尾矿库基础课件.ppt

1、【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。 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

2、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； 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。 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

3、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 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。图图2-12 上游式

4、尾矿坝上游式尾矿坝图图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

5、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

6、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

7、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

8、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。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

9、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

10、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。【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

11、、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

12、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

13、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

14、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。【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

15、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）

16、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；

17、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。

18、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

19、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

20、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

21、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

22、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

23、，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

24、、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。

25、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

26、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上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（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岩土工程勘察规范（察规范（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，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，必须由对尾矿堆坝有勘察经验的勘察单位承担。必须由对尾矿堆坝有勘察经验

27、的勘察单位承担。 【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）

28、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）中的“有足够的初、终期库长”是考虑在初期能满足回水水质和排洪系统布置的需要；中、后期库长主要是对上游式（包括下游式和中线式）尾矿坝而言，因为它要求在最高洪水位时还要道有足够的干滩长度。【条文条文】5.2.2 5.2.2 尾矿库设计应对不良地质条件采取可靠的治理措施。5.2.35.2.3 对停采的露天采矿场改作尾矿库的，

29、应对安全性进行专项论证：对露天采矿场下部有采矿活动的，不宜作为尾矿库。确需用时，应有有资质的单位进行专项论证，并提出安全技术措施，在保证地下采矿安全时，方可采用。5.2.4 5.2.4 尾矿库设计文件应明确下列安全运行控制参数：a）尾矿库设计最终堆积高程、最终坝体高度、总库容b）尾矿坝堆积坡比；c）尾矿坝不同堆积标高时，库内控制的正常水位、调洪高度、安全超高及最小干滩长度等；d）尾矿坝浸润线控制。【释义与知识】本条文中各个参数适用于有堆积坝的尾矿库。上述参数都是设计人依据基础资料分析计算后，明确编制在初步设计文件中的。设计基础资料一般应有下列内容：（1）尾矿日产量、设计服务年限内的尾矿总量；（

30、2）尾矿颗粒分析及其加权平均粒径；（3）尾矿及尾矿水的成分分析；（4）尾矿浆的流量及其浓度；（5）尾矿浆的最小澄清距离； （6）尾矿沉积滩的坡度；（7）尾矿库内平均堆积干密度；（8）尾矿库地区的地震设防烈度及气象资料；（9）尾矿库地区的地形图；（10）尾矿库址工程、水文地质勘察报告。以上资料随着今后生产工艺流程的变化而变化，若上述参数发生变化，生产企业须及时将新的参数提供给设计部门，以便对原设计作必要的修改。5.2.5 5.2.5 尾矿库初步设计应编制安全专篇，主要内容为：a）尾矿库区存在的安全隐患及对策b）尾矿库初期坝和堆积坝的稳定性分析；c）尾矿库动态监测和通讯设备配置的可靠性分析；d）尾

31、矿库的安全管理要求。【释义与知识】尾矿库实际上是一个处于高势能状态的泥石流源，在长达十几年乃至数十年的运行过程中，随时都会受到人为的（管理不善、工农关系不协调等）和天然的（洪水、地震等）不利因素威胁。尾矿库一旦失事，往往造成特大灾害。其安全故然有赖于勘察、设计、施工、监理和管理等多个部门的共同重视与配合，但设计属于核心和基础环节，作用更为突出和重要。因此，设计者应具有高度责任心和过硬的技能，才能胜任。设计的安全要求是多方面的。除了要仔细审查勘察报告和基础资料外，在设计中主要体现在两个方面：一是要确保设计的尾矿坝具有足够的稳定性，各项稳定安全系数必须符合设计规范的规定；二是要使洪水位能控制在设计

