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1、第十章 尾矿库排水设施 往尾矿库排放的尾矿，在矿粒沉积以后，矿浆中的水就在库内低洼处澄清出来。为了控制库内一 定的水位，必须把澄清了的尾矿水，以及汇集的雨水、融雪、溪流与山洪等及时地从库内排出或返回 选矿厂使用。这就需要设置排水系统。 第一节 排水构筑物 排水构筑物是尾矿库排水系统的主要部分，常用的有：排水管、隧洞、溢洪道和山坡截洪沟等。一、排水管 排水管是排水系统的泄水通道，有多种型式。在尾矿处理业务中，通常按结构及断面形状的不同， 将排水管分为如表101所列的几种型式。表10-1 排 水 管 型 式 排水管型式是根据库内水的流量，管的承受荷载、铺设地段的地形地质情况，当地的建筑材料， 以及
2、施工条件等因素选定的。 排水管的基础，一般应设于均质地基上，不宜设在淤泥质土壤地基上，设在均质地基上，是为了 避免由于上部尾矿逐渐沉积而使管上荷载不断增大，地基可能发生不均匀沉降，导致排水管断裂。这类事故，在以往尾矿的业务中占有很大比例。为了防止下沉，通常还在排水管基础下面铺设垫层，后 者的厚度为0.1-0.2米；通过坝体的管段，应设碎石垫层或混凝土垫层，后者的厚度为0.1-0.15米。 为了减少管顶的垂直压力，可在排水管两侧填筑压缩性小的土料或提高两侧填土的碾压质量。为了泄 水顺畅，排水管应铺设成一定坡度。 二、隧洞 尾矿库内的隧洞主要用于回水和排洪。对于大、中型尾矿库，隧洞排洪常比水管经济
3、可靠，如地 形地质条件允许，设计上都优先考虑。 隧洞的常用断面形状如表102所示。 表102 隧 洞 型 式 断面形状 示意图 特点 适用条件 圆形 从水力学和结构力学的观 点看最有利，但施工困难 有压隧洞 园拱直播 式 施工较方便水利学条件较 圆形差 无测向山老压力的坚硬岩石层； 无压或低压隧洞 马蹄形 (R=2r) 水利学条件较园拱直墙式 好，施工较复杂 顶委两侧和底部具有较大山岩压 力作用（即岩石较软弱）时；无 压或低压隧洞 马蹄形 (R=3r) 同上，有利于机械化施工 适用条件同上 隧洞断面的最小尺寸主要根据施工条件决定。一般圆形断面净空气内径小于2米，非圆形断面净 高不小于1.8米，
4、净宽不小于1.5米。 当排水斜槽和隧洞的泄流方向不一致时，常用一般盲井将二者连接起来。图101所示，是云南某铜 矿厂使用中的排水斜槽一隧洞排水系统实例。 当隧洞的进口不设其它进水构筑物，而由洞口直接进水时，叫做明口隧洞。图10-1 斜槽隧洞排水系统三、溢洪道 尾矿库的溢洪道是主要用于排泄洪水的明渠，为了不致被尾矿砂淤塞或埋没，一般都设置在库外，而由布置在库内的引水渠将水引入。 溢洪道一般都采用自由溢流的型式，并在引水渠首部的溢水口做一条堰。由于尾矿库的尾矿堆积 是随着生长年限的增长而逐渐提高的，因此溢洪道的溢流堰顶标高也随尾矿库水位的升高而逐渐提高。 提高的方式可如图102所示，即由低到高逐一
5、适用不同标高的引水渠（引水渠首端设有溢流堰） 。有 些厂也有使用同一条引水渠而只是将溢流堰顶分期分层加高的情况。 图102 尾矿库坝段溢流洪道布置示意图 1引水渠 2堆积坝 3初期坝 4溢洪道 5排水管 6排水井四、截洪沟 截洪沟的作用在于截住库区回水面积内可能汇入尾矿库的洪水，以减少雨季时尾矿库的泄水量， 因此可将排水系统做的小些。与溢洪道比较，区别在于一个是从库区排洪，一个是在洪水进入尾矿库 之前即将其截去。 鉴于截洪沟所起的作用，一般都是环绕着山坡布置的，往往通过多个沟谷，为了保证排洪可靠， 必须注意截洪沟的维护清理工作。 第二节 进水构筑物 进水构筑物是排水系统的头部。因为尾矿库内的水
