗和水平都處于世界領先的地位?！踞屃x與知識】37【條文】5.3.6下游式或中線式尾礦筑壩分級后用于筑壩的尾礦，其粗顆粒（d≥0.074mm）含量不宜小于70％，否則應進行筑壩試驗。筑壩上升速度應滿足庫內(nèi)沉積灘面上升速度和防洪的要求。【釋義與知識】下游式或中線式尾礦筑壩還要求壩址地形較窄，否則，筑壩上升速度滿足不了庫內(nèi)沉積灘面上升速度，也是無法筑壩的。我國峨口鐵礦和德興銅礦原設計的下游式筑壩，雖然具備一定的的地形條件，但仍因筑壩上升速度滿足不了庫內(nèi)沉積灘面上升速度而改用它法?！緱l文】5.3.7下游式或中線式尾礦壩應設上游初期壩和下游濾水壩趾，二者之間的壩基應設置排滲設施。5.3.8尾礦庫擋水壩應按水庫壩的要求設計。5.3.9上游式尾礦壩沉積灘頂至設計洪水位的高差不得小于表3的最小安全超高值，同時，灘頂至設計洪水位水邊線的距離不得小于表3的最小灘長值?！緱l文】38壩的級別12345最小安全超高（m）1.51.00.70.50.4最小灘長（m）150100705040上游式尾礦壩的最小安全超高與最小灘長表35.3.10下游式和中線式尾礦壩壩頂外緣至設計洪水位水邊線的距離不宜小于表4的最小灘長值。下游式與中線式尾礦壩的最小灘長表4壩的級別12345最小灘長（m）10070503520壩的級別12345最小安全超高（m）1.51.00.7395.3.11尾礦庫擋水壩在設計洪水位時安全超高不得小于表3的最小安全超高值、最大風壅水面高度和最大風浪爬高三者之和。最大風壅水面高度和最大風浪爬高可按《碾壓式土石壩設計規(guī)范》推薦的方法計算。5.3.12地震區(qū)尾礦壩應符合下列規(guī)定：上游式尾礦壩沉積灘頂至正常高水位的高差不得小于表3最小安全超高值與地震涌浪高度之和，灘頂至正常高水位水邊線的距離不得小于表3的最小灘長值與地震涌浪高度對應灘長之和。下游式與中線式尾礦壩壩頂外邊緣至正常高水位水邊線的距離不宜小于表4的最小灘長值與地震涌浪高度對應灘長之和。尾礦庫擋水壩壩頂至正常高水位的高差不得小于表3最小安全超高值與地震涌浪高度之和。

地震涌浪高度可根據(jù)設計地震烈度和水深確定，可采用0.5～1.5m。對于全部采用當?shù)赝潦匣驈U石堆筑的尾礦壩，其安全超高按尾礦庫擋水壩要求確定。5.3.13尾礦壩設計應進行滲流計算，以確定壩體浸潤線、逸出坡降和滲流量。浸潤線出逸的尾礦堆積壩壩坡，應設排滲設施，1、2級尾礦壩還應進行滲流穩(wěn)定研究。5.3.14上游式尾礦壩的滲流計算應考慮尾礦筑壩放礦水的影響。1、2級山谷型尾礦壩的滲流應按三維計算或由模擬試驗確定；3級以下尾礦壩的滲流計算可按附錄A進行。5.3.15上游式尾礦堆積壩的初期透水堆石壩壩高與總壩高之比值不宜小于1/8。5.3.11尾礦庫擋水壩在設計洪水位時安全超高不得小于表340【條文】5.3.16尾礦初期壩與堆積壩壩坡的抗滑穩(wěn)定性應根據(jù)壩體材料及壩基巖土的物理力學性質(zhì)，考慮各種荷載組合，經(jīng)計算確定。計算方法宜采用瑞典圓弧法。當壩基或壩體內(nèi)存在軟弱土層時，可采用改良圓弧法?？紤]地震荷載時，應按《水工建筑物抗震設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進行計算。地震列度區(qū)域劃分為6級列度及6級列度以下地區(qū)的5級尾礦壩，當壩外坡比小于1:4時，除原尾礦屬尾粘土和尾粉質(zhì)粘土以及軟弱壩基外，可不作穩(wěn)定計算?！踞屃x與知識】

