尾矿库基础知识.

主要内容１尾矿设施的概念与组成２尾矿设施的功能及重要性３尾矿库４尾矿坝５尾矿库排洪系统６尾矿筑坝与排放７尾矿库防洪与排洪１尾矿设施的概念与组成一、尾矿库的概念从广义上说，为尾矿处理所建造的全部设施系统，均称之为尾矿库。二、尾矿设施的组成尾矿水处理系统尾矿排洪系统尾矿堆存系统尾矿输送系统尾矿设施１、尾矿输送系统一般包括尾矿浓缩池、砂泵站、尾矿输送管道、尾矿自流沟、事故泵站及相应辅助设施等。２、尾矿堆存系统一般包括坝上放矿管道、尾矿初期坝、尾矿后期坝、浸润线观测、位移观测以及排渗设施等。３、尾矿排洪系统一般包括截洪沟、溢洪道、排水井、排水管、排水隧洞等构筑物。４、尾矿水处理系统包括尾矿库澄清水的回水设施和尾矿水的净化设施。２尾矿设施的功能及重要性一、尾矿设施的功能１、保护环境２、充分利用水资源３、保护矿产资源二、尾矿设施的重要性1、尾矿设施是矿山生产不可缺少的设施2、尾矿设施投资巨大3、尾矿库是矿山生产的最大的危险源３尾矿库一、选择库址的基本原则二、尾矿库的类型三、尾矿库的库容一、选择库址的基本原则１、一个尾矿库的库容力求能容纳全部生产年限的尾矿量；２、库址离选厂要近，最好位于选厂的下游方向；３、尽量位于大的居民区、水源地、水产基地及重点保护的名胜古迹的下游方向；４、尽量不占或少占农田，不迁或少迁村庄；５、未经技术论证，不宜位于有开采价值的矿床上部；６、库区汇水面积要小，纵深要长，纵坡要缓；７、库区口部要小，“肚子”要大；８、尽量避免位于有不良地质现象的地区，以减少处理费用。二、尾矿库的类型１、山谷型尾矿库２、傍山型尾矿库３、平地型尾矿库４、截河型尾矿库三、尾矿库的库容尾矿库的库容有全库容、总库容和有效库容之分。尾矿库库容组成示意图图中：▼H1——某一坝顶标高，对应的水平面为AA＇；▼H2——洪水水位，对应的水平面为BB＇；▼H3——蓄水水位，对应的水平面为CC＇；▼H4——正常生产的最低水位，亦可称为死水位，对应的水平面为DD＇。该水位由最小澄清距离确定；DE——细颗粒尾矿沉积滩面冀矿泥悬浮层面；V1——空余库容；V2——调洪库容；V3——蓄水库容；V4——澄清库容；V5——有效库容。尾矿库的全库容V是指某坝顶标高时的各种库容之和，可用下式表示：V=V1+V2+V3+V4+V5尾矿库的总库容是指尾矿堆至最终设计坝顶标高时的全库容。４尾矿坝尾矿坝是尾矿库用来拦挡尾矿和水的围护构筑物。一般尾矿坝是由初期坝(又称基础坝)和后期坝(又称尾矿堆坝)组成。一、初期坝的类型二、后期坝的类型三、尾矿坝稳定性分析简介一、初期坝的类型在矿山主题工程基建期间，同时在尾矿坝址用土、石等材料修筑成的坝体称为尾矿库的初期坝，并作为后期坝的支撑及排渗棱体。初期坝的坝型可分为不透水坝和透水坝。不透水初期坝——用透水性较小的材料筑成的初期坝。透水初期坝——用透水性较好的材料筑成的初期坝。初期坝具体有以下几种坝型：１、均质土坝不透水均质土坝透水均质土坝２、透水堆石坝透水堆石坝混合料透水坝３、废石坝４、砌石坝５、混凝土坝废石坝初期坝的构造坝顶宽度坝坡马道排水棱体反滤层二、后期坝的类型选矿厂投产后，在生产过程中随着尾矿的不断排入尾矿库，在初期坝坝顶以上用尾砂逐层加高筑成的小坝体，称之为子坝。子坝连同子坝坝前的尾矿沉积提统称为后期坝（也称尾矿堆积坝）。后期坝根据其筑坝方式可分为下列几种基本类型：１、上游式尾矿筑坝２、下游式尾矿筑坝３、中线式尾矿筑坝1—初期坝２—子坝三、尾矿坝稳定性分析简介１、抗滑稳定分析２、渗透稳定分析３、液化稳定分析１、抗滑稳定分析影响尾矿坝稳定性的因素很多。一般情况下，尾矿堆积的高度越高、下游坡的坡度越陡、坝体内浸润线的位置越浅、库内的水位越高、坝基和坝体土料的抗剪强度越低，抗滑稳定的安全系数就越小；反之，安全系数就越大。２、渗透稳定分析尾矿水在坝体、坝肩和坝基土中受重力作用总是由高处向低处渗透流动，简称渗流。在库水位一定时，坝体横剖面上稳定渗流的自由水面线（或渗流顶面线）叫浸润线。