6、位要随尾矿砂的堆积而逐渐升高，所以进入水 构筑物也需具有能在不同水位进水的特点。常用的进水构筑物有排水井和排水斜槽。 一排水井 排水井一般呈圆筒形，进水的孔口以不同形式开设在井壁或井筒上部，底部预留有供承插排水管 用的孔洞。 水井的形式有窗口式、框架挡板式、砌块式和井圈叠装式等（见图103） 。其中窗口式和框架挡 板式适用于小流量的排水；砌块式和井圈叠装式适用于大、中流量的排水。图103 排水井型式示意图 a窗口式 b框架开板式 c砌块式 d井圈叠装式 1 窗口式排水井 窗口式排水井是在圆筒形井筒四周开设若干宛如窗口的孔洞，做为泄水口（见图103a）泄水首 先发生在位置最低的窗口，当尾矿砂堆积
7、到接近该窗口下沿时，即需将其封闭，以免尾矿砂随水泄出。 此窗口封闭以后，待库内水位升高到一个无窗口时，泄水便在较高的表高上进行。 窗口式排水井需一次建成，具有结构整体性好，操作维护简单的优点，但泄水量较小。 2 框架挡板式排水井 框架挡板式排水井是与以下部井筒连为一体的四根立柱作为框架，利用框架间的敞口泄水（见图 103b） 。每用四块圆弧形挡板拼装在框架上便构成一圈井筒。随着尾矿的沉积加高井筒，库内水位即 被提高，泄水便可在新的标高上进行。 同窗口式比较，这种排水井虽操作维护麻烦一些，但因泄水量显著增大，因此近年来采用较多。 3 砌块式排水井 砌块式排水井是用预制的弧形混凝土块一圈圈地砌合成
8、井筒，泄水有两种方式；排水井若是一次 建成，则需预留若干孔洞，泄水与窗口式相同；排水井若是随库内尾矿增高而逐渐加高，则呈井顶溢 流泄水。 砌块式排水井由于没有立柱（见图103c） ，因此泄水量可比框架式更大。 4 井圈叠装式排水井 井圈叠装式排水井建成叠圈式，它是用预制的井圈逐层叠装而成的，如图103d所示。因为是井 顶溢流泄水,泄水量可以很大。但为叠装方便，井圈直径也受到一定的限制。 叠圈式由于结构上的特点，较砌块式有更好的整体性。 二排水斜槽 排水斜槽有以下几种形式： 1 盖板式排水斜槽 盖板式排水斜槽一般有溜槽和预制盖板组成。当槽子较宽时，为了减轻盖板重量，便于人工加盖， 可将斜槽做成两
9、格，如图104c和d所示。当槽顶荷载较大时，可采用拱形盖板，如图104所示。 斜槽槽身常用混凝土或浆砌块石构筑，必要时可在工作处配入钢筋以增加强度。 图104 排水斜槽型示意图 a单格平盖板 b单格拱盖板 c双格平盖板 d双格拱盖板 排水斜槽随库内水位的需要，加盖盖板，从盖板上沿溢流泄水。当水位骤然升高而将斜槽水口淹 没时，泄水量即受泄水口断面控制，槽中水流将成为半压力流或压力流（即满管流）必要时，也要用 增加或撤去盖板的办法来调节库内水位。 盖办式排水斜槽，除头部外，最终要被尾矿埋没。 2 封闭式排水斜槽 当排水斜槽坡度较缓时，往往做成封闭式，间隔开有泄水孔，宛如一个放倒了的窗口式排水井。
10、孔口可随水位升高的需要依次封闭，最终被尾矿覆盖。 第三节 排水系统尾矿库的排水系统由排水构筑物和进水构筑物组合而成，依二者组合的不同有多种型式。排水系 统型式的选择要根据排水量的大小、尾矿库地形地质情况、使用要求和施工条件等因素，通过技术经 济比较之后加以确定。一般地说，小流量的排水，多半采用排水管；中等流量的排水，可选用排水管 或隧洞，库区地形适宜时，也有使用溢洪道的。 比较典型的排水系统有下述两种： 一井管（或隧洞）式排水系统 井管（或隧洞）式排水系统是由排水井和排水管(或隧洞)联合构成的，如图105所示。 为了使排水系统在使用中随时都能排放澄清的尾矿水，排放井通常不只一个。排水井在库内布