初期壩與堆積壩壩坡的抗滑穩(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破壞的能力的問題。設計一般要通過計算給出定量的評價。計算之前要選定計算剖面，如圖3－1所示。后期壩壩坡憑經(jīng)驗假定；浸潤線位置由滲流分析確定；壩基土層的物理力學指標通過工程地質(zhì)勘察確定；后期壩的物理力學指標可參照類似尾礦的指標確定，有條件者應在老尾礦壩上勘察確定。

計算時，假定多個滑動面，根據(jù)滑動體的受力狀態(tài)，計算出各個土條所受的力對滑弧中心的抗滑力矩MK和滑動力矩MH，用式3-1求出各個滑動面的抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)MH。K=MK/MH

【條文】41圖3－1尾礦壩抗滑穩(wěn)定計算示意圖設計的作用就是要采取多種措施，確保最小的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于設計規(guī)范的規(guī)定。我國現(xiàn)行的《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范（ZBJ1-90）》規(guī)定的最小的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見第5.3.18條的表6。圖3－1尾礦壩抗滑穩(wěn)定計算示意圖設計的作用就是要采取42【條文】5.3.17尾礦壩穩(wěn)定性計算的荷載分下列五類，可根據(jù)不同情況按表5進行組合：筑壩期正常高水位的滲透壓力；壩體自重；壩體及壩基中空隙壓力；最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力；地震慣性力。按瑞典圓弧法計算壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)不應小于表6規(guī)定的數(shù)值。荷載的組合表5荷載組合荷載類別一二三四五正常運行總應力法有有有效應力法有有有洪水運行總應力法有有有效應力法有有有洪水運行

總應力法有有有有效應力法有有有有【條文】荷載組合荷載類別一二三四五正常運行總應力法有43壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)表6運行情況壩的級別1234、5正常運行1.301.251.201.15洪水運行1.201.151.101.05洪水運行

1.101.051.051.00【條文】5.3.19當采用簡化畢肖普法與瑞典圓弧法計算結(jié)果相比較時，可參照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定選用兩種方法各自的最小安全系數(shù)?！踞屃x與知識】簡化畢肖普法與瑞典圓弧法都是基于剛體極限平衡理論的條分法。他們的主要區(qū)別在于前者計及條塊間作用力，后者則沒有。因而前者合理些。后者使用了多年，技術(shù)處理經(jīng)驗較多?，F(xiàn)行的《選礦廠尾礦設施設計規(guī)范（ZBJ-90）》規(guī)定的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)適用于瑞典圓弧法。所以說，若使用前者，最小安全系數(shù)可參照現(xiàn)行《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）的規(guī)定執(zhí)行。壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)表6運行44【條文】5.3.20尾礦壩壩體材料及壩基土的抗剪強度指標類別，應視強度計算方法與土類的不同按表7選取。

尾礦及土的抗剪強度指標表7強度計算方法土的類別強度指標類別（取得的方法）試驗儀器試驗起始狀態(tài)試驗方法強度指標總應力法無粘性土固結(jié)不排水剪Cu,Φu三軸儀一、壩體材料1、含水量及密度與原狀一樣2、浸潤線以下及水下要預先飽和3、試驗應力與壩體實際應力相一致二、壩基用原狀土少粘性土固結(jié)快剪直剪儀固結(jié)不排水剪三軸儀粘性土固結(jié)快剪直剪儀固結(jié)不排水剪三軸儀有效應力法無粘性土慢剪C’

