【文章內(nèi)容簡介】 二、尾礦庫勘察的內(nèi)容及要求 尾礦庫勘察的內(nèi)容及要求根據(jù)設(shè)計階段而定，一般在尾礦庫建設(shè)前期有初步設(shè)計階段勘察和施工圖設(shè)計階段勘察之分。對于用尾礦堆壩的尾礦庫，在建成運行一段時間后，還須對堆積壩體進行中期勘察?？辈烊螘鴦?wù)通常由設(shè)計單位提出，由業(yè)主委托有相應(yīng)資格的勘察單位進行勘察。 察 在尾礦庫庫址進行方案比較階段中，勘察要求取得對這幾個尾礦庫庫址的主要工程、水文地質(zhì)條件進行評價的資料，對能影響場地取舍的不良地質(zhì)問題作出明確的結(jié)論，以作為選定庫址的依據(jù)。勘察的主要內(nèi)容如下： 可致滑動的軟弱土層的分布，地質(zhì)巖性構(gòu)成，斷裂破碎帶的寬度及其巖性特征；滑坡、崩坍、巖溶滲漏、人工洞穴等不良地質(zhì)現(xiàn)象對場地的影響程度、地震等級；透水層的分布情況、性質(zhì)及埋藏條件，地下水的類型、動態(tài)及對混凝土的侵蝕性；對場地的工程水文地質(zhì)評價等。 (構(gòu) )筑物 地基的穩(wěn)定性、滲透性、壓縮性等方面的資料，以作為建 (構(gòu) )筑物的設(shè)計依據(jù)。勘察的主要內(nèi)容如下： (1)尾礦庫 在初步設(shè)計階段勘察基礎(chǔ)上進一步深化。特別是對被水淹沒后可能不穩(wěn)定的地段，應(yīng)提供土層的物理力學(xué)指標，并提出防治措施的建議。 (2)尾礦壩 在設(shè)計的尾礦壩壩基及其影響范圍內(nèi)進行詳勘，提供壩址工程地質(zhì)縱、橫剖面圖和鉆探點的工程地質(zhì)柱狀圖。對壩基各土層都要做原位測試以及取樣實驗，提供物理力學(xué)及滲透性指標，并根據(jù)設(shè)計要求提供初期壩筑壩材料的開采位置、數(shù)量及壩材性能。 (3)排洪系統(tǒng) 根據(jù)設(shè)計的排洪系統(tǒng)布置 ，沿線進行詳勘。提供沿線工程地質(zhì)縱剖面圖及鉆孔柱狀圖；提供各構(gòu)筑物下臥土層的物理力學(xué)性能；對不良地質(zhì)地段提出防治建議。 － 18－ (4)尾礦輸送管槽 一般應(yīng)提供沿線的工程地質(zhì)描述；遇到較大的管橋橋墩或固定支墩，還應(yīng)提供其地基的強度及壓縮性指標。 ，一般在初步設(shè)計中尾礦堆壩穩(wěn)定性只能參考類似尾礦堆壩的指標進行分析。待正式投產(chǎn)一段時間后，應(yīng)通過尾礦堆壩的中期勘察的資料復(fù)核驗證尾礦堆壩的穩(wěn)定性?？辈煲螅? (1)查明尾礦堆積體的土層組成、分布、密實程度； (2)查明尾礦堆積體的 物理力學(xué)性質(zhì)： (3)查明尾礦堆積體在勘察期間浸潤線的位置； (4)查明影響穩(wěn)定性的不利因素，并提出相應(yīng)的工程治理措施建議。最后必須提醒：尾礦堆壩在礦山企業(yè)既是一項大型特種構(gòu)筑物，又是一個重大危險源。為此，我國于 1987 年專門頒發(fā)了《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程 (YBJ 11— 1986)》供勘察部門試行。 2020 年和 2020 年相繼頒布的《巖土工程勘察規(guī)范》 (GB 50021— 2020)、《巖土工程勘察技術(shù)規(guī)范》 (YS 5202— 2020)都對尾礦壩的勘察作了一些修訂和補充。由于尾礦堆積壩勘察的技術(shù)難 度和要求相當(dāng)高，必須由對尾礦堆壩有勘察經(jīng)驗的勘察單位承擔(dān)。 第二節(jié) 尾礦庫設(shè)計 【條文】 尾礦庫庫址選擇應(yīng)遵守下列原則： a)不宜位于工礦企業(yè)、大型水源地、水產(chǎn)基地和大型居民區(qū)上游； b)不應(yīng)位于全國和省重點保護名勝古跡的上游； c)應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴重區(qū)域； d)不宜位于有開采價值的礦床上面； e)匯水面積小、有足夠的庫容和初、終期庫長。 