11、置 的一般要求是，标高最低的第一井的位置和高程，即要使初期坝使用时有相当的澄清区，又能尽早的 从库内排出清水供选矿厂使用。其余各井位置渐次抬高，并使各井井筒有一定的重叠（一般为0.5-1 米） ，以保证排水井在更替使用时，排水不致中断。图105 井管排水系统 二斜槽管（或隧洞）式排水系统 对于低洼傍山的尾矿库，采用斜槽和排水管（或隧洞）联合构成的排水系统，不但施工容易，而 且维护管理也很方便。 图106所示的斜槽管式排水系统斜槽和排水管都采用了长圆形的断面，斜槽的拱形盖板扣在 流槽的台阶中用水泥砂浆勾缝，即可封闭牢固。 图106斜槽管排水系统 第四节 尾矿水的净化和排放 一尾矿水中的有害成分某
12、些选矿厂的尾矿水中含有有害物质，来源于选矿过程中加入的浮选药剂，以及矿石中的金属元 素的离子。常见的有：氰化物（包括单氰化合物，如KCN、NaCN和复氰化合物，如NaCu（CN） 3 ） 、松 根油、各种黄药和黑药，以及铜、铅、锌的离子，个别情况下还可能有砷、汞、酚等。它们的性质见 表103所列。各种浮选药剂在尾矿水中的残留量，占选矿加药量的比例，通常为：黄药 2.53.5%；黑药5%；氰化物20%30%；酚内 70%95%；松根油50%90%。 表103 常见有害物质的性质 种类 名 称 性 质 氰化物 剧毒（铁和亚铁氰化物只有在能释放出氰时才有毒，但其离解常数极低；铬氰化物毒 性有限）作用
13、于神经系统，达到一定剂量时，可致人急性死亡； 0.10.6毫克时有芳香嗅，1毫克/升以上有使人麻醉的嗅味； 单氰化物在水中稳定性低，易水解，搅拌和自然曝晒能加快分解； NaCN+CO 2 +H 2 O=NaHCO 2 +HCN KCN+CO 2 +H 2 O=KHCO 2 +HCN KCN+H 2 OKOH+HCN HCN+2H 2 OHCOOH+NH 3 复氰化物较稳定，分解较慢。 黄药 有特殊臭味（浓度0.05毫克/升时即有感觉） ，在水中易水解： ROCSSNa+H 2 OROCSSH+Na + +OH - ROCSSHROH+CS 2 黑药 水中含量很少就有特殊气味。 松根油 松脂味，
14、在水面上形成泡沫。 酚类化合物 有毒，含量不大就能杀死水中微生物，浓度超过0.01毫克/升即有异味；达到中毒浓 度使，其臭味已无法忍受浮 浮 选 剂 石油产品 浓度达0.5毫克/升时可使鱼类丧失鲜味 铅 蓄积性很强的毒物，超过毫克/省时，一般不能排除而被身体吸收，慢性积累中毒， 损害健康或致死；经常少量摄入可引起智力衰退、神经病患；浓度达4毫克/升时水呈现 混浊；在水中易沉淀，但又可重溶于水。 铜 是与人体新陈代谢有关的元素，少量无毒，长期服入少量（每日摄入1020毫克） 也无导致积贮中毒的危险； 大量铜和其化合物可致病，严重时肝脏受损；摄入量100毫克/升时，对消化道有刺 激，可引起腹痛；
15、水中含量15毫克/升便可感觉有异味，超过5毫克/升时即无法饮用 锌 毒性甚低，是对动植物生命有重要意义的有益元素，只有每天摄入量达数百毫克并长 期服用才发生中毒。在体内无蓄积作用； 水中含量超过10毫克/升时即呈混浊，在5毫克/升时便可感觉金属味。 金 属 离 子 汞 多慢性中毒，每日服入15微克对人体无害；大量摄入能损害脑及中枢神经系统。 其它 砷 有毒，每日摄入量小于0.5毫克时，在人体代谢中不发生毒害作用。每人每日从事物 种摄入的砷不超过0.3毫克。地面水对砷有一定的自净作用。 砷的无机化合物在水中很稳定。 二、尾矿水的排放标准 为了维护生态平衡，保障人民的健康，必须加强环境保护工作。国家队各种污染源都有严格的控 制，并制定了相应的标准和规定。对于尾矿水的排放，首先是水质要符合工业“废水”排放标准的规 定，见表104所列。其次是对某些部门（如卫生、渔业、灌溉、城建等）不致产生不良后果。例如， 在城镇工矿区或农村集中供放点上游排放时应该保证尾矿水与天然水系混合稀释后，能使排放口下游 的最近用水的地面水符合卫生要求。 利用尾矿水灌溉农田，也应持积极而又慎重的态度。 “废水”灌溉农田的水质标准有是农林部门另行 制定的 表104 工业“废水”最高容许排放浓度 第一类 第二类 序号
