【導(dǎo)讀】欒川縣潭頭金礦有限公司。桃李溝尾礦庫擴容改造工程。三門峽市黃金設(shè)計院有限公司。水工周金吾高級工程師。土建趙耀甫工程師。測量劉清才工程師。概預(yù)算考春霞工程師

　　

【正文】 ， 壩肩 截 水溝 采用 漿砌石 結(jié) 構(gòu) ，其斷面 規(guī)格 為寬 深＝ ， 用于截排山坡雨水，防止雨水沖刷壩坡面 。 尾礦壩排滲 （ 1）初期壩排滲 初期壩為濾水壩，在初期壩內(nèi)坡設(shè)置土工布反濾層，土工布規(guī)格為500g/m2土工布。 （ 2） 尾砂堆積壩排滲 每隔 4 級 尾砂 子壩（垂高 10m），結(jié)合排水溝設(shè)置水平 排滲 管， 排滲 管為φ =150mm 鉆孔鋼管且外包規(guī)格為 500g/m2土工布，每根長 40m，水平間距10m。滲出水排入相應(yīng)壩面馬道排水溝進入壩肩截水溝，由壩肩截水溝導(dǎo)入下游水系。 排洪 排水 系統(tǒng) 由于尾礦壩最終堆積高度比原設(shè)計堆積高 度增加 19m， 庫底排水管 D＝， 管壁厚 的鋼筋混凝土管，當尾砂堆積標高達到 時，即達到原設(shè)計標高。承壓能力有限，按最大尾礦堆積高度，經(jīng)計算校核， 30 后期已不能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，且有很多不確定性因素。所以原庫內(nèi)排水設(shè)施不能再用。一旦壓碎、壓裂會影響尾礦庫使用和上游水庫的泄洪，不但影響生產(chǎn)，而且會造成尾礦壩垮壩危險。需新建庫內(nèi)排水設(shè)施。增設(shè)排水斜槽（ ）長 30m，排水豎井（ D=）一座，井深 33m 與長500m 排水隧洞（ ）相接，用以排泄尾礦庫區(qū)澄清水和 庫區(qū)雨、洪水 。新的排水設(shè)施建成后，應(yīng)將原排水設(shè)施進行封堵。 原攔水壩加高 現(xiàn)有水庫攔水壩壩頂標高為 ，壩底標高為 ，最大壩高24m，壩頂寬 ，壩底寬 ，為漿砌石結(jié)構(gòu)。壩基采用帷幕灌漿，壩內(nèi)設(shè)有混凝土防滲心墻。在壩前設(shè)有供選廠生產(chǎn)用水的取水井，井高 ,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井內(nèi)徑 。在壩南端一側(cè)設(shè)溢水井，并與尾礦庫內(nèi)排水設(shè)施相連。 設(shè)計在原攔水壩的基礎(chǔ)上，進行加固加高，“方案Ⅰ采用 水泥砂漿砌筑塊石。壩后坡（水庫側(cè)） 1： ，壩外坡（尾礦庫側(cè)） 下部采用原壩坡比，加高段采用 1： ”；“方案Ⅱ采用塊石或風(fēng)化料堆筑，內(nèi)外坡比為 1： 2，基礎(chǔ)坐在尾砂灘面上”。加高后壩頂高程 ，即可滿足所需年限的生產(chǎn)要求，壩頂寬 ，加高 ，加高后最大壩高 。 尾礦庫現(xiàn)狀 欒川縣 潭頭 金礦有限公司 桃李溝 尾礦庫位于 選礦 廠西北 約 200m處的山溝內(nèi)， 于 1994 年建成 并投入 運行。 該尾礦庫的 《安全 現(xiàn)狀評價 報告》 于 2021 年 7 月 由中非地質(zhì)工程勘 查研究院編制?，F(xiàn)狀評價結(jié)論認為： 欒川 縣潭頭 金礦 尾礦庫 運行正常，判定 31 安全度 為 正常 庫。 于 2021 年 6 月 30 日取得安全生產(chǎn)許可證，編號：（豫）FM 安許證字 [2021]CWK001，有效期至 2021 年 6 月 29日。 