非煤矿山尾矿库的构造及危害类型

非煤矿山尾矿库的构造及危害类型

一、尾矿库的危害：

1.尾矿库的构造：

矿山开采出来的矿石经过选矿选出有用的矿物后剩下的矿渣称为尾矿。一般地,尾矿以浆状排出,堆存在尾矿库里。尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存尾矿的场所。尾矿库从地形分有山谷型尾矿库、傍山型尾矿库、平地型尾矿库、河谷型尾矿库。无论哪种类型的尾矿库,都由尾矿输送系统、尾矿坝、尾矿堆存和水处理系统构成。

(1)尾矿水力输送系统。该系统包括尾矿浓缩池、尾矿输送管槽、砂泵站和尾矿分散管槽等,用以将选矿厂排出的尾矿浆送往尾矿库堆存

(2)尾矿回水系统。该系统包括回水泵站、回水管道和回水池等,用以回收尾矿库或浓缩池的澄清水,送回选矿厂供选矿生产重复利用

(3)尾矿堆存系统。该系统一般简称为尾矿库,包括库区、尾矿坝排洪构筑物和坝的观测设备等,用以贮存选矿厂排出的尾矿

(4)尾矿水处理系统。该系统包括水处理站和截渗、回收设施等,用以处理不符合重复利用或排放标准要求的尾矿水,使之达到标准。

1.1尾矿坝

尾矿坝是贮存尾矿和水的尾矿库外围的坝体构筑物,一般包括初期坝和堆积坝。所谓初期坝是指基建时筑成的、作为堆积坝的排渗体和支撑体的坝;堆积坝是生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝。

根据使用的筑坝材料,初期坝有土坝、堆石坝、混合料坝、砌石坝和混凝土坝等。其中,土坝造价低,施工方便,常用于缺少沙石料地区,但是透水性差,浸润线常从坝坡逸出,易产生管涌,导致垮坝,一般需要设置排渗设施;堆石坝由堆石体及其上游面的反滤层和保护层构成(见图7-1),透水性好,可降低尾矿坝的浸润线,加快尾矿固结,有利于尾矿坝的稳定。

按堆积坝的堆筑方式,尾矿坝有上游式筑坝、中线式筑坝和下游式筑坝三种。

上游式筑坝采用向初期坝上游方向充填尾矿加高坝的筑坝工艺。上游式筑坝的稳定性较差,抗地震液化性能差,如不采取一定的措施不适于在高地震烈度地区使用,但由于筑坝工艺简单、管理容易、成本低,在国内矿山应用广泛。

中线式筑坝采用在初期坝的坝轴线位置上用旋流粗沙冲积尾矿的筑坝工艺,在生产管理与维护方面比上游式筑坝复杂。

下游式筑坝采用向初期坝下游方向用旋流粗沙冲积尾矿的筑坝工艺,坝体稳定性好，抗地震液化能力较强,适用于高地震烈度地区的筑坝,但筑坝生产管理与维护比较复杂且成本较高。

1.2排水系统

排水系统的作用在于排出库内积水,包括尾矿水和洪水。排水系统的排水能力应该保证尾矿库最高洪水位时安全超高和干滩长度满足规程要求。

排水系统主要由排水井或排水斜槽、排水管、排水隧洞、溢洪道和截洪沟等构成。除了溢洪道和截洪沟外,其余排水构筑物都逐渐被厚厚的尾矿所覆盖,承受很大的上覆荷载。因此,除在设计上应该保证它有足够的强度外,对施工质量的要求也很严格。排水系统有井-管(洞)式和槽-管(洞)式两种形式。井-管(洞)式排水系统以竖向的排水井和横向的排水管(洞)构成（见图7-2）排水井包括井基、井座和井筒三部分,有窗口式、框架式、叠圈式和砌块式等几种类型,多用钢筋混凝土浇筑而成,高度一般为10~20m之间,特殊情况和地形条件下也可做得高一些。

