尾矿坝及其设施讲解

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1、尾矿坝及其设施 尾矿坝是尾矿库的主要建筑物，由初期 坝和堆积坝组成，初期坝是尾矿坝的支撑棱 体，采用当地的土和石料筑成，初期坝的设 计尾矿量一般为0510年。堆积坝是选 矿厂投产后利用尾矿堆积而成。此外还有其 他构筑物。 (一)尾矿库的初期坝 n 初期坝是尾矿库的基础构筑物，不 仅可以堆存初期尾矿，给管理人员为堆 筑后期堆积坝以必要的准备时间；它又 是尾矿库的支承结构，是堆积坝的基础 ，与堆积坝共同作用，达到拦挡尾矿的 目的。初期坝宜采用透水坝，以利于尾 矿的排水固结和降低堆积坝的浸润线， 从而提高坝体的稳定性(包括渗流稳定和 动力稳定)。 1初期坝坝高的确定 n 确定初期坝坝高(图25)的最

2、主要因素是初期尾 矿量。一般以选矿厂初期生产半年到1年的尾矿量为初 期尾矿量，以此按式(22)计算初期坝所需形成的库容 ，由库容曲线查得初期坝坝顶标高。与堆积坝一样， 初期坝坝顶标高也应用3个条件进行校核： n (1)满足回水蓄水水深hj、调洪水深ht、安全超高e 的要求： n (2)满足尾矿水澄清距离要求。 n (3)满足堆积坝渗流控制的要求。有些尾矿库，采 取增加沉积滩长度达到渗流控制的要求受到限制，或 排渗设施不经济，只能增加初期坝的高度来实现渗流 控制，此时初期坝坝顶标高应满足此要求。 n 如上述3个条件均能满足，由库容曲线查得的初期 坝坝顶标高为所确定的标高，否则应提高初期坝坝顶 标

3、高直至满足要求为止。 n 初期坝坝顶标高H，减去初期坝坝轴线下的最低 地面标高即为初期坝的高度。 n (4)对坝前有积水区的尾矿库(如坝后放矿的尾矿库 )，式(210)还应考虑风浪爬高hBB，即： n 下游法和中游法堆坝的尾矿库，初期尾矿量以生 产初期坝上旋流器溢流部分的尾矿量和旋流器非工作 时间的全尾矿量之和作为确定初期坝坝高的主要依据, 而其下游滤水坝应满足堆积坝渗流控制要求。 2初期坝的结构形式及筑坝材料 n 初期坝的结构形式可分为两大类 ：即透水坝和不透水坝。 1、透水坝 n 透水坝一般是堆石坝，见图2-6，它是由 堆石体、上游面铺设反滤层和保护层构成所谓 的透水堆石坝，利于尾矿堆积坝

4、迅速排水，降 低尾矿坝的浸润线，加快尾矿固结，有利于坝 的稳定。反滤层系防止渗透水将尾矿带出，是 在堆石坝的上游面铺设的，另外在堆石与非岩 石地基之间，为了防止渗透水流的冲刷，也需 设置反滤层。堆石坝的反滤层一般由砂、砾、 卵石或碎石三层组成，三层的用料粒径沿渗流 流向由细到粗，并确保内层的颗粒不能穿过相 邻的外层的孔隙，每层内的颗粒不应发生移动 ，反滤层的砂石料应是未经风化、不被溶蚀、 抗冻、不被水溶解，反滤层厚度不小于400mm 为宜。为防止尾矿浆及雨水对内坡反滤层的冲 刷，在反滤层表面需铺设保护层，其可用干砌 块石、砂卵石、碎石、大卵石或采矿废石铺筑 ，以就地取材，施工简便为原则。如有可

5、能， 可利用矿山剥离废石筑坝，见图2-7。由于透 水坝具有拦砂滤水的作用，能降低堆积坝的浸 润线，对尾矿库的稳定(包括动力稳定)有利， 因此大、中型尾矿库和地震区的尾矿库大都采 用这种坝型。在一些缺乏石料的地区，也有将 土坝上游坡建成反滤式坝坡，见图28。 不透水坝 n 不透水坝大都是土坝，少数为砌石坝或 混凝土坝。由于土坝可就地取材，施工方 便，筑坝工艺简单，故得到广泛应用。土 坝要求筑坝土料级配良好，压实性好，可 得到较高的干容重，较小的渗透系数，较 大的抗剪强度。但由于坝体不能起滤水作 用，所以堆积坝的浸润线较高，对其稳定 不利，故只适用于小型尾矿库，或需在堆 积坝内设置大量排渗设施来降