根據(jù) 潭頭 金礦 有限公司 2021年 11月測繪的 欒川縣 潭頭 金礦有限公司 桃李溝 尾礦庫 現(xiàn)狀 地形 圖 和尾礦壩縱剖面圖，結(jié)合 河南省鄭州地質(zhì)工程勘察院 于 2021 年 12 月 3 日編制的 《 欒川縣潭頭金礦桃李溝 尾礦庫擴容改造巖土工程勘察報告 》 ，對該尾礦庫現(xiàn)狀描述如下： 庫區(qū)地形地貌及周邊環(huán)境 該尾礦庫位于 欒川縣 潭頭鎮(zhèn)紙房村的桃李溝內(nèi)， 經(jīng)過對現(xiàn)場進行踏察，結(jié)合庫區(qū)現(xiàn)狀地形圖對該庫址描述如下： 庫區(qū)屬中低山地貌，地形陡峭， 地勢狹長，縱坡較緩。巖石穩(wěn)固，無耕地。主溝長 ，總匯水面積 。上游有一座小型水庫，尾礦壩與小水庫壩之間有一座攔水壩，尾砂堆積壩頂至小水庫壩之間溝長為，縱向平均坡降為 6％，匯水面積為 。溝的方向為西北 — 東南走向，地勢西北高東南低，溝谷斷面形狀呈“ V”字形 ,兩岸山坡陡立，溝底寬窄變化較大為 10～ 30m，溝頂寬為 300～ 650m，溝深為 120～ 200m，自然邊坡為 1： ～ 1： 。為山谷型尾礦庫。 庫區(qū)溝內(nèi)植被覆蓋較好，多為灌木。距離初期壩下游 300m 溝口外為該企 業(yè)小選廠的礦石堆場及廠房。 現(xiàn)狀 尾礦庫 庫容 根據(jù) 2021 年 11 月企業(yè)提供的 桃李溝 尾礦庫 現(xiàn)狀 地形 圖 和尾礦壩縱剖面圖， 尾砂 堆積壩壩頂標高為 ， 尾礦堆積壩高約 為 60m，初期壩高為 15m，總壩高 75m。 尾礦庫幾何庫容 170 104m3已全部利用 。 32 尾礦 輸送與排放 尾礦輸送采用壓力三級輸送 。 尾礦排放方式采用在尾礦壩壩頂向庫內(nèi)采用移動式、均勻、分散放礦。采用上游法堆筑尾砂壩，采用渠槽法人工筑子壩。輸送、排放與筑壩方式基本正確。 初期壩 尾礦庫初期壩為透水堆石壩，可見壩外坡腳標高 ，壩頂標高為，可見壩高 15m，壩頂寬 3m，壩頂長為 ，外坡比為 1： 。外坡干砌大塊石護坡。 壩體無縱、橫向裂縫。壩 外坡腳處有清水滲漏，說明壩內(nèi)坡反濾層排滲效果良好。 尾砂堆積 壩 現(xiàn)狀 尾砂堆積 壩壩頂面標高為 ，水面高度為 ，澄清距離為 95m,干灘長度 100m（最短處） ,干灘坡度（去掉新建子壩高 ）約為 %。 尾砂堆積壩采用渠槽法人工筑子壩（渠槽寬為 12m）， 子壩結(jié)構(gòu)尺寸為外坡比為 1： 2，子壩高 ～ ，頂寬 ～ ， 在建子壩計算在內(nèi)，已筑 23 級子壩。 尾砂堆積壩標高 以下，平均外坡比為 1： ；標高 至標高 ，平均外坡比為 1： ；尾砂堆積壩總平均外坡比（加權(quán)平均值）為 1： 。 有較完善的壩肩截水溝和壩坡面排水溝。 尾砂堆積壩外坡面已覆土種草及灌木護坡。 33 排滲設(shè)施 初期壩為透水堆石壩，并在內(nèi)坡設(shè)置有土工布反濾層。現(xiàn)場踏察發(fā)現(xiàn)壩 外坡腳處有清水滲漏，說明壩內(nèi)坡反濾層排滲效果良好。 每隔 4 級 尾砂 子壩（垂高 10m 左右），結(jié)合排水溝設(shè)置有水平 排滲 管，排滲 管為φ =100mm 的鋼管制排滲管，水平間距 10～ 20m。滲出水排入相應(yīng)壩面馬道排水溝進入壩肩截水溝，由壩肩截水溝導(dǎo)入下游水系。 壩面無浸潤線出逸。無流土、管涌和滲水變渾的異?，F(xiàn)象。根據(jù)巖土工程勘察報告，尾礦壩浸潤線埋藏較深，在初期壩附近，浸潤線深 8m，在尾礦壩面標高 處浸潤線深 32m。 防洪 排 水 系統(tǒng) 攔水壩位于尾礦壩與小水庫之間，壩頂標高 ，壩頂寬 2m，為漿砌石結(jié)構(gòu)。在其上部按設(shè)計 方案Ⅱ進行了 加高， 采用塊石或風(fēng)化料堆筑，外坡比為 1： 2，基礎(chǔ)坐在尾砂灘面上，加高后壩頂高程 ，壩 頂寬?，F(xiàn)場踏察發(fā)現(xiàn)，再其頂部堆筑有裝填山坡土的編織袋，頂寬 ，地形圖測得的標高為 。 