槽-管(洞)式排水系统以沿山坡筑成的排水斜槽和横向的排水管(洞)构成(见图7-3)。排水槽的断面为矩形或圆形,宽度或直径一般为1.0~1.5m左右,高度宜大于宽度,排水量较大时可做成双槽式。随着尾矿库水位的升高,逐渐加盖板将斜槽封闭。斜槽盖板上将覆盖很厚的尾矿,所受土压力和水压力很大,因此盖板厚度很厚。盖板可做成平板或圆拱形板,后者受力条件好,可做得稍薄一些。尾矿库的水由盖板上沿和两侧壁溢流至槽内。因溢流沿较长,斜槽的排水量较大,适用于排洪水中等以上的尾矿库排洪。

溢洪道用于洪水流量大的尾矿库排洪,其排水能力大,有

正堰式和侧槽式两种。截洪沟的作用是截住沟以上汇流面积的暴雨洪水,减少入库水量,起辅助排洪的作用。

2.尾矿库的安全等级

尾矿库一般分为危库、险库、病库、正常库四个等级。

2.1 危库

尾矿库有下列情况的为危库

(1)尾矿库调洪库容不足,在最高洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和最小干滩长度的要求,不能保证尾矿库的防洪安全；

(2)排洪系统严重堵塞或坍塌,不能排水或排水能力急剧降低;

(3)排水井显著倾斜,有倒塌的迹象;

(4)坝体出现深层滑动迹象

(5)经验算,坝体抗滑稳定最小安全系数小于表7-1规定值的95%

表7-1尾矿坝抗滑稳定最小安全系数

(6)其他危及尾矿库安全运行的情况。

2.2险库

尾矿库有下列情况的为险库

(1)尾矿库调洪库容不足,在最高洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和最小干滩长度的要求,但平时对坝体的安全影响不大

(2)排洪系统部分堵塞或坍塌,排水能力有所降低,达不到设计要求

(3)排水井有所倾斜

(4)坝体出现浅层滑动迹象

(5)经验算,坝体抗滑稳定最小安全系数小于表7-1规定值的98%;

(6)坝体出现贯穿性横向裂缝,且出现较大管涌,水质混浊,挟带泥沙或坝体渗流在堆积坝坡有较大范围逸出,且出现流土变形(7)其他影响尾矿库安全运行的情况。

2.3病库

尾矿库有下列情况的为病库

(1)尾矿库调洪库容不足,在最高洪水位时不能同时满足设计规定的安全超高和最小干摊长度的要求。

(2)排洪系统出现裂缝、变形、腐蚀或磨损,排水管接头漏沙;

(3)堆积坝的整体外坡坡比陡于设计规定值,但对坝体稳定影响较小,或虽符合设计规定,但部分高程上堆积边坡过陡,可能出现局部失稳;

(4)经验算,坝体抗滑稳定最小安全系数小于表7-1规定值

(5)浸润线位置过高,渗透水自高位逸出,坝面出现沼泽化

(6)坝面出现较多的局部纵向或横向裂缝;

(7)坝体出现小的管涌并挟带少量泥沙；

(8)堆积坝外坡冲蚀严重,形成较多或较大的冲沟；

(9)坝端无截水沟,山坡雨水冲刷坝肩；

(10)其他不正常现象。

3.正常尾矿库的标准

尾矿库正常运行的标准如下

(1)尾矿库是经正规建设程序设计和施工建成的；

(2)基础坝稳定,无非正常渗漏、塌陷、裂缝现象,坝体完整无损,堆石坝反浸层工作正常；

(3)排洪设施、排洪能力符合设计标准,保持良好工作状态,或排洪设施、能力虽未达到设计标准,但采取其他排洪措施(如临时溢洪道等)确保库的安全度汛;

(4)后期坝排渗设施运行正常,无流沙(土)、管涌、沼泽化、塌坡现象,坝坡坡度符合设计要求,平整美观,坝面排水系统完好,坝面及滩面无灰尘问题;