【導(dǎo)讀】有限公司，該企業(yè)選礦廠自1991年建成投產(chǎn)以來，生產(chǎn)規(guī)模由100t/d擴建到300t/d，生產(chǎn)配套工程尾礦庫、水源系統(tǒng)也隨之進行了相應(yīng)的完善。選廠位于礦部的東北側(cè)，尾

　　

【正文】 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(biāo)高 ，平均外坡比為 1： ；標(biāo)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。 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?，F(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(biāo)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(biāo)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 。現(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(biāo)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 2020 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(biāo)高 為 ，已超過 的設(shè)計標(biāo)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(dāng)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。 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(biāo)高為 ， 進行平整、碾壓或夯實，提高壩體密實度，平整后標(biāo)高為 。然后 在現(xiàn)狀尾砂 壩標(biāo)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(biāo)尺。 第三章 尾礦庫庫容、等別及設(shè)計標(biāo)準 尾礦相關(guān)基礎(chǔ)資料 尾礦相關(guān)指標(biāo) 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（ 萬 m3/a）； 需服務(wù)年限： 13 年。 尾礦的物理力學(xué)性質(zhì) 根據(jù) 《 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(biāo)統(tǒng)計（均值）如下： 壩體尾礦顆粒比重： ； 壩體尾礦堆積干容重： ； 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： 2020 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(biāo)高 (m) 等高線 面積 (m2) 相鄰兩等高線 面積平均值相鄰兩等高線 間的高差 (m) 相鄰兩等高線 間的容積 (m3) 累計庫容積 （ m3） (m2) 605 5000 11600 15 174000 0 620 18200 174000 20900 5 104500 625 23600 278500 26350 5 131750 630 29100 410250 34400 5 172020 635 39700 582250 45000 5 225000 640 50300 807250 60550 5 302750 645 70800 1110000 81050 5 405250 650 91300 1515250 由上表繪制的庫容曲線可知，尾礦堆 積標(biāo)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(biāo)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(biāo)高 ，壩頂標(biāo)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定。 尾砂 堆積壩壩頂標(biāo)高為 ， 尾礦堆積壩高 為 ，初期壩高為 15m，總壩高 。 尾礦庫幾何庫容 170 104m3已全部利用 。 根據(jù)企業(yè)需要， 本次設(shè)計確定尾礦最大堆積標(biāo)高為 ，擴大庫容為 104m3，利用系數(shù)按 ，有效庫容 104m3，可滿足規(guī)模為 300t/d選金廠 15 年排尾需要。 尾礦堆積壩高度按三等庫標(biāo)準驗算如下： 1）澄清距離：在控制水位時，澄清水深最大 ，則尾砂面上的水平距離為，最終堆積壩頂標(biāo)高為 處 ,溝底上的水平面水平距離為，共計澄清距離為 ＞ 32m,符合所需的澄清距離。 2）調(diào)洪水深：確定最終尾礦堆積壩頂標(biāo)高為 , 庫長達 790m，澄清水深 ，其尾礦水控制水位標(biāo)高為 ，其高差 ；在保證最高洪水位時的最小干灘長度 70m 的前提下，安全超高 ＞ ，則留有 可作為調(diào)洪水深，根據(jù)調(diào)洪計算所需調(diào)洪水深為 7m。 