【釋義與知識】 尾礦庫庫址的選擇應(yīng)有兩個或兩個以上庫址方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較綜合確定。 原則 a)和 b)是為了盡量避免和減少尾礦庫一旦失事對 下游造成重大災(zāi)害。同時，也是為了盡量避免和減少尾礦庫的揚塵及尾礦水對下游人群和設(shè)施帶來的環(huán)境影響，庫址宜選在大居民區(qū)及廠區(qū)最大頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)； － 19－ 原則 c)、 d)和 e)中的“匯水面積要小”是為了減少尾礦庫洪水量，降低基建投資。此外，為了降低運營費，庫址一般應(yīng)離選廠較近、尾礦輸送能自流或揚程小。 原則 e)中的“有足夠的庫容”是要求能容納選礦廠在設(shè)計服務(wù)期限內(nèi)所產(chǎn)出的全部尾礦量。如果需要兩座或多座尾礦庫儲存全部尾礦，應(yīng)在初步設(shè)計期間作出統(tǒng)一考慮和長遠規(guī)劃。 原則 e)中的“有足夠的初、終期庫長”是考慮在初期能滿足回 水水質(zhì)和排洪系統(tǒng)布置的需要。中、后期庫長主要是對上游式 (包括下游式和中線式 )尾礦壩而言，因為它要求在最高洪水位時還要道有足夠的干灘長度。 【條文】 尾礦庫設(shè)計應(yīng)對不良地質(zhì)條件采取可靠的治理措施。 【釋義與知識】 尾礦庫設(shè)計應(yīng)對影響尾礦庫穩(wěn)定性的斷層、破碎帶、滑坡、溶洞、泉眼、泥石流等不良地質(zhì)條件進行可靠的治理，否則將給工程留下嚴重隱患。 【條文】 對停采的露天采礦場改作尾礦庫的，應(yīng)對安全性進行專項論證；對露天采礦場下部有采礦活動的，不宜作為尾礦庫。確須用時，應(yīng)由有資質(zhì)的單位進行 專項論證，并提出安全技術(shù)措施，在保證地下采礦安全時，方可使用。 【釋義與知識】 有的礦山利用已停采的露天采場改作尾礦庫，甚至還存在地下采礦活動，有的利用地下采礦陷落區(qū)建設(shè)尾礦庫，對這類尾礦庫的建設(shè)應(yīng)進行專門的技術(shù)論證，并采取可靠的安全措施，保證尾礦庫和地下采礦活動的安全。 【條文】 尾礦庫設(shè)計文件應(yīng)明確下列安全運行控制參數(shù)： a)尾礦庫設(shè)計最終堆積高程、最終壩體高度、總庫容； b)尾礦壩堆積坡比； c)尾礦壩不同堆積標高時，庫內(nèi)控制的正常水位、調(diào)洪高度、安全超高及最小干灘長度等； d)尾礦壩浸 潤線控制。 － 20－ 【釋義與知識】 本條文中各個參數(shù)是設(shè)計單位為保證尾礦庫安全運行，根據(jù)可靠的基礎(chǔ)資料經(jīng)分析計算后確定的，也是生產(chǎn)企業(yè)在尾礦庫安全生產(chǎn)中必須嚴格遵循和控制的依據(jù)，不應(yīng)自行修改，因此規(guī)定設(shè)計單位在提交的設(shè)計文件中應(yīng)明確給出本條規(guī)定的參數(shù)。 為保證尾礦庫設(shè)計的可靠性，應(yīng)具備充分的設(shè)計依據(jù)和基礎(chǔ)資料。 設(shè)計基礎(chǔ)資料一般應(yīng)有下列內(nèi)容： (1)尾礦日產(chǎn)量、設(shè)計服務(wù)年限內(nèi)的尾礦總量； (2)尾礦顆粒分析及其加權(quán)平均粒徑； (3)尾礦及尾礦水的成分分析； (4)尾礦漿的流量及其濃度； (5)尾礦漿的最小澄清距離； (6)尾礦沉積灘的坡度； (7)尾礦庫內(nèi)平均堆積干密度； (8)尾礦庫地區(qū)的地震設(shè)防烈度及氣象資料； (9)尾礦庫地區(qū)的地形圖； (10)尾礦庫址工程、水文地質(zhì)勘察報告。 以上資料隨著今后生產(chǎn)工藝流程的變化而變化，若上述參數(shù)發(fā)生變化，生產(chǎn)企業(yè)須及時委托設(shè)計單位，按照新的參數(shù)修改設(shè)計。 【條文】 尾礦庫初步設(shè)計應(yīng)編制安全專篇，主要內(nèi)容為： a)尾礦庫區(qū)存在的安全隱患及對策 b)尾礦庫初期壩和堆積壩的穩(wěn)定性分析； c)尾礦庫動態(tài)監(jiān)測和通訊設(shè)備配置的可靠性分析； d)尾礦庫的安全管理要求。 