溢水井位于攔水壩前，井高 15m，為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，井內(nèi)徑 。 排水斜槽位于澄清水區(qū)攔水壩附近的山坡處，凈斷面規(guī)格為寬高= ，為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，上部為平蓋板。斜槽底部出口與原排洪隧洞相連接。 現(xiàn)有排洪隧洞 2021 年建成，長約為 477m，凈斷面規(guī)格為寬高 = 。原排洪涵管位于庫底部，已停用。 溢洪塔位于尾礦庫區(qū)中部的攔水壩右岸，頂部內(nèi)徑 ，下接 34 原排水隧洞 。 觀測設(shè)施 尾礦 壩壩 坡 面 未見 壩體位移 和 浸潤線觀測設(shè)施 。 庫區(qū)管理 1） 尾礦庫上壩、巡壩道路暢通，便于日常巡視。 2） 尾礦庫設(shè)有看庫房，并配備有照明設(shè)施及通信工具。 3）在庫左（西南）壩肩處設(shè)有兩處砂泵站，均有崗位工值班上崗。 擴容改造的必要性 擴容改造 的原因 1） 現(xiàn)狀 尾砂堆積 壩壩頂標高為 ，已超過 的設(shè)計標高，原設(shè)計庫容已全部利用，為滿足該公司的選礦廠正常生產(chǎn)排尾需要，需進行適當加高擴容。 2）庫區(qū)內(nèi)攔水壩處有約 50 萬 m3庫容尚未利用，具有擴容 條件。 3）根據(jù)巖土工程勘察報告，可知尾礦壩浸潤線埋藏較深，且尾礦庫初期壩和尾砂堆積壩的穩(wěn)定性好，最小安全系數(shù)均滿足安全規(guī)程規(guī)定的 3 級尾礦壩的安全系數(shù)要求。尾礦壩具備加高條件。 4）尾礦庫加高擴容后，原排洪排水設(shè)施已不適用，必須進行改造，以滿足尾礦庫安全正常運行需要。 5）該公司選廠實際生產(chǎn)規(guī)模為 300t/d，生產(chǎn)期 每年要排棄大量尾礦，需解決尾礦的堆存問題，更要保證尾礦壩的長期安全穩(wěn)定， 避免洪水漫壩及潰壩事故的發(fā)生 。所以，尾礦庫須擴容，須改造排洪排水設(shè)施，并完善其他安全設(shè)施。 35 擴容改造 設(shè)計內(nèi)容簡介 企業(yè)委托我單位對該尾礦庫進行 擴容改造 設(shè)計。我單位設(shè)計人員到現(xiàn)場查看后，與建設(shè)單位有關(guān)人員進行了協(xié)商，對尾礦庫的 擴容改造 設(shè)計內(nèi)容達成一致意見。 擴容改造 設(shè)計內(nèi)容如下： 1）尾礦壩加固加高：在 現(xiàn)狀 尾砂 壩頂標高為 ， 進行平整、碾壓或夯實，提高壩體密實度，平整后標高為 。然后 在 現(xiàn)狀 尾砂 壩標高 以上（兩級子壩）按設(shè)計進行削坡，削坡的 尾砂運放到 壩頂處待加高用。攔水壩內(nèi)剩余庫容放滿尾礦 后（約 8 年后）再加高壩體。 2）在合適位置封堵原 排水泄洪設(shè)施。 3）改造排水泄洪設(shè)施：在庫區(qū)右側(cè)山體內(nèi) 開鑿新排水隧洞原排水隧洞連接（原排水隧洞大部可利用），在 庫區(qū)溝底上游修建排水斜槽，通過連接井與 新建排水隧洞相接 ，以滿足擴容后的排水泄洪要求。 4）在初期壩頂補充 設(shè)施：為防止浸潤線抬高， 在初期壩頂?shù)鸟R道內(nèi)側(cè)修建馬道排水溝，鉆孔插入 排滲管；埋設(shè)壩體位移觀測樁。 5）增設(shè)觀測設(shè)施：增設(shè)壩體位移和浸潤線觀測設(shè)施及水位觀測標尺。 36 第三章 尾礦庫庫容、等別及設(shè)計標準 尾礦相關(guān)基礎(chǔ)資料 尾礦相關(guān)指標 該企業(yè)的選廠 生產(chǎn)能力為 300t/d。 生產(chǎn)工藝為破碎篩分 — 磨礦分級 —浮選 — 產(chǎn)品處理，最終產(chǎn)品為金精礦， 廢棄尾礦輸送至尾礦庫澄清、堆存。