6、低浸润线。 实践证明，不透水初期坝的尾矿库，堆积 坝的高度超过2030m以后，浸润线会在 初期坝顶以上的堆积坝坡逸出，易造成管 涌，导致垮坝事故的发生。 n 因此，在采用这种坝型时，一般需采 取一些降低浸润线的排渗措施，以利于堆 积坝的稳定。 n 采用中游法堆坝和下游法堆坝 的尾矿库，初期坝分成两部分上 游拦挡坝和下游滤水坝。初期坝分 别位于最终堆积坝坝轴线的下部和 堆积坝的上游坡坡脚，可建成不透 水坝。滤水坝总是设在最终堆积边 坡下游坡的坡脚，必须采用透水坝 。 初期坝的筑坝材料 n 初期坝的筑坝材料，只要分别满足筑坝 土料或石料要求即可，也可采用任意料，但 必须经过坝料设计。首先，坝料应是

7、渗流稳 定的材料；此外，不同的坝料应堆置在不同 的部位，如不透水坝的土料，透水性小的置 于上游坡部位，透水性大的置于坝轴线的下 游，且忌用这两种土料混杂和分层分布；对 透水坝的石料，过水部分应采用稍风化或未 风化石料，不过水部分可采用任意料。对可 能产生渗流破坏的坝料，必须采取防止渗流 破坏的措施。对坝基土料也应如此。 3初期坝的构造 n (1)初期坝的坝顶宽度。一般应满足交通要求和坝顶放矿的操作要 求，但不得小于表2-6的值。 n 表2-6坝顶最小宽度表 坝高m 30 坝顶宽度in 2.5 3.0 3.5 4 对采用废石堆坝的尾矿库，坝顶宽度还应满足排废石的特殊要求 。 n (2)初期坝的坝

8、基处理。初期坝是一种水工构筑物，作为尾矿库基 础的初期坝坝基，必须严格按水工构筑物有关规范、规程的要求，进 行认真的处理，将初期坝置于稳定可靠的基础上。 n 1)软土地基，应按软弱坝基进行处理； n 2)以砂砾(卵)石组成的地基，首先应研究有无集中漏水通道和地 基本身的渗流稳定性，如可能产生集中漏水，应以截水墙截断其通道 ；对可能产生渗流破坏的地基，应采取防止渗流破坏的措施，如铺设 反滤层或挖除； n 3)初期坝的反滤层，应嵌入强度稳定和渗流稳定可靠的地层中； n 4)初期坝与岸坡接触地段，可适当开挖成齿槽，反滤层及斜墙应 嵌入齿槽内。 n (3)初期坝的坝坡。坝坡坡比与坝身结构、 筑坝材料的

9、性质、坝基地质条件、施工方法、 坝高、地区地震烈度有关，一般应通过稳定计 算最终确定。 n 初期坝的静力稳定计算，土坝一般采用圆 弧滑动法或改良圆弧法进行；堆石坝按折线法 计算。其动力稳定计算，一般采用拟静力法计 算，其参数的选取，应考虑动荷载的影响。 n 稳定计算是根据拟定的坝剖面进行的，一 般根据坝料的性质，参考类似工程拟定坝剖面 ，也可参考表27和表28初步拟定坝坡，再 进行稳定计算，要求边坡稳定最小安全系数达 到表2-9的要求。 表27土坝边坡参考表 n n 坝 坡 一级坡 二级坡 三级坡 四级坡 五级坡 n 上游坡 1:2.02.5 l:2.5 2.75 1:2.753.0 1:3.

10、03.25 1:3.253.50 n 下游坡 1:2.00 1:2.0 2.50 1:2.52.75 l:2.53.00 1:2.753.25 n注：1尾矿库初期坝可取上游边坡等于下游边坡值； n 2填土的碾压松散密度(碾压干容重)为1718t m3。 表28斜墙堆石坝边坡参考表 n 坝 坡 一级坡 二级坡 三级坡 四级坡 五级坡 n 上游坡 1：2.501：2.75 n 下游坡 1：3.01：5.0 n 堆石的碾压松散密度(碾压干容重)为185-2Itm3。 n 注：初期坝上游坡取决于斜墙及反滤层的稳定，由计算确定。 一般较表中边坡值陡。 表2.9边坡稳定最小安全系数表 n 坝的等级 n荷载

