尾矿库排洪系统概述

尾矿库排洪系统概述

2008-6-18 17:33:14 中国选矿技术网浏览975 次收藏我来说两句

尾矿库排洪系统概述

第一节排洪系统布置的原则

尾矿库设置排洪系统的作用有两个方面的原因：一是为了及时排除库内暴雨；二是兼作回收库内尾矿澄清水用。

对于一次建坝的尾矿库，可在坝顶一端的山坡上开挖溢道排洪。其形式与水库的溢洪道相类似。

对于非一次建坝的尾矿库，排洪系统应靠尾矿库一侧山坡进行布置，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、滑坡带及软弱岩层或结构面。

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。也就是说，这个距离一般应不小于尾矿水最小澄清距离、调洪所需滩长和设计最小安全滩长（或最小安全超高所对应的滩长）三者之和。

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，往往需建多个井接替使用，相邻二井井筒有一定高度的重叠（一般为0.5～1.0米）。进水构筑物以下可用排水涵管或排水隧洞的结构型式进行排水。

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，需根据地形条件和排洪量大小确定斜槽的断面和敷设坡度。

有时为了避免全部洪水流经尾矿库增大排水系统的规模，当尾矿库淹没范围以上具备较缓山坡地形时，可沿库周边开挖截洪沟或在库后部的山谷狭窄处设拦洪坝和溢洪道分流，以减小库区淹没范围内的排洪系统的规模。

排洪系统出水口以下用明渠与下游水系连通。

第二节排洪计算步骤简介

洪水计算的目的在于根据选定的排洪系统和布置，计算出不同库水位时的泄洪流量，以确定排洪构筑物的结构尺寸。

当尾矿库的调洪库容足够大，可以容纳得下一场暴雨的洪水总量时，问题就比较简单，先将洪水汇积后再慢慢排出，排水构筑物可做得较小，工程投资费用最低；当尾矿库没有足够的调洪库容时，问题就比较复杂。排水构筑物要做得较大，工程投资费用较高。一般情况下尾矿库都有一定的调洪库容，但不足以容纳全部洪水，在设计排水构筑物时要充分考虑利用这部分调洪库容来进行排洪计算，以便减小排水构筑物的尺寸，节省工程投资费用。

排洪计算的步骤一般如下：

一、确定防洪标准

我国现行设计规范规定尾矿库的防洪标准按表1确定。当确定尾矿库等别的库容或坝高偏于下限，或尾矿库使用年限较短，或失事后危害较轻者，宜取重现期的下限；反之，宜取上限。

表1 尾矿库防洪标准

注：初期指尾矿库启用后的头3～5年。

二、洪水计算及调洪演算

确定防洪标准后，可从当地水文手册查得有关降雨量等水文参数，先求出尾矿库不同高程汇水面积的洪峰流量和洪水总量，这叫洪水计算。再根据尾矿沉积滩的坡度求出不同高程的调洪库容，这中调洪演算。

三、排洪计算

根据洪水计算及调洪演算的结果，再进行库内水量平衡计算，就可求出经过调洪以后的洪峰流量。该流量即为尾矿库所需排洪流量。最后，设计者以尾矿库所需排洪流量作为依据，进行排洪构筑物的水力计算，以确定构筑物的净空断面尺寸。

第三节排洪构筑物的类型

尾矿库库内排洪构筑物通常由进水构筑物和输水构筑物两部分组成。尾矿坝下游坡面的洪水用排水沟排除。排洪构筑物型式的选择，应根据尾矿库排水量的大小、尾矿库地形、地质条件、使用要求以施工条件等因素，经技术经济比较确定。

一、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。有窗口式、框架式、井圈叠装式和砌块式等型式，见图1。窗口式排水井整体性好，堵孔简单。但进水量小，未能充分发挥井筒的作用，早期应用较多。框架式排水井由现浇梁柱构成框架，用预制薄拱板逐层加高。结构合理，进水量大，操作也比较简便。从20世纪60年代后期起，广泛采用。井圈叠装式和砌块式等型式排水井分别用预制拱板和预制砌块逐层加高。虽能充分发挥井筒的进水作用，但加高操作要求位置准确性较高，整体性差些，应用不多。

排水斜槽既是进水构筑物，又是输水构筑物。随着库水位的升高，进水口的位置不断向上移动。它没有复杂的排水井，但毕竟进水量小，一般在排洪量较小时经常采用。

洪道常用于一次性建库的排洪进水构筑物。为了尽量减小进水深度，往往作成宽浅式结构。

山坡截洪沟也是进水沟筑物兼作输水构筑物。沿全部沟长均可进水。在较陡山坡处的截洪沟易遭暴雨冲毁，管理维护工作量大。

图1 排水井类型图

a—窗口式；b—框架式；c—砌块式；d—井圈叠装式

二、输水构筑物

尾矿库输水构筑物的基本型式有排水管、隧洞、斜槽、山坡截洪沟等。

排水管是最常用的输水构筑物。一般埋设在库内最底部，荷载较大，一般采用钢筋混凝土管，如图2所示。斜槽的盖板采用钢筋混凝土板，槽身有钢筋混凝土和浆砌块石两种，如图3

所示。钢筋混凝土管整体性好，承压能力高，适用于堆坝较高的尾矿库。但当净空尺寸较大时，造价偏高。浆砌块石管是用浆块石作为管底和侧壁，用钢筋混凝土板盖顶而成。整体性差，承压能力较低，适用于堆坝不高、排洪量不大的尾矿库。

图2 排水管类型图

图3 斜槽类型图

隧洞需由专门凿岩机械施工，故净空尺寸较大。它的结构稳定性好，是大、中型尾矿库常用的输水构筑物。因为当排洪量较大，且地质条件较好时，隧洞方案往往比较经济。

三、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，以免雨水滞留在坝面造成坝面拉沟，影响坝体的安全，如图4所示。

1—干砌块石；2—浆砌块石；3—砼底