選礦方法為單一浮選，相關(guān)資料如下： 選廠生產(chǎn)規(guī)模： 300t/d； 工作制度： 330 天 /年， 3 班 /天， 8 小時 /班； 磨礦細度： 200 目占 65%； 尾礦產(chǎn)率： 93% ； 尾礦比重： ； 尾礦堆積干容重： ； 尾礦漿濃度： 28%； 尾礦漿水固比： ； 尾礦漿稠度（固液比）： ； 排尾量： ， 萬 t/a（ m3/a）； 需服務(wù)年限： 13 年。 尾礦的物理力學(xué)性質(zhì) 根據(jù) 《 欒川縣潭頭金礦桃李溝 尾礦庫擴容改造巖土 工程勘察報告 》 ，尾礦堆積壩 壩體尾礦的物理力學(xué)性質(zhì)指標統(tǒng)計（均值）如下： 壩體尾礦顆粒比重： ； 壩體尾礦堆積干容重： ； 37 飽和容重： ； 孔隙比為 e=； 內(nèi)摩擦角為 φ =176。，（濕 內(nèi)摩擦角 176。）； 凝聚力 C=； 滲透系數(shù) k= 104cm/s。 尾砂沖積坡度 根據(jù)實際 i=%，設(shè)計取 i=%。 尾礦澄清距離計算 在尾礦放礦水力沖積過程中，尾礦顆粒需在水中停留一定時間沉淀而澄清尾礦水。 尾礦 于壩前均勻排放時所需的澄清距離可按如下公式計算： L=hQ/（ h′ nau） 式中 L—— 所需的澄清距離， m； h—— 顆粒在靜水中下沉深度（澄清水層的深度），取 ； u—— 顆粒在靜水中的沉降速度，（取 103） m/s； Q—— 礦漿流量， ； h′ —— 礦漿流動平均深度，取 ； n—— 放礦口同時工作個數(shù)， 1； a—— 單個放礦口放礦寬度， 5m。 經(jīng)計算結(jié)果為 L=,取 L=32m。 尾礦庫擴容量 所需庫容 尾礦庫所需庫容是根據(jù)選礦廠生產(chǎn)規(guī)模及使用年 限計算的。其所需庫38 容計算公式如下： V＝ W N /(rη )＝ 13/( )＝ 104m3 式中： V— 所需的尾礦庫總庫容， m3； W— 選礦廠年排出的尾礦量， 萬 t/a； N— 設(shè)計尾礦庫服務(wù)年限， 13 年； r— 尾礦平均堆積干容重， ； η — 尾礦庫的終期庫容利用系數(shù)， 。 選廠生產(chǎn) 13 年，排出的尾礦量為 104m3，利用系數(shù)按 計，所需幾何庫容為 104m3。 擴大的 庫容 計算 依據(jù) 1： 2021 尾礦庫平面布置圖 并利用求積 儀進行計算，計算 擴大的庫容結(jié)果如下表： 表 3－ 2 幾何庫容計算結(jié)果 表 等高線 標高 (m) 等高線 面積 (m2) 相鄰兩等高線 面積平均值 (m2) 相鄰兩等高線 間的高差 (m) 相鄰兩等高線 間的容積 (m3) 累計庫容積 （ m3） 605 5000 11600 15 174000 0 620 18200 174000 20900 5 104500 625 23600 278500 26350 5 131750 630 29100 410250 34400 5 172021 635 39700 582250 45000 5 225000 640 50300 807250 60550 5 302750 645 70800 1110000 81050 5 405250 650 91300 1515250 39 由上表繪制的庫容曲線可知，尾礦堆積標高 時 ，庫容為 104m3，已大于服務(wù)年限所需庫容 104m3。故確定尾礦最大堆積標高為 ， 擴大 庫容為 104m3，利用系數(shù)按 計，有效庫容 104m3，可服務(wù)年限約 15 年。 尾礦壩高度的確定 初期壩高度 原初期壩為透水堆石壩，可見壩外坡腳標高 ，壩頂標高為，可見壩高 15m。 最終堆積壩高度 最終堆積壩壩頂高度依據(jù)地形特點，在同時滿足最小干灘長度和最小安全超高、調(diào)洪水深和調(diào)洪庫容、澄清水深和澄清距離等條件來確