32、规范规定的范围内，确保防洪的安全。对施工质量和运行管理的具体技术参数要求，必须在设计文件中有明确的交代，以便施工和生产部门严格按设计要求进行管理。 第三节第三节 尾矿坝设计尾矿坝设计【条文条文】5.3 5.3 尾矿坝设计5.3.1 5.3.1 尾矿坝宜以滤水坝为初期坝,利用尾矿筑坝.当遇有下列条件之一时，可以采用当地土石料或废石建坝。尾矿颗粒很细、粘粒含量大，不能筑坝；由尾矿库后部放矿合理；尾矿库与废石场结合考虑，用废石筑坝合理。【释义与知识】初期坝之所以推荐采用透水坝的坝型（如透水堆石坝、透水土坝等），是为了能尽快自行排除尾矿堆积坝内的渗水，以降低后期坝的浸润线，增强坝体稳定性。当地如缺少质

33、量较好的石料或土料，可就地取材，用风化土石料筑初期坝坝。【条文条文】5.3.2 5.3.2 初期坝高度的确定除满足初期坝堆存尾矿、澄清尾矿水、尾矿库回水和冬季放矿要求外，还应满足初期调蓄洪水要求。【释义与知识】初期坝的高度一般应能储存选厂生产半年到一年的尾矿量，同时还要满足初期坝装满尾矿时防洪安全滩长的要求。此外，初期坝的坝顶宽度、坝坡、马道、排水棱体和反滤层可按下列要求确定：（1）坝顶宽度为了满足敷设尾矿输送主管、放矿支管和向尾矿库内排放尾矿操作的要求，初期坝坝顶应具有一定的宽度。一般情况下坝顶宽度不宜小于表3-3所列数值。当坝顶需要行车时，还应按行车的要求确定。生产中应确保坝顶宽度不被侵占

34、。表表3-3 初期坝坝顶最小宽度初期坝坝顶最小宽度（2）坝坡坝的内、外坡坡比的确定，应通过坝坡稳定性计算来确定。土坝的下游坡面上应种植草皮护坡，堆石坝的下游坡面应干砌大块石护面。（3）马道当坝的高度较高时，坝体下游坡每隔1015米高度设置一宽度为12米的马道，以利坝体的稳定，方便操作管理。 （4）排水棱体为排出土坝坝体内的渗水和保护坝体外坡脚，在土坝外坡脚处设置毛石堆成的排水棱体。排水棱体的高度为初期坝坝高的1/51/3，顶宽为1.52.0米,边坡坡比为1 11 1.5。（5）反滤层为防止渗透水将尾矿或土等细颗粒物料通过堆石体带出坝外，在土坝坝体与排水棱体接触面处以及堆石坝的上游坡面处或与非基

35、岩的接触面处都须设置反滤层。 早期的反滤层采用砂、砾料或卵石等组成，由细到粗顺水流方向敷设。反滤层上再用毛石护面。因对各层物料的级配、层厚和施工要求很严格，反滤层的施工质量要求较高。现在普遍采用土工布（又称无纺土工织物）作反滤层。在土工布的上下用粒径符合要求的碎石作过滤层，并用毛石护面。土工布作反滤层施工简单，质量易保证，使用效果好，造价也不高。【条文条文】5.3.3 5.3.3 坝基处理应满足渗流控制和静力、动力稳定要求。遇有下列情况时，应进行专门研究处理：透水性较大的厚层砂砾石地基；易液化土、软粘土和湿陷性黄土地基；岩溶发育地基；采空区地基。【条文条文】5.3.4 5.3.4 尾矿坝的方式

36、，对于抗震设防烈度为7度及7度以下地区宜采用上游式筑坝，抗震设防烈度为89度地区宜采用下游式或中线式筑坝。【释义与知识】后期坝坝型主要由后期坝的高度、库址的地形、尾矿粒度组成和地震设防烈度等条件综合分析确定。一般坝高大于100米、山谷型尾矿库且坝址狭长、尾矿颗粒较粗、地震设防烈度为8度及8度以上的地区，宜采用下游式或中线式后期坝；其它情况均可采用上游式后期坝。不论采用哪种坝型，最终都必须通过坝体稳定分析满足安全要求，才能最后确定。由于上游式筑坝坝体中还夹杂有相当数量的中细粒尾砂，强度较低，稳定性相对较差，实践表明抗震设防烈度为7度及7度以下地区采用它是完全可行的；下游式或中线式筑坝的坝体是由分

