【正文】 第二章 尾礦庫基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 尾礦庫 【 條文 】 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(jìn)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(shí) 】 尾礦庫通常有下列幾種類型： 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 21所示。它的特點(diǎn)是初期壩相對(duì)較短，壩體工程量較小；后期尾礦堆壩相對(duì)較易管理維護(hù)，當(dāng)堆壩較高時(shí)，可獲得較大的庫容；庫區(qū)縱深較較大時(shí)，排洪設(shè) 施工長，澄清距離及干灘長度易于滿足設(shè)計(jì)要求；但匯水面積程量相對(duì)較大。我國現(xiàn)有的大、中型尾礦庫大多屬于這種類型。 圖 21 山谷型尾礦庫 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 22所示。它的特點(diǎn)是初期壩相對(duì)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(shè)施的進(jìn)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(hù)相對(duì)比較復(fù)雜。國內(nèi)低山丘陵地區(qū)的尾礦庫多屬于這種類型。 圖 22 傍山型尾礦庫 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 23所示。其特點(diǎn)是初期壩和后期尾礦堆壩工程量最大，維護(hù)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(duì)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 23 平地型尾礦庫 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 24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(diǎn)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(shè)置排水系統(tǒng)，配置較復(fù)雜，規(guī)模龐大。這種類型的尾礦庫維護(hù)管理比較復(fù)雜。國內(nèi)采用者不多。 圖 24 截河型尾礦庫 【 條文 】 尾礦某標(biāo)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。 某壩頂標(biāo)高時(shí)，初期壩內(nèi)坡面、堆積壩外坡面以里（對(duì)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。 某壩頂標(biāo)高時(shí)，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。 設(shè)計(jì)最終堆積標(biāo)高時(shí)的全庫容。 【 釋義與知識(shí) 】 尾礦庫的庫容有全庫容、總庫容和有效庫容之分。圖 25為尾礦庫典型斷面示意圖。 圖 25 尾礦庫庫容組成圖 圖中 : ▼ H1─某一壩頂標(biāo)高，對(duì)應(yīng)的水平面為 AA′； ▼ H2─洪水水位，對(duì)應(yīng)的水平面為 BB′； ▼ H3─蓄水水位，對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的水平面為 DD′。該水位由最小澄清距離確定； DE─細(xì)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(shè)計(jì)洪水位時(shí)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； 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(shè)計(jì)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(duì)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(shí)使用，一般的尾礦庫不具備蓄水條件時(shí)，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(shí)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(shí)際可容納尾礦的庫容?？筛鶕?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 31計(jì)算得到。 V5 = W d 31 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(yīng)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(biāo)高時(shí)的各種庫容之和，用 32式表示： V= V1+ V2+ V3+ V4+ V5 32 尾礦庫的總庫容是指尾礦堆至最終設(shè)計(jì)壩頂標(biāo)高時(shí)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(shí)的具體數(shù)值，可繪制出尾礦庫的性能曲線，如圖 26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 。 圖 26 尾礦庫性能曲線圖 設(shè)計(jì)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(dá)標(biāo)高， 以便制定尾礦筑壩生產(chǎn)計(jì)劃； 設(shè)計(jì)者根據(jù)匯水面積曲線進(jìn)行各使用期尾礦庫排洪驗(yàn)算。 第二節(jié) 尾礦壩 【 條文 】 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(shí) 】 為了減少尾礦壩的建設(shè)投資，大、中型尾礦壩通常都是用當(dāng)?shù)赝潦辖ㄒ粋€(gè)較矮的壩暫時(shí)貯存尾礦。存滿后，再利用粗粒尾礦本身逐級(jí)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(duì)于地形不能滿足尾礦堆壩要求的小庫，或尾礦顆粒太細(xì)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(xí)慣稱之為一次建壩，或稱擋水式尾礦壩。 【 條文 】 基建中用作支撐后期尾礦堆存體的壩。 【 釋義與知識(shí) 】 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(yuǎn)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(dāng)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。 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。 初期壩的壩型及其特點(diǎn) （ 1）均質(zhì)土壩 均質(zhì)土壩是用粘土、粉質(zhì)粘土或風(fēng)化土料筑成的壩，如圖 27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(shè)有毛石堆成的排水棱體，以降低壩體浸潤線。該壩型對(duì)壩基工程地質(zhì)條件要求不高，施工簡單，造價(jià)較低。在早期或缺少石材地區(qū)應(yīng)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 28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 27 均質(zhì)土壩 28 透水土壩 （ 2）透水堆石壩 用毛石堆筑成的壩，如圖 29所示。 在壩的上游坡面用砂礫料或土工布鋪設(shè)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(duì)后期壩的穩(wěn)定有利，且施工簡便，成為廿世紀(jì) 60年代以后廣泛采用的初期壩型。 圖 29 毛石透水壩 （ 3）砂、石透水堆石壩 該壩型對(duì)壩基工程地質(zhì)條件要求也不高。當(dāng)質(zhì)量較好的石料數(shù)量不足時(shí)，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 210所示。 圖 210 砂、石透水堆石壩 （ 4）廢石壩 用采礦場剝離的廢石筑壩，有兩種情況：當(dāng)廢石質(zhì)量符合強(qiáng)度和塊度要求時(shí)，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(jì)，壩頂寬度較大， 如圖 211所示。在上游坡面應(yīng)設(shè)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 211 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(qiáng)度較高，壩坡可做得比較陡，能節(jié)省筑壩材料，但造價(jià)較高?？捎糜诟叨炔淮蟮奈驳V壩， 但對(duì)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(dǎo)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(qiáng)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(jià)高，對(duì)壩基條件要求高，采用者比較少。 【 條文 】 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(shí) 】 選礦廠投產(chǎn)后，在初期壩壩頂敷設(shè)放礦主管和放礦支管向庫內(nèi)排