3）最小干灘長度：確定最終尾礦堆積壩頂標(biāo)高為 , 庫長達 790m，澄清水深 ，其尾礦水控制水位標(biāo)高為 ，其高差 ；在滿足最小安全超高 ，調(diào)洪水深為 7m的前提下，最高洪水位時的干灘長度為 （此時安全超高 ），大于規(guī)范要求的最小干灘長度 70m 之要求。 最終堆積壩壩頂標(biāo)高定為 時，滿足以上條件，故確定最終堆積壩壩頂標(biāo)高為 合理。堆積壩壩高 ，總壩高 。 尾礦庫等別 根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的尾礦庫等別劃分標(biāo)準確定該尾礦庫等別，尾礦庫等別劃 分標(biāo)準見下表。 表 31 尾礦庫等別劃分標(biāo)準表 等 別 全庫容 V（萬 m3） 壩高 H（ m） 一 二等庫具備提高等別條件者 二 三 四 五 V≥ 10000 1000≤ V＜ 10000 100≤ V＜ 1000 V＜ 100 H≥ 100 60≤ H＜ 100 30≤ H＜ 60 H＜ 30 注：全庫容與壩高兩者等差為一等時以高者為準，當(dāng)?shù)炔畲笥谝坏葧r按高者降低一等。尾礦庫失事將使下游重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或鐵路干線遭受嚴重災(zāi)害者， 其設(shè)計等別提高一等。 將上述確定尾礦庫總庫容、壩高等參數(shù)與劃分標(biāo)準進行對照，尾礦庫等別的確定 除與總壩高和總庫容有關(guān)外，還與尾礦庫一旦失事影響下游居民和設(shè)施程度有關(guān)。 設(shè)計確定擴容后尾礦庫總壩高 （為三等庫），幾何庫容為 104m3（為四等庫），庫區(qū)下游有該企業(yè)小選廠的礦石堆場及廠房，尾礦庫一旦失事不會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。所以依據(jù)上述標(biāo)準及規(guī)定，界定該尾礦庫為三等庫。 尾礦庫設(shè)計標(biāo)準 根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準來 確定尾礦庫設(shè)計 標(biāo)準 。尾礦庫按等別劃分的有關(guān)標(biāo)準見表 32。 表 32 尾礦庫相關(guān)標(biāo)準 尾礦庫 等別 一 二 三 四 五 最小安全超高 m 最小干灘長度 m 150 100 70 50 40 主要構(gòu)筑物等級 1 2 3 4 5 防洪 標(biāo)準 設(shè)計 100～ 200 50～ 100 30～ 50 20～ 30 校核 1000～ 2020 500～ 1000 200～ 500 100～ 200 50～ 100 壩坡穩(wěn)定系數(shù) 正常運行 洪水運行 特殊運行 本次設(shè)計確定該尾礦庫等別為 三 等尾礦庫。 尾礦庫總壩高 ，幾何庫容為 104m3，還可使用年限 15 年，所以根據(jù)上述標(biāo)準綜合確定該尾礦庫的主要構(gòu)筑物等級為 3 級，防洪標(biāo)準設(shè)計按洪水頻率為～ %（ 200～ 300 年一遇洪水重現(xiàn)期）設(shè)防。 尾礦庫最小干灘長度 70m 且安全超高不小于 。 3 級 尾礦壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)在正常運行條件下（正常庫水位）應(yīng) K≥ ，洪水運行（最高洪水位）應(yīng) K≥ ,特殊運行應(yīng) K≥ 。 該區(qū)的抗震設(shè)防烈度為 6 度，地震加速度值為 。 第四章 尾礦輸送系統(tǒng) 根據(jù)礦方提供的資料， 該企業(yè)選廠選礦方法為單一浮選。 通過現(xiàn)場實地踏察，尾礦輸送系統(tǒng)采用壓力輸送。尾礦自選廠由砂泵 分 3級 揚送至尾礦庫 。 1級砂泵站設(shè)在選廠， 2 級砂泵站設(shè)在尾礦庫初期壩左（南）側(cè)壩肩處， 3級砂泵站設(shè)在尾礦庫堆積壩中部左（南）側(cè)壩肩處。 本設(shè)計對原尾礦漿輸送系統(tǒng)保持不變。 第五章 尾礦庫擴容改造工程設(shè)計 初期壩 尾礦庫初期壩為透水堆石壩，可見壩外坡腳標(biāo)高 ，壩頂標(biāo)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、橫向裂縫和變形。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。 本次設(shè)計利用。 對已有尾砂堆積壩加高 現(xiàn)狀尾砂堆積壩壩頂標(biāo)高為 ，已超過 ，為滿足該公司的選礦廠正常生產(chǎn)排尾需要，需進行適當(dāng)加高擴容。 1）首先對現(xiàn)狀尾礦堆積壩壩頂進行平整 、碾壓或夯實，提高壩體密實度不小于，平整后標(biāo)高約為 ，然后以右（東北）側(cè)壩肩為軸，將壩軸線向庫內(nèi)旋轉(zhuǎn)23176。， 作為加高壩體 的下一級子壩的起始線。 2）在現(xiàn)狀尾砂 壩標(biāo)高 （上部兩級子壩）按坡比 1： 4進行削坡，削坡的