37、级出来的粗粒尾砂构成，强度较高，稳定性相对较好，所以在高烈度地区推荐采用。当堆积坝高度较大，尾矿颗粒较粗，地形条件合适，在7度以下的地区也可采用下游式或中线式筑坝。【条文条文】5.3.5 5.3.5 上游式筑坝，中、粗尾矿可采用直接冲填筑坝法，尾矿颗粒较细时宜采用分级冲填筑坝法。【释义与知识】尽管上游式筑坝稳定性相对较差，但它具有运营费用较低，生产管理简单的优点，目前我国的大、中型后期坝绝大多数采用上游式尾矿直接冲填筑坝。而且在上游式尾矿坝的勘查、设计和生产管理方面的经验和水平都处于世界领先的地位。 【条文条文】5.3.6 5.3.6 下游式或中线式尾矿筑坝分级后用于筑坝的尾矿，其粗颗粒（d0

38、.074mm）含量不宜小于70，否则应进行筑坝试验。筑坝上升速度应满足库内沉积滩面上升速度和防洪的要求。【释义与知识】下游式或中线式尾矿筑坝还要求坝址地形较窄，否则，筑坝上升速度满足不了库内沉积滩面上升速度，也是无法筑坝的。我国峨口铁矿和德兴铜矿原设计的下游式筑坝，虽然具备一定的的地形条件，但仍因筑坝上升速度满足不了库内沉积滩面上升速度而改用它法。【条文条文】5.3.7 5.3.7 下游式或中线式尾矿坝应设上游初期坝和下游滤水坝趾，二者之间的坝基应设置排渗设施。5.3.8 5.3.8 尾矿库挡水坝应按水库坝的要求设计。5.3.9 5.3.9 上游式尾矿坝沉积滩顶至设计洪水位的高差不得小于表3的

39、最小安全超高值，同时，滩顶至设计洪水位水边线的距离不得小于表3的最小滩长值。上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长 表表35.3.10 下游式和中线式尾矿坝坝顶外缘至设计洪水位水边线的距离不宜小于表4的最小滩长值。下游式与中线式尾矿坝的最小滩长下游式与中线式尾矿坝的最小滩长 表表 45.3.11 5.3.11 尾矿库挡水坝在设计洪水位时安全超高不得小于表3的最小安全超高值、最大风壅水面高度和最大风浪爬高三者之和。最大风壅水面高度和最大风浪爬高可按碾压式土石坝设计规范推荐的方法计算。5.3.12 5.3.12 地震区尾矿坝应符合下列规定： 上游式尾矿坝沉积滩顶至

40、正常高水位的高差不得小于表3最小安全超高值与地震涌浪高度之和，滩顶至正常高水位水边线的距离不得小于表3的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和。 下游式与中线式尾矿坝坝顶外边缘至正常高水位水边线的距离不宜小于表4的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和。 尾矿库挡水坝坝顶至正常高水位的高差不得小于表3最小安全超高值与地震涌浪高度之和。 地震涌浪高度可根据设计地震烈度和水深确定，可采用0.51.5m。对于全部采用当地土石料或废石堆筑的尾矿坝，其安全超高按尾矿库挡水坝要求确定。5.3.135.3.13尾矿坝设计应进行渗流计算，以确定坝体浸润线、逸出坡降和渗流量。浸润线出逸的尾矿堆积坝坝坡，应设排渗设施

41、，1、2级尾矿坝还应进行渗流稳定研究。5.3.145.3.14上游式尾矿坝的渗流计算应考虑尾矿筑坝放矿水的影响。1、2级山谷型尾矿坝的渗流应按三维计算或由模拟试验确定；3级以下尾矿坝的渗流计算可按附录A进行。 5.3.155.3.15上游式尾矿堆积坝的初期透水堆石坝坝高与总坝高之比值不宜小于1/8。【条文条文】5.3.165.3.16尾矿初期坝与堆积坝坝坡的抗滑稳定性应根据坝体材料及坝基岩土的物理力学性质，考虑各种荷载组合，经计算确定。计算方法宜采用瑞典圆弧法。当坝基或坝体内存在软弱土层时，可采用改良圆弧法。考虑地震荷载时，应按水工建筑物抗震设计规范的有关规定进行计算。地震列度区域划分为6级列

