尾矿库设计中的问题

式中：L—有效进水宽度（m） m—堰的流量系数 H—堰上水头（m）
2. 尾矿库的工程地质概况
• ②、塔顶孔口流 • 当为孔口时
Q1 F 2gH
式中：F—孔口面积（m2） μ—孔口的流量系数
Q2 f ' 2g(h1 H)
③、排水管进口处的泄流能力（半压力流）
Q2 f ' 2g(h1 H)
④、排水管出口处的泄流能力（压力流）
Q2 f ' 2g(h1 h2 H)
式中：f—管道出口面积（m2） h1—堰顶至管道进口中心线高差（m） h2--管道进口与出口中心线高差（m） μ，--流量系数
'
1
1

L
4R
F2 f2
初期坝
• ∑ζ—局部阻力系数和
• λ—管道沿程损失系数,λ=8g/C2
。尾矿库到最终堆积标高总库容1561万m3。
• 3、尾矿库排洪系统及防洪标准
•
尾矿库采用框架塔排水涵管和排洪隧洞，框架塔内径4.0m
，尾矿库共设4座排洪塔，其中1#塔塔高21.0m，共设7个圈梁
，每个圈梁间3.0m高。排水涵管和排洪隧洞断面为2.5X2.2m城
门洞型，1#塔距隧洞出口792.0m。
•
排洪系统的布置最终要满足调洪需要，不满足时应调整排
洪系统的布置和尺寸。不仅要满足安全超高还要满足安全滩长
的要求。
2.坝体稳定计算
• 2.1 稳定计算剖面的概化
•
新建尾矿库尾矿坝的稳定计算断面应根据颗粒粗细程度概化分
区。扩建、改建及中期论证的尾矿库的尾矿坝稳定计算断面应根据
勘察资料进行概化分区。或者按类似尾矿库的勘察资料进行概化分
手册可能出现错误，必须进行分析 。
1.总论
吉林省水文手册，汇水面积小、河长短，计算出的集流时间很 小，因此采用推理公式计算出的洪峰流量极大，显然是不合理的， 因此洪峰流量采用的是经验公式计算出的结果；洪水总量采用经 验公式的计算结果，反推径流系数为2.89,这显然是不合理的。
辽宁省水文计算也有类似情况，对于小汇水面积计算出的ip
• R—管道水力半径（m）
• f—计算段管道面积（m2）
• F—管道出口段面积（m2）
•
编程序也是这几个公式，那个计算出的流量小就为控制流量
。采用斜槽，计算过程是一样的。我们做调洪计算采用试算法，
首先要做到排水管（隧洞）控制，然后在将溢水塔的直径逐渐缩 小，使其满足调洪需要。
通过各控制标高的调洪计算，设计必须给出各控制标高的正常 水位、最高洪水位、超过及安全滩长，以便生产单位管理使用。
•
化引滩长可按下式计算。
•
放矿水覆盖绝大部分滩面时：
Lh=3.3L0.48 放矿水覆盖部分滩面时：
Lh=2.26L0.845
式中 Lh---化引滩长(m); L----计算滩长(m)。
有勘察资料的应按勘察给出的浸润 线。
尾矿库的排洪系统的布置
• 2.3 物理力学指标
•
一般采用类似矿山尾矿的物理力学性质，或参考规范附录给出
3 从溃坝中设计应当汲取的经验教训
•
应当说无论陕西镇安、山西襄汾垮坝和山西宝山垮坝，从目前
分析均与设计关系不大，可广东信宜紫金矿业银岩锡矿高旗岭尾矿
库垮坝，虽然超标准洪水、管理失误等是垮坝的主要原因，设计的
缺点和错误也是重要的因素，我们做设计的也应当从中汲取教训。
• 3.1银岩锡矿高旗岭尾矿库设计概况
区；
• 2.2 浸润线的确定
•
尾矿坝设计一般应进行渗流计算，一级及二级尾矿坝还应视地
形条件作专门渗流模拟试验，以确定坝体浸润线、渗流量和逸出坡
降。对于二级以下的尾矿坝可采用平面渗流，或理正的渗流有限元
计算出浸润线，计算出的浸润线必须根据经验进行调整，使得浸润
线更符合实际。浸润线计算中应考虑放矿对浸润线的影响，滩长应 采用化引滩长。
尾矿库设计中的几个问题
中冶北方工程技术有限公司
1.尾矿库的调洪 2.尾矿坝的稳定 3.从溃坝中设计应当汲取的经验教训
1. 尾矿库的调洪
1.1 防洪标准 尾矿库防洪标准和尾矿库的等别使用年限有关，比如初期坝坝
高28m，库容150万m3，初期坝使用1年，按库容为四等库，按坝 高为五等库，严格按规范，初期坝的防洪标准按30年就可以。对于 尾矿库按使用期的等别采用防洪标准是一进步。
