1、 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；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
2、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 上游式尾矿坝上游式尾矿坝图图2-13 中
3、线式尾矿坝中线式尾矿坝 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
4、。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。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。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
5、）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 3.14 3.14 滩长 由滩顶至水边线的水平距离。3.15 3.15 最小干滩长度 设计洪水位时的干滩长度，具体数值参见尾矿库施工图设计说明书，一般要比规范值大。3.17 3.17 最小安全超高规定的安全超高最小允许值，具体数值参见尾矿库施工图设计说明书，一般要比规范值大。【释义与知识】必须提醒一点：选
6、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。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（即最终坝体高度）与总库容相对应的最终堆积标高时的坝高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。3.213.21尾矿堆积坝坡比 尾矿堆积坝各级子坝外坡脚与坝肩之连线的斜率。尾矿库等别尾矿库等别 表表1
7、【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
8、在生产期间采用不同的尾矿库等别进行设计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
9、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
10、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
11、，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
12、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，即截洪沟。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
13、。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
14、）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
15、，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。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。尾矿坝需通过降低浸润线以增强稳定性。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。如果观测管测不到水位，说明浸润线低于设计要求值，坝体安
16、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。3、坝体位移观测设施 目前我国尾矿坝位移观测有坝体表面位移及坝体内部位移观测。即在坝体表面有组织地埋设一系列砼桩及内部位移针作为观测标点，通过自动及人工观测坝体的垂直（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。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。