【釋義與知識】 尾礦庫實際上是一個處于高勢能狀態(tài)的泥石流危險源，在長達十幾年乃至數(shù)十年的運行過程中，隨時都會受到人為的 (管理不善、工農(nóng)關(guān)系不協(xié)調(diào)等 )和自然的 (洪水、地震等 )不利因素威脅。尾礦庫一旦失事，往往造成重大災(zāi)害。尾礦庫 － 21－ 的安全狀態(tài)有賴于勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理和管理等多個部門的共同重視與配合，但設(shè)計屬于核心和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，作用尤為突出和重要。因此，設(shè)計者應(yīng)具有高度責(zé)任心和過硬的技能，才能勝任。 設(shè)計的安全要求是多方面的。除了要仔細審查勘察報告和基礎(chǔ)資料外，在尾礦庫設(shè)計中主要體現(xiàn)在兩個方面：一是要確保設(shè)計的 尾礦壩具有足夠的穩(wěn)定性，各項穩(wěn)定安全系數(shù)必須符合設(shè)計規(guī)范的規(guī)定；二是要使洪水位能控制在設(shè)計規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，確保防洪的安全。對施工質(zhì)量和運行管理的具體技術(shù)參數(shù)要求，必須在設(shè)計文件中有明確的交代，以便施工和生產(chǎn)部門嚴格按設(shè)計要求進行管理。此外，尚應(yīng)對庫區(qū)不良地質(zhì)條件、周邊不利狀況提出相應(yīng)對策，對尾礦庫動態(tài)監(jiān)測和通訊設(shè)備配置的可靠性進行分析。 第三節(jié) 尾礦壩設(shè)計 【條文】 尾礦壩宜以濾水壩為初期壩，利用尾礦筑壩。當(dāng)遇有下列條件之一時，可以采用當(dāng)?shù)赝潦匣驈U石建壩。 a)尾礦顆粒很細、粘粒含量大， 不能筑壩； b)由尾礦庫后部放礦合理； c)尾礦庫與廢石場結(jié)合考慮，用廢石筑壩合理。 【釋義與知識】 初期壩之所以推薦采用透水壩的壩型 (如透水堆石壩、透水土壩等 )，是為了能盡快自行排除尾礦堆積壩內(nèi)的滲水，以降低后期壩的浸潤線，增強壩體穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)厝缛鄙儋|(zhì)量較好的石料或土料，可就地取材，用風(fēng)化土石料堆筑初期壩。當(dāng)遇有尾礦本身不具備筑壩條件或用礦山廢石筑壩更合理情況，則可采用當(dāng)?shù)赝潦匣驈U石一次性或分期建設(shè)尾礦壩。 【條文】 初期壩高度的確定除滿足初期堆存尾礦、澄清尾礦水、尾礦庫回水和冬季放礦要求 外，還應(yīng)滿足初期調(diào)蓄洪水要求。 【釋義與知識】 初期壩的高度一般應(yīng)能儲存選廠生產(chǎn)半年至一年的尾礦量，同時還要滿足初期壩堆滿尾礦時調(diào)洪、安全灘長和澄清距離的要求，對北方寒冷地區(qū)還應(yīng)滿足冬 － 22－ 季放礦要求。 初期壩的壩頂寬度、壩坡、馬道、排水棱體和反濾層可按下列要求確定： 、放礦支管和向尾礦庫內(nèi)排放尾礦操作的要求，初期壩壩頂應(yīng)具有一定的寬度。一般情況下壩頂寬度不宜小于表 3－l所列數(shù)值。當(dāng)壩頂需要行車時，還應(yīng)按行車的要求確定。生產(chǎn)中應(yīng)確保壩頂寬度不被侵占。 表 3— 1 初期壩壩頂最小 寬度 壩的內(nèi)、外坡坡比的確定，應(yīng)通過壩坡穩(wěn)定性計算來確定。土壩的下游坡面上應(yīng)種植草皮護坡，堆石壩的下游坡面應(yīng)干砌大塊石護面。 當(dāng)壩的高度較高時，壩體下游坡每隔 l0～ 15m高度設(shè)置一寬度為 1～ 2m 的馬道，以利壩體的穩(wěn)定，方便操作管理。 為排出土壩壩體內(nèi)的滲水和保護壩體外坡腳，在土壩外坡腳處設(shè)置毛石堆成的排水棱體。