,Φ’直剪儀固結(jié)排水剪三軸儀粘性土慢剪直剪儀固結(jié)不排水剪、測孔壓三軸儀注：1.少粘性土指粘粒含量小于15%的尾礦。2.軟弱尾粘土類粘性土采用固結(jié)快剪指標時，應根據(jù)其固結(jié)程度確定；當采用十字板抗剪強度指標時，應考慮土體固結(jié)后強度的增長?！緱l文】強度計土的類別強度指標類別（取得的方法）試驗儀器試驗455.3.21上游式尾礦壩的計算斷面應考慮到尾礦沉積規(guī)律，根據(jù)顆粒粗細程度概化分區(qū)。各區(qū)尾礦的物理力學指標可參考類似尾礦壩或按附錄B確定。必要時通過試驗研究確定。對在用尾礦壩進行穩(wěn)定計算時應根據(jù)該壩勘察報告確定概化分區(qū)及相應的物理力學指標。5.3.22上游式尾礦壩堆積至1/2～2/3最終設計壩高時，應對壩體進行一次全面的勘察，并進行穩(wěn)定性專項評價，以驗證現(xiàn)狀及設計最終壩體的穩(wěn)定性，確定相應技術(shù)措施。5.3.23透水堆石壩堆石體上游坡坡比不宜陡于1：1.6；土壩上游坡坡比可略陡于或等于下游坡。初期壩下游坡比在初定時可按表8確定。初期壩下游坡坡比表8壩高（m）土壩下游坡坡比透水堆石壩下游坡坡比巖基非巖基（軟基礎外）5～101:1.75～1:2.01:1.5～1:1.751:1.75～1:2.010～201:2.0～1:2.520～301:2.5～1:3.05.3.21上游式尾礦壩的計算斷面應考慮到尾礦沉積規(guī)律，根據(jù)465.3.24尾礦堆積壩下游坡與兩岸山坡結(jié)合處的山坡應設置截水溝。5.3.25上游式尾礦壩的堆積壩下游坡面上應以土石覆蓋，并可結(jié)合排滲設施每隔6～10m高差設置排水溝。5.3.264級以上尾礦壩應設置壩體位移和壩體浸潤線觀測設施。必要時還宜設置孔隙水壓力、滲透水量及其混濁度的觀測設施。

第四節(jié)尾礦庫排洪設計5.4排洪設計

【條文】5.4.1尾礦庫必須設置排洪設施，并滿足防洪要求。尾礦庫的排洪方式，應根據(jù)地形、地質(zhì)條件、洪水量、調(diào)洪能力、回水方式、操作條件與使用年限等因素，經(jīng)過技術(shù)比較確定。尾礦庫宜采用排水井（斜槽）—-排水管（隧洞）排洪系統(tǒng)。有條件時也可采用溢洪道或截洪溝等排洪設施?！踞屃x與知識】

尾礦庫設置排洪系統(tǒng)的作用有二：一是為了及時排除庫內(nèi)洪水；二是兼作回收庫內(nèi)尾礦澄清水用。對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。

對于非一次建壩的尾礦庫，排洪系統(tǒng)應靠尾礦庫一側(cè)山坡進行布置。選線應力求短直；地基的工程地質(zhì)條件應盡量均勻，最好無斷層、破碎帶、滑坡帶及軟弱巖層。5.3.24尾礦堆積壩下游坡與兩岸山坡結(jié)合處的山坡應設置截水47

尾礦庫排洪系統(tǒng)布置的關(guān)鍵是進水構(gòu)筑物的位置。我們知到：壩上排礦口的位置在使用過程中是不斷改變的，進水構(gòu)筑物與排礦口之間的距離應始終能滿足安全排洪和尾礦水得以澄清的要求。也就是說，這個距離一般應不小于尾礦水最小澄清距離、調(diào)洪所需灘長和設計最小安全灘長（或最小安全超高所對應的灘長）三者之和。

當采用排水井作為進水構(gòu)筑物時，為了適應排礦口位置的不斷改變，往往需建多個井接替使用，相鄰二井井筒有一定高度的重疊（一般為0.5～1.0）米。進水構(gòu)筑物以下可采用排水涵管或排水隧洞的結(jié)構(gòu)型式進行排水。