42、度及6级列度以下地区的5级尾矿坝，当坝外坡比小于1:4时，除原尾矿属尾粘土和尾粉质粘土以及软弱坝基外，可不作稳定计算。【释义与知识】 初期坝与堆积坝坝坡的抗滑稳定分析是研究尾矿坝（包括初期坝和后期坝）的下游坝坡抵抗滑动破坏的能力的问题。设计一般要通过计算给出定量的评价。计算之前要选定计算剖面，如图31所示。后期坝坝坡凭经验假定；浸潤线位置由渗流分析确定；坝基土层的物理力学指标通过工程地质勘察确定；后期坝的物理力学指标可参照类似尾矿的指标确定，有条件者应在老尾矿坝上勘察确定。 计算时，假定多个滑动面，根据滑动体的受力状态，计算出各个土条所受的力对滑弧中心的抗滑力矩MK和滑动力矩MH，用式3-1求

43、出各个滑动面的抗滑稳定的安全系数MH。K=MK/MH 图图31 尾矿坝抗滑稳定计算示意图尾矿坝抗滑稳定计算示意图设计的作用就是要采取多种措施，确保最小的抗滑稳定安全系数不小于设计规范的规定。我国现行的选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ 1-90）规定的最小的抗滑稳定安全系数见第5.3.18条的表6。【条文条文】5.3.17 尾矿坝稳定性计算的荷载分下列五类，可根据不同情况按表5进行组合：筑坝期正常高水位的渗透压力；坝体自重；坝体及坝基中空隙压力；最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力；地震惯性力。按瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定的安全系数不应小于表6规定的数值。 荷载的组合荷载的组合 表表5坝坡抗滑稳定最

44、小安全系数坝坡抗滑稳定最小安全系数 表表6【条文条文】5.3.195.3.19当采用简化毕肖普法与瑞典圆弧法计算结果相比较时，可参照碾压式土石坝设计规范有关规定选用两种方法各自的最小安全系数。【释义与知识】简化毕肖普法与瑞典圆弧法都是基于刚体极限平衡理论的条分法。他们的主要区别在于前者计及条块间作用力，后者则没有。因而前者合理些。后者使用了多年，技术处理经验较多。现行的选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ-90）规定的抗滑稳定最小安全系数适用于瑞典圆弧法。所以说，若使用前者，最小安全系数可参照现行碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的规定执行。 【条文条文】5.3.20尾矿坝坝体材料及坝基土

45、的抗剪强度指标类别，应视强度计算方法与土类的不同按表7选取。 尾矿及土的抗剪强度指标尾矿及土的抗剪强度指标 表表7强强度计度计算算方法方法土的类别土的类别强度指标类别（取得的方法）强度指标类别（取得的方法）试验仪器试验仪器试验起试验起始状态始状态试验方法试验方法强度指标强度指标总总应应力力法法无粘性土无粘性土固结不排水剪固结不排水剪Cu,u三轴仪三轴仪一、坝体材料一、坝体材料1、含水量及密、含水量及密度与原状一样度与原状一样2、浸润线以下、浸润线以下及水下要预先饱和及水下要预先饱和3、试验应力与、试验应力与坝体实际应力相一坝体实际应力相一致致二、坝基用原状二、坝基用原状土土少粘性土少粘性土固结