排水棱體的高度為初期壩壩高的 1／ 5— 1／ 3，頂寬為 ～ ，邊坡坡比為 1： 1～ 1： 。 為防止?jié)B透水將尾礦或土等細顆粒物料通過堆石體帶出壩外發(fā)生滲透變形，在土壩壩體與排水棱體接觸面處以及堆石壩的上游坡面處或與非基巖的接觸面處都須設(shè)置反濾層。 早期的反濾層采用天然砂、礫料或卵石等組成，由細到粗順水流方向敷設(shè)。反濾層上再用毛石護面。因?qū)Ω鲗游锪系募壟洹雍窈褪┕ひ蠛車栏?，反濾層的施工質(zhì)量要求較高。現(xiàn)在普遍采用土工布 (又稱無紡?fù)凉た椢?)作反濾層。在土壩高／ m 壩頂最小寬度／ m 10 10— 20 20～ 30 30 － 23－ 工布的上下用粒徑符合要求的碎石作過濾層，并用毛石護面。土工布作反濾層施工簡 單，質(zhì)量易保證，使用效果好，造價也不高。 【條文】 壩基處理應(yīng)滿足滲流控制和靜力、動力穩(wěn)定要求。遇有下列情況時，應(yīng)進行專門研究處理： a)透水性較大的厚層砂礫石地基； b)易液化土、軟粘土和濕陷性黃土地基； c)巖溶發(fā)育地基； d)采空區(qū)地基。 【釋義與知識】 當(dāng)尾礦壩建于工程地質(zhì)條件不利地基時，為滿足壩體靜、動力穩(wěn)定性和滲流穩(wěn)定性要求，應(yīng)進行專門的研究處理。 【條文】 尾礦筑壩的方式，對于抗震設(shè)防烈度為 7 度及 7 度以下地區(qū)宜采用上游式筑壩，抗震設(shè)防烈度為 8～ 9 度地區(qū)宜采用 下游式或中線式筑壩。 【釋義與知識】 后期壩壩型主要由后期壩的高度、庫址的地形、尾礦粒度組成和地震設(shè)防烈度等條件綜合分析確定。一般壩高大于 100m、山谷型尾礦庫且壩址狹長、尾礦顆粒較粗、地震設(shè)防烈度為 8度及 8 度以上的地區(qū)，宜采用下游式或中線式后期壩；其他情況均可采用上游式后期壩。不論采用哪種壩型，最終都必須通過壩體穩(wěn)定分析滿足安全要求，才能最后確定。 由于上游式筑壩壩體中還夾雜有相當(dāng)數(shù)量的中細粒尾砂，強度較低，穩(wěn)定性相對較差，實踐表明抗震設(shè)防烈度為 7度及 7 度以下地區(qū)采用它是完全可行的；下游式或中線式筑壩的壩 體是由分級出來的粗粒尾砂構(gòu)成，強度較高，穩(wěn)定性相對較好，所以在高烈度地區(qū)推薦采用。當(dāng)堆積壩高度較大，尾礦顆粒較粗，地形條件合適，在 7度以下的地區(qū)也可采用下游式或中線式筑壩。 【條文】 上游式筑壩，中、粗尾礦可采用直接沖填筑壩法，尾礦顆粒較細時宜采用分級沖填筑壩法。 － 24－ 【釋義與知識】 盡管上游式筑壩穩(wěn)定性相對較差，但它具有運營費用較低，生產(chǎn)管理簡單的優(yōu)點，目前我國的大、中型后期壩大多數(shù)采用上游式尾礦直接沖填筑壩。而且在上游式尾礦壩的勘察、設(shè)計和生產(chǎn)管理方面的經(jīng)驗和水平都處于世界領(lǐng)先的地位。 對于上游式筑壩，當(dāng)尾礦顆粒較細時，可采用旋流器將尾礦進行分級，相對較粗的尾礦置于壩前區(qū)域，細尾礦排至庫尾部，這種分級充填上游式筑壩已取得了成功經(jīng)驗。 【條文】 下游式或中線式尾礦筑壩分級后用于筑壩的尾礦，其粗顆粒 (d≥)含量不宜小于 70％，否則應(yīng)進行筑壩試驗。筑壩上升速度應(yīng)滿足庫內(nèi)沉積灘面上升速度和防洪的要求。 【釋義與知識】 下游式或中線式尾礦筑壩堆筑壩用粗尾砂要求較嚴，國外要求粗尾砂含量不少于 80％一 85％，主要目的在于能以抗剪切強度和滲透性較高的材料筑壩。 下游式或 中線式尾礦筑壩還要求壩址地形較窄，否則，筑壩上升速度滿足不了庫內(nèi)沉積灘面上升速度，也是無法筑壩的。我國德興銅礦原設(shè)計的下游式筑壩，雖然具備一定的地形條件，但仍因筑壩上升速度滿足不了庫內(nèi)沉積灘面上升速度而改用中線法?？梢?，下游式或中線式尾礦筑壩雖然具有較好的穩(wěn)定性，但也是有其嚴格適用條件的。在設(shè)計上，尤其應(yīng)對筑壩用粗尾砂數(shù)量和堆壩上升速度，進行詳細的平衡計算，并且應(yīng)充分考慮各種不利因