當采用排水斜槽方案排洪時，為了適應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坡度。

有時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，當尾礦庫淹沒范圍以上具備較緩山坡地形時，可沿庫周邊開挖截洪溝或在庫后部的山谷狹窄處設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。

【條文】5.4.2尾礦庫的防洪標準應根據(jù)各使用期庫的等別，綜合考慮庫容、壩高、使用年限及對下游可能造成的危害等因素，分別按表9確定。尾礦庫防洪標準表9尾礦庫等別一二三四五洪水重現(xiàn)期（a）初期100～20050～10030～5020～30中、后期1000～2000500～1000200～500100～20050～100注：初期指尾礦庫啟用后的頭3～5年。尾礦庫排洪系統(tǒng)布置的關(guān)鍵是進水構(gòu)筑物的位置。485.4.3儲存鈾礦等有放射性和有害尾礦，失事后可能對下游環(huán)境造成極其嚴重危害的尾礦庫，其防洪標準應予以提高，必要時其后期防洪可按可能最大洪水進行設計。5.4.4尾礦庫洪水計算應符合下列要求：

a)應根據(jù)當?shù)厮膱D冊或有關(guān)部門建議的適用于特小匯水面積的計算公式計算。當采用全國通用的公式時，應當用當?shù)氐乃膮?shù)。有條件時應結(jié)合現(xiàn)場洪水調(diào)查予以驗證。

b)庫內(nèi)水面面積不超過流域面積的10%，則可按全面積陸面匯流計算。否則，水面和陸面面積的匯流應分別計算。5.4.5設計洪水的降雨歷時應采用24小時計算，經(jīng)論證也可采用短歷時計算。5.4.6當24小時洪水總量小于調(diào)洪庫容時，洪水排出時間不宜超過72小時。5.4.7尾礦庫排水構(gòu)筑物的型式與尺寸應根據(jù)水力計算及調(diào)洪計算確定。對一、二等尾礦庫及特別復雜的排水構(gòu)筑物，還應通過水工模型試驗驗證。5.4.8尾礦庫排洪構(gòu)筑物宜控制常年洪水（多年平均值）不產(chǎn)生無壓與有壓流交替的工作狀態(tài)。無法避免時，應加設通氣管。當設計為有壓流時，排水管接縫處止水應滿足工作水壓的要求。排水管或隧洞中最大流速應不大于管（洞）壁材料的容許流速

5.4.3儲存鈾礦等有放射性和有害尾礦，失事后可能對下游環(huán)境49【釋義與知識】排洪計算步驟簡介

洪水計算的目的在于根據(jù)選定的排洪系統(tǒng)和布置，計算出不同庫水位時的泄洪流量，以確定排洪構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)尺寸。當尾礦庫的調(diào)洪庫容足夠大，可以容納得下一場暴雨的洪水總量時，問題就比較簡單，先將洪水匯積后再慢慢排出，排水構(gòu)筑物可做得較小，工程投資費用最低；當尾礦庫沒有足夠的調(diào)洪庫容時，問題就比較復雜。排水構(gòu)筑物要做得較大，工程投資費用較高。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，在設計排水構(gòu)筑物時要充分考慮利用這部分調(diào)洪庫容來進行排洪計算，以便減小排水構(gòu)筑物的尺寸，節(jié)省工程投資費用。洪計算的步驟一般如下：

1、確定防洪標準：我國現(xiàn)行設計規(guī)范規(guī)定尾礦庫的防洪標準按第5.4.2條的表9確定。當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、洪水計算及調(diào)洪演算：確定防洪標準后，可從當?shù)厮氖謨圆榈糜嘘P(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。