当渗流的流速较大时，将尾砂中小颗粒从孔隙中带走，并形成越来越大的孔隙或空洞，这种现象称之为管涌。当土体中的颗粒群体受渗透水作用同时起动而流失的现象称之为流土。３、液化稳定分析所谓液化就是饱和砂土在振动作用下抗剪强度骤然下降为零而成为粘滞液体的现象。４尾矿库排洪系统一、排洪系统布置的原则二、排洪计算步骤简介三、排洪构筑物的类型一、排洪系统布置的原则１、尾矿库设置排洪系统的作用有两方面的原因：一是为了及时排除库内暴雨；二是兼做回收库内尾矿澄清水用。２、对于一次建坝的尾矿库，可在坝顶一端的山坡上开挖溢洪道排洪。其形式与水库的溢洪道类似。３、对于非一次建坝的尾矿库，排洪系统应靠在尾矿库一侧的山坡进行布置，选线应力求短直；地基的工程地质条件应尽量好，最好无断层、破碎带、滑坡线及软弱岩层或结构面。４、尾矿库排洪系统布置的关键是进水构筑物的位置。我们知道：坝上排矿口的位置在使用过程中是不断改变的，进水构筑物与排矿口之间的距离应始终能满足安全排洪和尾矿水得以澄清的要求。５、当采用排水井作为进水构筑物时，为了适应排矿口位置的不断改变，往往需要建多个井接替使用。６、当采用排水斜槽方案排洪时，为了适应排矿口位置的不断改变，须根据地形条件和排洪量大小确定斜槽的断面和敷设坡度。二、排洪计算步骤简介确定防洪标准洪水计算及调洪演算排洪计算三、排洪构筑物的类型１、进水构筑物２、输水构筑物３、坝坡排水沟进水构筑物输水构筑物坝坡排水沟１、进水构筑物进水构筑物的基本型式有排水井、排水斜槽、溢洪道以及山坡截洪沟等排水井是最常用的进水构筑物排水斜槽既是进水构筑物，又是输水构筑物。洪道常用于一次性建库的排洪进水构筑物。山坡截洪沟也是进水构筑物兼作输水构筑物。２、输水构筑物尾矿库的输水构筑物的基本型式有排水管、隧洞、斜槽、山坡截洪沟等。３、坝坡排水沟坝坡排水沟有两类：一类是沿山坡与坝坡结合部设置浆砌块石截水沟，以防止山坡暴雨汇流冲刷坝肩。另一类是在坝体下游坡面设置纵横排水沟，将坝面的雨水导流排出坝外，一面雨水滞留在坝面造成坝面拉沟，影响坝体的安全。５尾矿筑坝与排放一、尾矿筑坝的基本要求二、尾矿子坝的堆筑与维护三、尾矿排放的操作管理１、尾矿筑坝的基本要求１、尾矿筑坝一般先堆筑子坝，再通过排放尾矿，靠尾矿自然沉积形成尾矿坝的主体，子坝最后成为尾矿坝的下游坡面的一层坝壳。２、每期堆坝作业之前必须严格按照设计的坝面坡度，结合本期坝高度放出子坝坝基的轮廓线。３、对岸坡进行清基处理４、尾矿堆坝的稳定性取决于沉积尾砂的粒径粗细和密实程度。５、浸润线的高低也是影响尾矿堆坝稳定性的重要因素。二、尾矿子坝的堆筑与维护尾矿子坝的堆筑方法子坝的堆筑方法主要有冲积法、池填法、渠槽法和旋流器法等。冲积法池填法渠槽法旋流器法１、冲积法此法筑坝是采用机械或人工从库内沉积滩上取砂，分层压实，堆筑子坝。子坝不宜太高，一般以1-3米为宜。冲积法筑坝1—放矿主管2—放矿支管3—初期坝4—子坝２、池填法此法筑坝是沿坝长先用人工堆筑子坝，形成连续封闭的若干个矩形池子（也称围埝），池子宽度根据子坝高度确定，长度可取20-40米，太长沉积的尾矿粗细不均池填法筑坝1—放矿主管2—放矿支软管3—围埝4—溢流管5—子坝轮廓线３、渠槽法此法是沿坝长方向先用人工筑成两道平行的子堤，形成一条渠槽，从槽的一端排放尾矿，尾矿在流动中沉积于渠内，细粒尾矿和水从槽的另一端流入库内，沉满以后，加高子堤继续排矿，逐层冲积最终形成子坝。渠槽法筑坝1—放矿主管2—水尾砂堤3—子坝轮廓线4—放矿阀门４、旋流器法此法是利用水力旋流器将矿浆进行分级，由沉沙嘴排出的高浓度粗粒尾砂用于筑坝；由溢流口排出的低浓度细粒尾砂浆用橡胶软管引入库内。水力旋流器法筑坝1—初期坝2—子坝3—放矿主管4—水力旋流器5—沉砂6—溢流总管尾矿子坝的维护１、子坝若是分层筑成的，外坡的台阶应修整拍平；２、在坝顶和坝坡应覆盖护坡土（厚度为坝顶500毫米，坝坡300毫米），种植草皮，防止坝面尾砂被大风吹走，扬尘而造成环境污染；３、坝肩和坝坡面需要建纵、横排水沟，并应经常疏浚，保证水流畅通，以防止雨水冲刷坝坡。