某尾矿库排水设施和尾矿坝的设计

　　1 项目概况

　　项目区内水系属珠琦河流域,为常年期河流,水源较近,珠琦河支流在矿区东侧福安堡通过,水流长年不断.水源及电源可以满足生产、生活用电及用水的需求.

　　本次设计研究为矿山的扩建工程,扩建后选矿厂生产规模 4000t/d,扩建后的选矿厂已经建成投入试生产,尾矿排入矿山正在使用的 1#尾矿库.选矿厂扩建后排尾量 131. 7 ×10^4t / a.

　　2 尾矿设施设计

　　该矿原 1#尾矿库不能满足扩建后选矿厂服务年限内堆存尾砂需要,需重新选库址修建 2#尾矿库.

　　2#尾矿库为新建尾矿库,尾矿设施设计内容为,尾矿初期坝,尾矿堆积坝,尾矿坝排渗设施、尾矿坝监测设施,尾矿库区排水设施,尾矿输送系统,尾矿回水系统.

　　根据现场调查,及建设方意见,沟口尾矿初期坝坝址处最低标高为309m,主沟谷岭顶最大标高为 686m,相对高差 377m.尾矿库汇水面积4. 63km²,主沟谷全长 3. 30km.尾矿坝下游约 2. 0km 处为福安堡村,有村民 100 户.是较为理想的尾矿库库址.

　　尾矿库排水设施为"井、管"式排水.其排水井 2 座,均为 8 柱钢筋混凝土框架式结构,排水井规格均为 φ3. 5m,H = 26. 5m.排水井下部连接带有刚性底座的钢筋混凝土圆管,圆管内径为 φ1. 8m,壁厚 t =0. 4m,排水管全长为 745m,设计最小底坡为 4% .

　　3 2#尾矿库设计方案

　　依据《选矿厂尾矿设施设计规范》( ZBJ1 - 90) 规定,尾矿库的等级,由尾矿坝的总高度及尾矿库的总库容决定.该矿尾矿库总库容2707. 02 × 104m³,终期总坝高 91. 0m,尾矿库设计等级为三等尾矿库.

　　根据调洪后的泄流量要求,计算尾矿库排水设施初期泄流量应大于 28. 70m³/ s.后期由于尾矿库的调洪库容大于一次洪水总量,排水设施汛期泄流量按 56 小时内泄出一次洪水总量设计,即调洪后泄流量为 5. 16m³/ s.

　　4 尾矿库排水设施设计

　　尾矿库排水设施采用钢筋混凝土排水井接排水圆管排水形式,用以排出进入尾矿库的澄清水和汛期的雨洪水.排水井 2 座,1#排水井设计为钢筋混凝土框架式结构,1#排水井 D1= 3. 0m,H1= 32m,井座进水标高为 333. 0m,井顶标高为 365. 0m; 2#排水井为窗口式排水井,D2= 1. 6m,H2= 36m,井座进水标高为 364. 0m,井顶标高为 400. 0m,泄水口直径 D = 300mm,每排 6 个孔,每排孔间距 1m; 1 #排水圆管管径2. 0m,最小敷设坡度 1. 5% ,管路长 680m; 2#排水圆管管径 1. 2m,最小敷设坡度 2. 8%,管路全长 407m.

　　5 尾矿坝设计

　　根据矿山的实际情况尾矿初期坝设计为透水堆石坝,尾矿堆积坝采用上游法堆筑,坝前放矿.

　　5. 1 尾矿初期坝设计

　　根据该矿的实际情况,尾矿初期坝设计采用透水堆石坝.筑坝材料为露采废石,设计坝顶标高 340. 0m,坝底标高 309m 最大坝高31. 0m,坝长 367m,坝顶宽 4. 0m,坝内外坡比为 1∶ 1. 75,1∶ 2. 0.尾矿初期坝内坡设贴坡反滤层,结构为前后两层 0. 5m 厚砂卵石保护,中间为 700g/㎡土工布,尾矿库尾矿渗透水通过反滤层排至库外.

　　按设计规范要求尾矿初期坝外坡在 330. 0m、320. 0m 标高处设马道,马道顶宽 3. 0m.

　　初期坝内、外坡面采用 300mm 干砌石护坡.

　　矿山采场剥离年产石量 250 ×104m³,设计尾矿初期坝所需石料为400 × 104m³,筑坝材料满足初期坝施工要求.

　　5. 2 尾矿堆积坝

　　尾矿堆积坝堆积标高为 340. 0m 至 400. 0m,堆积高度 60. 0m,尾矿堆积坝的外坡平均坡比为 1∶ 4. 0,随着坝体的加高,外坡应及时增加植被或采用露天采矿废石护坡,以保护坝坡稳定和防止粉尘飞扬.

　　5. 3 坝肩排水沟设计

　　为防止雨水冲刷尾矿坝外坡,设计在尾矿坝与山坡连接处,设置坝肩排水沟,排水沟采用浆砌石结构.排水沟顶宽 1. 0m,底宽 0. 5m,深0. 8m,排水沟内雨水排入回水池。

    5. 4 堆积坝排渗设施的设计

　　堆积坝在 340. 0m 标高以上每隔 10. 0m 高度设排渗管一组,排渗管材料为 D =150. 0mm 带孔柔性厚壁塑料管外包 400g/m²土工布,土工布外包卵石滤层,位置平行坝轴线布置,距外坡面 100. 0m,排渗管连接 D =100. 0mm 排水管,排水管敷设坡度 1% ( 坡向堆积坝外坡排水沟) ,排水管水平间距 30. 0m.

　　6 尾矿坝稳定分析

　　浸润线对于尾矿坝的抗滑稳定性起着非常重要的作用,本次按正常运行、洪水运行、特殊运行条件下尾矿坝体内的浸润线以数计算结果为依据.

　　依据规定,地震烈度 7 度的实际情况,为确保坝体安全,本次设计中采用拟静力法对该尾矿坝进行了考虑地震荷载的特殊运行工况的稳定计算.坝体各种运行工况下的荷载组合如下:

　　正常运行工况荷载组合: 正常水位 + 坝体自重;

　　洪水运行工况荷载组合: 最高洪水位 + 坝体自重;

　　特殊运行工况荷载组合: 最高洪水位 + 坝体自重 + 地震.

　　结论: 三等尾矿库正常运行坝坡抗滑稳定最小安全系数 1. 20,洪水运行 1. 10,特殊运行 1. 05.计算结果大于规范坝坡抗滑稳定最小安全系数,坝体稳定满足规范抗滑稳定要求.

　　7 水土保持及环境保护

　　水土保持及环境保护是我国的基本国策,水土保持及环境污染治理是环境保护的核心.我国环境保护法指出: "开发矿藏,必须实行综合勘探,综合评价,综合利用,严禁乱挖乱采,妥善处理尾矿矿渣,防止破坏资源和恶化自然环境."

　　参考文献

　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部,选矿厂尾矿设施设计规范GB50863 - 2013,2013.

　　[2]国家安全生产监督管理局,尾矿库安全技术规程,2005.

　　[3]中华人民共和国国家经济贸易委员会,,水工建筑物抗震设计规范DL5073 - 2000,2000.

　　[4]中华人民共和国水利部,碾压式土石坝设计规范 SL274 - 2001,2002.