3、排洪計算：根據(jù)洪水計算及調(diào)洪演算的結(jié)果，再進行庫內(nèi)水量平衡計算，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，設計者以尾礦庫所需排洪流量作為依據(jù)，進行排洪構(gòu)筑物的水力計算，以確定構(gòu)筑物的斷面尺寸?！踞屃x與知識】50【條文】5.4.9排水構(gòu)筑物的基礎應避免設置在工程地質(zhì)條件不良或需要填方的地段。無法避開時，應進行地基處理設計。5.4.10排水構(gòu)筑物的設計應按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》和《水工隧洞設計規(guī)范》進行。5.4.11設計排水系統(tǒng)時，應考慮終止使用時在井座和支洞末端進行封堵的措施。5.4.12在排水構(gòu)筑物上或尾礦庫內(nèi)適當?shù)攸c，應設置清晰醒目的水位標尺。第五節(jié)尾礦設施施工及驗收5.5尾礦庫安全設施施工及驗收【條文】5.5.1尾礦庫初期壩、副壩、排洪設施、觀測設施等安全設施的施工及驗收應按《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》（YS5418-95）和其他有關(guān)規(guī)程進行。

【條文】51【釋義與知識】

2006年3月1日實施的《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程（AQ2006―2005）》中的“尾礦庫安全設施”指直接影響尾礦庫安全的設施，即尾礦庫的堆存系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，主要指初期壩、堆積壩、排滲設施、庫內(nèi)排水井、排水涵管、排水斜槽、排水豎井及隧洞、尾礦庫觀測裝置等設施。生產(chǎn)實踐說明：由于施工方法不當或施工質(zhì)量低劣造成上述設施的安全隱患和構(gòu)筑物病害的例子不勝枚舉。有的甚至釀成潰壩的災害。因此，1996年4月1日施行的《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》總則中指明：承擔施工的單位應具有相應的施工資質(zhì)等級證書和營業(yè)許可證。

《尾礦設施施工及驗收規(guī)程（YS5418―95）》對每項尾礦設施（含尾礦庫安全設施）的施工及驗收工作都作了明確的規(guī)定和要求。但尾礦設施的構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)型式繁多，對于《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》未涉及到的結(jié)構(gòu)型式和施工方法還應參照其它有關(guān)施工驗收規(guī)程執(zhí)行。

根據(jù)我國尾礦庫安全設施常見的重大病害的調(diào)查，從施工及驗收工作方面總結(jié)，有下面幾個部位易被忽視：

1、透水堆石壩上游坡反濾層目前大、中型尾礦堆壩的初期壩大多采用透水堆石壩壩型。但使用初期常有漏砂現(xiàn)象，時間一長，在后期壩坡或沉積灘上出現(xiàn)多處塌陷漏斗，危及壩體的安全。有人對這種壩型持“無壩不漏”的錯誤觀點。造成漏砂的原因固然有多種，但反濾層施工不當應屬重要原因之一?，F(xiàn)在多用1～2層無紡土工布作反濾層。《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》對反濾層的施工作了明確的規(guī)定和要求。特別需要提醒的是：如果土工布墊層有凸出的塊石尖角、土工布搭接寬度太窄、縫合針腳太稀、護面塊石拋置不慎砸破土工布等都會造成漏砂?！踞屃x與知識】52此外，土工布與壩基、岸坡的接結(jié)合部的處理尤為重要。嵌槽深度一般不宜小于30cm，土工布必須嵌鋪到槽底，再用粘土仔細夯壓密實，或在槽內(nèi)澆滿砼壓封。實踐證明凡是施工把住了上述幾個關(guān)口，基本可杜絕漏砂現(xiàn)象。

2、后期壩的堆筑后期壩是尾礦壩的一個重要組成部分。后期壩的堆筑既是生產(chǎn)過程，也是尾礦壩的繼續(xù)施工過程。后期壩往往比初期壩高得多。在長達十多年甚至數(shù)十年的施工過程中所遇到的技術(shù)難題也比初壩多。其施工質(zhì)量直接影響到尾礦壩的安全。但通常將后期壩的堆筑劃為生產(chǎn)管理范疇。因此，《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》未涉及后期壩的堆筑與驗收內(nèi)容。而將它歸入《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程（AQ2006―2005）》的“尾礦排放與筑壩”一節(jié)。必須指出：尾礦后期壩是一個特殊的水工構(gòu)筑物，實質(zhì)上是尾礦沉積體，其外坡的穩(wěn)定性取決于外圍粗、中粒尾砂的分布狀況，外坡前（通常稱壩前）粗、中粒尾砂沉積越多，穩(wěn)定性越好；反之，越差。為此，上游式尾礦堆壩要求在壩前均勻分散排礦，是保證筑壩質(zhì)量的最關(guān)鍵的措施之一。而不能把后期壩的施工質(zhì)量片面理解為僅對堆筑子壩而言。