对降雨或漏矿造成的坝坡面冲沟，应即使回填并夯实。４、子坝筑好后，应及时移动安装尾矿输送管，架设照明线路，尽早放矿，保护坝趾。５、新筑的子坝坝体的密实度较差，且放矿支管的支架不牢固。因此，须勤调放矿地点，杜绝回流掏刷坝趾，造成拉坝或支架悬空。６、由于放矿管、三通、、阀门均属易磨损件，一旦漏矿，应及时处理。否则，会充坏子坝。三、尾矿排放的操作管理１、放矿时应有专人管理，作到勤巡视、勤检查、勤记录和勤汇报，不得离岗。２、在排放尾矿作业时，应根据排放的尾矿量，开启足够的放矿支管根数，使尾矿均匀沉积；３、经常调整放矿地点，使滩面沿着平行坝轴线方向均匀整齐，应避免出现侧坡、扇形坡等起伏不平的现象，以确保库区内所有堆坝区的滩面均匀上升。４、严禁独头放矿，应独头放矿会造成坝前尾矿沉积粗细不均，细粒尾矿在坝前大量集中，对坝体稳定不利。５、严禁出现矿浆冲刷子坝内坡的现象。６、除一次建坝的尾矿库外，严禁在非堆坝区内放矿。因为它既对坝体稳定不利，又减少了必要的调洪库容。７、对于有副坝且需要在副坝上进行尾矿堆坝的尾矿库，应于适当时机提前在副坝上放矿，为后期堆坝创造有利的坝基条件。８、放矿主管一旦出现漏矿，极易冲毁坝体。发现此情，应立即汇报车间调度，停止运行，及时处理。特别是在沉积滩顶接近坝顶又未堆筑子坝时，是矿浆漫顶事故的多发期。在此期间，放矿尤其要勤检查、勤换放矿点，谨防矿浆漫顶。９、对处于备用的管道，应将其矿浆放尽，以免在冬季剩余矿浆冻裂管道。１０、多开启几个调节阀可减少矿浆在支管内的过流速度，从而减小其磨损；阀门的开启和关闭应快速制动，且应开启到位或完全关闭，严禁半开半闭，也可减少其磨损。１１、阀门在（我国的北方地区）严寒的环境下极易冻裂，因此，在冬季应采取措施予以保护。１２、尾矿排放是露天作业，受自然因素影响很大。在强风天气放矿时，应尽量使矿浆至溢水塔的流径最长且在顺风的排放点排放。若流径短，矿浆在沉积区域的澄清时间缩短，回水水质降低。如果逆风放矿，矿浆被强风卷起冲刷子坝内坡，同时使输送尾矿管道悬空，可能产生以外事故。１３、放矿支管的支架变形或折断，会造成放矿支管、调节阀门、三通和放矿主管之间漏矿，从而冲刷坝体。因此，如果支架松动、悬空或折断，应及时处理修复。１４、在冰冻期一般采用库内冰下集中放矿，以免在尾矿沉积滩内（特别是边棱体）有冰夹层或尾矿冰冻层存在而影响坝体强度。６尾矿库防洪与排洪一、尾矿库防洪的基本要求二、尾矿库排洪设施的操作管理一、尾矿库防洪的基本要求１、库内应在适当地点设置可靠、醒目的水位观测尺，并妥善保护。２、水边线应与坝顶轴线基本平行。３、平时库水位应按图所示的要求进行控制。图中设计规定的最小安全滩长la。最小安全超高ha，所需调洪水深ht对应的调洪滩长lt是确保坝体安全的要求；最小澄清距离hc（min）是确保回水水质能满足正常生产的要求。水力旋流器法筑坝▽H1—设计洪水水位▽H2—正常生产库水位ha—设计规定的最小安全超高ht—调洪水深la—设计规定的最小安全滩长lt—调洪水深对应的调洪滩长lc（min）—最小澄清距离４、在全面设计规定的最小安全滩长、最小安全超高、所需调洪水深对应的调洪滩长和最小澄清距离要求的情况下，有条件的尾矿库，干滩长度越长越好。５、对于某些不能全面满足上述要求的尾矿库，在非雨季经设计论证许可，可适当抬高水位满足澄清距离的要求。但在防汛期间必须降低水位以满足确保坝体安全的要求。紧急情况下即使排泥，也得保坝。６、严禁在非尾矿堆坝区排放尾矿，以防止占用了必要的调洪库容。７、未经技术论证和上级主管技术部门的批准，严禁用子坝抗挡洪水。更不得在尾矿堆坝上设置溢洪口。二、尾矿库排洪设施的操作管理１、应定期检查排洪构筑物，确保畅通无阻。２、尾矿坝下游坡面上的排水沟除了要经常疏通外，还要将坝面积水坑填平，让雨水顺利流入排水沟。３、应随时收集气象预报，了解汛期水情。４、应准备好必要的抢险、交通、通讯