用哪一种计算程序，设计要对计算结果进行分析。
4.安全技术措施
峨口毕肖普法计算结果之一（分条50）
尾矿库水文计算及调洪计算
峨口毕肖普法计算结果之二（分条100）
水文计算
弓长岭前峪瑞典圆弧法
弓长岭后峪瑞典圆弧法
•
有以上计算实例中可以看出：
•
1、计算结果必须进行分析；
•
2、分条数一定要够；
•
3、尾矿库稳定中可能出现双心，圆心搜索范围一定要够。
尾矿库等别
尾矿库防洪标准
一
表2-3
二
三
四
五
洪水重现期（年）
初 期
100～200 50～100 30～50 20～30
后 期
1000~2000
500～1000
200～500
100～200 50～100
注：初期指尾矿库启用后的头3～5年
1.总论
河北有一个设计单位做的一个尾矿库设计，汇水面积0.932km2， 排洪管采用3.0m内径。辽宁省有没有这样情况，反正排水管内径普遍 偏大。这与设计水平和正确采用的防洪标准是有关的。
•
尾矿库总汇水面积为3.65km2，设计考虑到在尾矿库上游有
一拦洪坝，拦洪坝以上汇水面积1.147 km2，设计按尾矿库汇水
面积为2.503 km2设计。尾矿库的防洪标准初期为200年一遇，
后期为1000年一遇。初期防洪标准按初期50年一遇就行。
• 3.2 溃坝事件的概况
•
2010年9月20日～9月21日“凡比亚”强台风给粤西地区带
任意滩长的平均坡度可按下式计算：
i1

i100
(100 l
)0.3
有了调洪库容就可以进行调洪计算了
• 3、调洪计算
•
新规范规定调洪计算应采用水量平衡法，目前在新规范颁布之
前，如果仍采用高切林法，必须验算各种流态的泄量。
•
比如采用框架塔排水管系统你就要验算：
•
①、塔的堰流
•
当为堰流时
Q1 L m 2g H 3/2
泄流量q(m3/s)
3.15
2.32
1.68
0.86
所需调洪容量W(万m3) 洪水位(m)
洪水上升高度（m） 安全超高（m） 安全滩长（m）
9.1 764.7 1.7 3.3 165.0
10.6 796.1 1.1 3.9 195.0
11.8 825.6 0.6 4.4 220.0
7.2 945.4 0.4 4.6 230.0
决框架塔挡板在水下堵的问题，框架塔现在多数采用带塔孔的框架
塔。排洪系统设计要注意到三个问题：
3.2 第一尾矿库的排渗设施
• ①、塔孔的堵塞，对于使用时间较短的可以用木塞，对于使用 时间较长的和尾矿库最后一个塔，必须采用混凝土塞或抗老化的挂 胶的塔堵；
• ②、溢水塔使用完以后应在塔基进行堵塞； • ③、框架塔的挡板只预制第一个塔的，并且要特殊说明汛期挡板
来了强降雨，根据当地水文气象站提供的资料，尾矿库附近地
区新贵24最大小时降雨720mm，尾矿库所在地钱排镇最大24小 时降雨427mm（由于各种原因其降雨可能要大于此数值）。根 据广东省水文图集，经计算钱排镇的降雨量已经超过300年一 遇洪水。2010年9月20日晚11时开始降雨，到9月21日早晨8时 出现洪水漫顶，9时45分左右尾矿库初期坝溃坝。
标高（m） 等别
768.0 四等
800 三等
830.0 二等
950.0 二等
设计洪水频率（%） 正常生产水位（m） 正常生产时滩长（m）
调洪库容W(万m3)
0.5 763.0 250 18.0
0.2 795.0 250 42.0
0.1 825.0 250 67.5
0.1 945.0 250 105.0
（相当于汇流时间τ的设计面暴雨强度，（mm／h）；）是同频 率1小时降雨的2.5～3倍，这显然是不合理的，设计可用10分钟 的降雨来校核。
对于小汇水面积的尾矿库辽宁省简单套用公式洪峰流量偏大！
1.3 调洪计算
•
1、调洪计算概况
•Baidu Nhomakorabea
调洪计算就是求解尾矿库任意时段的水量平衡方程式的过程
，任意时段的水量平衡方程式为：
•
银岩锡矿高旗岭尾矿库是由南昌有色冶金设计研究院设计的。
•
1、初期坝
•
初期坝坝顶标高为755.0m，初期坝坝底标高为709.5m，初期坝