46、快剪固结快剪直剪仪直剪仪固结不排水剪固结不排水剪三轴仪三轴仪粘性土粘性土固结快剪固结快剪直剪仪直剪仪固结不排水剪固结不排水剪三轴仪三轴仪有有效效应应力力法法无粘性土无粘性土慢剪慢剪C ,直剪仪直剪仪固结排水剪固结排水剪三轴仪三轴仪粘性土粘性土慢剪慢剪直剪仪直剪仪固结不排水剪、测孔固结不排水剪、测孔压压三轴仪三轴仪注：注：1.少粘性土指粘粒含量小于少粘性土指粘粒含量小于15%的尾矿。的尾矿。2.软弱尾粘土类粘性土采用固结快剪指标时，应根据其固结程度确定；当采用十字板抗剪强软弱尾粘土类粘性土采用固结快剪指标时，应根据其固结程度确定；当采用十字板抗剪强度指标时，应考虑土体固结后强度的增长。度指标时，

47、应考虑土体固结后强度的增长。5.3.21上游式尾矿坝的计算断面应考虑到尾矿沉积规律，根据颗粒粗细程度概化分区。各区尾矿的物理力学指标可参考类似尾矿坝或按附录B确定。必要时通过试验研究确定。对在用尾矿坝进行稳定计算时应根据该坝勘察报告确定概化分区及相应的物理力学指标。5.3.225.3.22上游式尾矿坝堆积至1/22/3最终设计坝高时，应对坝体进行一次全面的勘察，并进行稳定性专项评价，以验证现状及设计最终坝体的稳定性，确定相应技术措施。5.3.235.3.23透水堆石坝堆石体上游坡坡比不宜陡于1：1.6；土坝上游坡坡比可略陡于或等于下游坡。初期坝下游坡比在初定时可按表8确定。初期坝下游坡坡比初期

48、坝下游坡坡比 表表8坝高（m）土坝下游坡坡比透水堆石坝下游坡坡比岩基非岩基（软基础外）5101:1.751:2.01:1.51:1.751:1.751:2.010201:2.01:2.520301:2.51:3.05.3.24尾矿堆积坝下游坡与两岸山坡结合处的山坡应设置截水沟。5.3.255.3.25上游式尾矿坝的堆积坝下游坡面上应以土石覆盖，并可结合排渗设施每隔610m高差设置排水沟。5.3.26 5.3.26 4级以上尾矿坝应设置坝体位移和坝体浸润线观测设施。必要时还宜设置孔隙水压力、渗透水量及其混浊度的观测设施。 第四节第四节 尾矿库排洪设计尾矿库排洪设计5.4 排洪设计 【条文条文】5

49、.4.15.4.1尾矿库必须设置排洪设施，并满足防洪要求。尾矿库的排洪方式，应根据地形、地质条件、洪水量、调洪能力、回水方式、操作条件与使用年限等因素，经过技术比较确定。尾矿库宜采用排水井（斜槽）-排水管（隧洞）排洪系统。有条件时也可采用溢洪道或截洪沟等排洪设施。【释义与知识】 尾矿库设置排洪系统的作用有二：一是为了及时排除库内洪水；二是兼作回收库内尾矿澄清水用。 对于一次建坝的尾矿库，可在坝顶一端的山坡上开挖溢洪道排洪。其形式与水库的溢洪道相类似。 对于非一次建坝的尾矿库，排洪系统应靠尾矿库一侧山坡进行布置。选线应力求短直；地基的工程地质条件应尽量均匀，最好无断层、破碎带、滑坡带及软弱岩层。

50、 尾矿库排洪系统布置的关键是进水构筑物的位置。我们知到：坝上排矿口的位置在使用过程中是不断改变的，进水构筑物与排矿口之间的距离应始终能满足安全排洪和尾矿水得以澄清的要求。也就是说，这个距离一般应不小于尾矿水最小澄清距离、调洪所需滩长和设计最小安全滩长（或最小安全超高所对应的滩长）三者之和。 当采用排水井作为进水构筑物时，为了适应排矿口位置的不断改变，往往需建多个井接替使用，相邻二井井筒有一定高度的重叠（一般为0.51.0）米。进水构筑物以下可采用排水涵管或排水隧洞的结构型式进行排水。 当采用排水斜槽方案排洪时，为了适应排矿口位置的不断改变，需根据地形条件和排洪量大小确定斜槽的断面和敷设坡度。