3、排水隧洞

《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》中，對排水隧洞（包括豎井）的施工和驗收工作都有詳細的規(guī)定和要求。我國尾礦庫的排水隧洞大多采用鋼筋混凝土整體襯砌。生產(chǎn)使用中重大事故很少。但從壁的排水孔、灌漿孔或伸縮縫處嚴重漏水、噴水，甚至漏砂的現(xiàn)象時有發(fā)生。該現(xiàn)象說明洞壁已與庫內(nèi)水面或尾礦懸浮層連通。當庫水位較高時，勢必大大增加了隧洞外水壓力，對隧洞十分不利。究其原因，主要是洞壁超挖部位，尤其是洞頂部位砼沒填滿，空隙太大所造成。類似病害嚴重時，甚至導致構(gòu)筑物破壞的例子也是有的。此外，土工布與壩基、岸坡的接結(jié)合部的處理尤為重要。嵌槽深度一53《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》中明確要求：“襯砌完畢后，洞頂超挖部位應進行壓力回填灌漿；邊壁超挖部位應用碎石或砼填塞并振壓密實?！闭J真作到這點，此類病害應可避免【條文】5.5.2隱蔽工程必須經(jīng)分段驗收合格后，方可進行下一階段施工?！踞屃x與知識】尾礦庫安全設施中的初期壩、庫內(nèi)排水井、排水涵管、排水斜槽和排水豎井等構(gòu)筑物的基礎開挖工程都應當作隱蔽工程對待。特別是初期壩壩基開挖和排水構(gòu)筑物的基礎開挖更應進行嚴格驗收。1、初期壩壩基開挖和壩基處理《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》對壩基開挖和壩基處理都作了明確的規(guī)定和要求。需要強調(diào)說明的是：初期壩壩基開挖深度和清基要求必須滿足設計要求；當勘察未指明而在開挖過程中遇到不利于壩體穩(wěn)定的泥炭層、坡積物、殘積物、滑坡體和強風化巖石等土層時，應及時與勘察、設計單位共同研究處理措施；壩體填筑前壩基處理應經(jīng)業(yè)主會同勘察和設計共同驗收。忽視以上幾方面的要求必導致尾礦庫使用初期大量漏砂，同時給后期壩留下難以治理的安全隱患。《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》中明確要求：“襯砌完畢后，洞頂超挖54

2、排水管（包括斜槽）地基處理排水管施工質(zhì)量低劣大多表現(xiàn)為管壁有蜂窩麻面、漏筋、初始變形等。這些病害只要加強施工隊伍和監(jiān)理部門的質(zhì)量管理，即可消除。還有一類常見的難以治理的病害是在使用過程中出現(xiàn)較大位移或變形而漏砂、管壁產(chǎn)生較大的環(huán)狀裂縫，嚴重威脅到尾礦庫的安全使用。究其原因，雖有設計不當，也有砼強度不夠，但相當一部分是由地基沉降不均所引起。因此，《尾礦設施施工及驗收規(guī)程》中特別指出“當管（槽）開挖后的地基與設計條件出入較大、遇有軟弱地基，巖性不均，有斷裂或滑坡等不良地基時，應通知設計單位，共同研究解決?！边€規(guī)定“管（槽）基開挖后，應按隱蔽工程進行認真檢查和驗收，驗收合格后方可澆筑管（槽）基礎。”2、排水管（包括斜槽）地基處理55第二章尾礦庫基礎知識

第一節(jié)尾礦庫

【條文】3.1尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存金屬非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。

【釋義與知識】

尾礦庫通常有下列幾種類型：

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2-1所示。