坝高45.5m，坝顶宽度7.5m，初期坝上游坡比1：1.6，下游坡比1
：2.0，下游坡在740.0m和725.0m标高设有2.0m宽的马道。
•
2、尾矿堆积坝
•
尾矿堆积坝最终堆积标高为830.0m，尾矿堆积坝外坡比为1：5
•
1
1
2 (Q1 Q2 )t 2 (q1 q2 )t V2 V1
有很大部分设计单位是采用高切林法，在地形图上求出调洪库容，
采用高切林法求出需要的最大泄量，来验算排水管和溢水塔的泄量。 用明渠流验算排水管，用孔口流和堰流来验算溢水塔。在我审查的设 计中经常发现，小的尾矿库，洪水升高2m或3m满足最大泄量的要求， 就认为防洪满足要求。他没有考虑溢水塔与滩顶的距离只有200m或
式中：f—管道面积（m2） h1—堰顶至管道进口中心线高差（m） μ，—孔口的流量系数 ' 1
1
由上面公式可以看出斜槽的进水流量，只有斜槽上的水头H ，没有h1，所以它的泄量要小于溢水塔下排水管的泄量，在斜 槽泄量不满足要求的情况下，可在斜槽上适当增加溢水塔，就 可以满足泄量的要求。
Q2 f ' 2g(h1 H)
堵塞高度不得高于水位0.2m。司家营、兰亭尾矿库均出现过挡板 封堵过高的问题，看来是小事，出现问题后就成了大事，信宜垮坝 就是一个重要原因。
3.2 第2、排洪系统的布置
排洪系统的布置要根据地形进行布置，在布置中应注意的问题： ①、溢水塔尽量不布置在沟中间，必须布置在沟中间时进水口标高 一定要高于原地面1～1.5m，避免山上的杂物将塔堵塞；信宜和德胜图； ②、初期坝较高时应在坝前适当位置增加0#溢水塔（不考虑澄清距 离），用它来调整初期生产的水位，避免初期坝前水位过高造成初期坝的 渗流破坏。德胜工程我们设了0#溢水塔因为跑混，擅自将0#溢水塔封堵， 再加上初期坝施工有局部缺陷，细粒级石料过多，高水位渗流造成初期坝 塌陷，上游反滤层破坏的事故。 ③、采用隧洞方案应当注意隧洞进口岩体应满足3.0倍洞径的要求， 进口的堵塞应当严密，我们做的板石沟第一套排洪系统，北京有色设计院 做的山西铝厂，都是因为平洞堵塞不严产生漏水漏矿的严重污染事故。 ④、溢水塔之间的搭接，我的意见搭接2m较为合适；
•
经专家分析溃坝的主要原因：
•
1、超标准降雨
•
根据当地水文气象站提供的降雨资料，当天最大24小时降
雨量427mm。经计算实际降雨已经超过300年一遇洪水；设计
防洪标准200年一遇洪水，
•
2、排洪系统进水口标高抬高2.5m
300m，如果洪水升高3m早已漫顶。因此在新的规范中，要求调洪 计算必须采用水量平衡法。
搞尾矿库设计的大部分是学水工的，在学校都学过调洪计算，但 尾矿库的调洪计算，比水利的调洪计算要复杂些。排洪构筑物有框架 塔、窗口塔，排水管有圆管和隧洞，还有斜槽。
2、调洪库容 计算调洪库容时，尾矿沉积滩面的坡度可按尾矿物理性质、尾矿 库地形及放矿条件类似的其它尾矿库实测资料或由试验确定。当缺 少该资料时，可参考附录二计算。
好的设计是在保证安全的情况下越省越好。
1.2 水文计算 水文计算采用当地水文手册，要特别注意是：
1、汇水面积一定要算对，广东信宜垮坝其中一条就是汇水面 积算小了1/3；
2、对设计单位应有必要的程序，避免算错；
3、水文计算完成后要进行必要的检查分析； 汇水面积小、河长短，计算出的集流时间很小，直接套用水文
1.4 排洪系统的布置
•
1、排洪构筑物形式的选择
•
对于尾矿库坝高不太大的，地形较平坦的沟谷一般选用窗口式
溢水塔—排水管方案，对于高尾矿库一般采用框架塔—竖井—隧洞
，对于地形坡度较陡的尾矿库可以采用斜槽。一般考虑管理方便在
条件允许的情况下尽量不采用斜槽方案。主要有两个原因，一是斜
槽进口流量受限制，二是都在水下盖板容易造成漏水漏矿。为了解
指标，有勘察的一定按勘察给出的指标。对勘察给出的指标有异议
的要与勘察部门协商，最终要以勘察给出的指标为准。
• 勘察要对勘察资料质量负责，设计要对稳定计算负责。
• 2.4 稳定计算结果的分析
•
计算方法规范用瑞典圆弧法和毕肖普法，两种方法产生矛盾时
目前应以瑞典圆弧法为准，新规范颁布后应通过分析确定。无论采