11、组合 一 二 三 四 n基本组合 1.30 1.25 1.20 1.15 n特殊组合 1.20 1.15 1.10 1.05 n特殊组合 l:10 1.05 1.05 1.00 n表中安全系数不适用于动力稳定分析。 n荷载组合情况见表210。 n 初期坝的下游边坡，每隔10lSm高差 设置宽度为12m的戗道。土坝的下游坝坡 应当根据需要设置坝坡排水，并在坡面种植 草皮作为护坡。 n 初期坝中的反滤层，是坝体的重要部分 ，拟在排渗设施中一起讨论。 尾矿库的堆积坝 n 堆积坝是指用尾矿本身堆积而成的尾矿 堆积体，又称后期堆积坝。 1堆积坝的形式及堆坝方法 n堆积坝的型式与堆坝方法相联系，可概括如下

12、 : n 一、上游法堆坝的堆积坝 n 1、 池填堆坝法； n 2、渠槽堆坝法； n 3、推土机堆坝法； n 4、旋流器堆坝法； n 二、中游法堆坝的堆积坝 n 三、下游法堆坝的堆积坝 上游法堆坝的堆积坝 n 上游法堆坝的堆积坝，自初期坝坝顶开始以某 种边坡比向上游逐渐推进加高，初期坝相当于堆积 坝的排水棱体。这种堆积坝堆坝工艺简单，操作方 便，基建投资少，经营费低，是我国目前广泛应用 的堆积坝坝型。但其支承棱体底部由细尾矿堆积而 成，力学性能差，对稳定不利，且这种堆积坝浸润 线高，有待改进。 中游法堆坝的堆积坝 1-初期坝；2-滤水坝；3-堆积粗尾矿；4-细尾矿；5-护坡； 6-尾矿池；7-排

13、洪设施；8-排渗设施 n 中游法堆坝的堆积坝，如图2-9所示，是以初期 坝轴线为堆积坝坝顶的轴线始终不变，以旋流器的底 流沉砂加高并将堆积边坡不断向下游推移，待堆至最 终堆积标高时形成最终堆积边坡。旋流器的溢流排人 堆积坝顶线的上游。这种堆积坝改善了尾矿库支承棱 体的基础条件，支撑棱体基本上由旋流器底流的粗尾 矿堆积而成，浸润线也有所降低，对堆积坝的稳定有 利，因此生产上希望采用这种堆积坝，但用旋流器筑 坝又给生产带来很多麻烦，如旋流器的移动和管理， 临时边坡的稳定及扬尘等问题，使其应用受到限 制， 加之基建投资高，目前实际应用还不多。 下游法堆坝的堆积坝 n 如图210所示，自初期坝坝顶开始

14、，用旋 流器底流沉砂(溢流排入坝内)以某种坡比向下游 逐渐加高推移，先逐渐形成上游边坡，直至堆 到最终堆积标高时才形成最终下游边坡。这种 堆积坝采用大量旋流器底流沉砂筑成堆积坝， 彻底改善了支承棱体的基础条件，降低了浸润 线，稳定性和抗震性能均好。但旋流器堆坝工 作量大，应考虑旋流器底流沉砂量与堆坝工程 量的平衡。也存在中游法堆坝所存在的问题， 因此目前应用较少。 l-初期坝；2-滤水坝；3-堆积粗尾矿；4-细尾矿；5-护坡； 6-尾矿池；7-排洪设施；8-排渗设施 2堆积坝的边坡 n 堆积坝的边坡，应根据尾矿的物理力学指标，参考 类似工程初步拟定，也可参考表2-ll拟定，其一般值在1 ：30

15、1：50之间，然后进行稳定计算，采用能满 足边坡稳定最小安全系数要求的边坡作为设计边坡值。 在拟定边坡及稳定计算中，对地震区的尾矿库还应考虑 地区的地震烈度。 n 为了便于检修，坝坡上每隔一定高差留一戗道，其 宽度根据管理和交通条件确定。 n 坝坡应设护坡，以防雨水冲刷和尘土飞扬，一般可 用山坡土护坡，并可以在山坡上种花草或小灌本林，禁 止种乔木林，并设坝坡排水及坝肩排水沟。 表2ll堆积坝边坡参考表 n 坝坡坡比 n尾矿抗剪强度 堆积高度m 沉积滩长度 沉积滩长度 n 指标 (初期坝顶算起) 100200m 200-400m n=1520。 10以下 l:3.0 1:3.0 n C19.6kP 1020 1:3.01:4.0 1:3.01:3.5 n 2030 1:3.51:5.0 1:3.01:4