尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心

目

录

第一讲

尾矿库基础知识

第二讲

尾矿库综合调查

尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第1页第一讲尾矿库基础知识

第一节尾矿设施功效及组成第二节尾矿库第三节尾矿坝第四节尾矿库排洪设施第五节尾矿库监测设施第六节尾矿库安全度尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第2页第一节尾矿设施功效及组成尾矿

—金属或非金属矿山开采出矿石，经选矿厂选出有价值精矿产生砂一样“废渣”，

称作尾矿。

尾矿处理

—将选矿厂排出尾矿送往指定地点堆存或利用技术叫做尾矿处理。

尾矿设施

—为尾矿处理所建造设施系统称作尾矿设施。

尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第3页尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第4页尾矿设施组成及功效1、尾矿水力输送系统包含尾矿浓缩池、尾矿输送管槽、输送泵站和尾矿分散管槽等，用以将选矿厂排出尾矿浆送往尾矿库堆存；2、尾矿堆存系统普通常简称为尾矿库，包含库区、尾矿坝、排洪构筑物和坝观察设施等，用以储存选矿厂排出尾矿；尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第5页尾矿设施组成3、尾矿回水系统包含回水泵站、回水管道和回水池等，用以回收尾矿库或浓缩池澄清水，送回选矿厂供选矿生产重复利用；4、尾矿水处理系统包含水处理站和截渗、回收设施等，用以处理不符合重复利用或排放标准要求尾矿水，使之到达标准。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第6页

第二节尾矿库尾矿库类型：1、山谷型尾矿库山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成尾矿库。它特点是早期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可取得较大库容；库区纵深较长，尾矿水澄清距离及干滩长度易满足设计要求；但汇水面积较大时，排洪设施工程量相对较大。我国现有大、中型尾矿库大多属于这种类型。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第7页

第二节尾矿库山谷型尾矿库尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第8页

第二节尾矿库

2、傍山型尾矿库

傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝所围成尾矿库。它特点是早期坝相对较长,早期坝和后期尾矿堆坝工程量较大；因为库区纵深较短，尾矿水澄清距离及干滩长度受到限制，后期坝堆高度普通不太高，故库容较小；汇水面积虽小，但调洪能力较低，排洪设施进水构筑物较大；因为尾矿水澄清条件和防洪控制条件较差，管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地域中小矿山常选取这种类型尾矿库。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第9页

第二节尾矿库傍山型尾矿库尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第10页

第二节尾矿库3、平地型尾矿库平地型尾矿库是在平缓地形周围筑坝围成尾矿库。其特点是早期坝和后期尾矿堆坝工程量大，维护管理比较麻烦；因为周围堆坝，库区面积越来越小，尾矿沉积滩坡度越来越缓，因而澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之降低，堆坝高度受到限制，普通不高；但汇水面积小，排水构筑物相对较小；国内平原或沙漠戈壁地域常采取这类尾矿库。比如金川、包钢和山东省一些金矿尾矿库。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第11页

第二节尾矿库

平地型尾矿库尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第12页

第二节尾矿库4、截河型尾矿库截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成尾矿库。有在宽浅式河床上留出一定流水宽度，三面筑坝围成尾矿库，也属这类。它特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但尾矿库上游汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型尾矿库维护管理比较复杂，国内采取不多。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第13页

第二节尾矿库截河型尾矿库尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第14页第二节尾矿库库容

—

系指尾矿库空间容积尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第15页第二节尾矿库全库容尾矿坝某标高顶面、下游坡面及库底面所围空间容积，包含有效库容、死水库容、蓄水库容、调洪库容和安全库容5部分。有效库容某坝顶标高时，早期坝内坡面、堆积坝外坡面以里（对下游式尾矿筑坝则为坝内坡面以里），沉积滩面以下，库底以上空间，即容纳尾矿库容。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第16页第二节尾矿库调洪库容某坝顶标高时，沉积滩面、正常水位以上库底、正常水位三者以上，最高洪水位以下空间。总库容设计最终堆积标高时全库容。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第17页第二节尾矿库尾矿库等别、构筑级别尾矿库等别从高到低分为五等。规程对等别不一样尾矿库采取防洪标准和坝体安全系数也是不一样。一等最高，五等最低。尾矿库各使用期设计等别应依据该期全库容和坝高分别按表1确定。当二者等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库失事将使下游主要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提升一等。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第18页第二节尾矿库尾矿库等别等别全库容V（万m3）坝高H（m）一二等库具备提升等别条件者二三四五V≥100001000≤V＜10000100≤V＜1000V＜100H≥10060≤H＜10030≤H＜60H＜30尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第19页第二节尾矿库尾矿库等别构筑物级别主要构筑物次要构筑物暂时构筑物一134二234三355四455五

555注：主要构筑物指尾矿坝、库内排水构筑物等失事后难以修复构筑物；次要构筑物指失事后不致造成下游灾害或对尾矿库安全影响不大并易于修复构筑物；暂时构筑物指尾矿库施工期暂时使用构筑物。构筑物级别尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第20页第三节尾矿坝一尾矿坝定义

1.

尾矿坝

—

挡尾矿和水尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库早期坝和堆积坝总体。

2.早期坝

—

基建中用作支撑后期尾矿堆存体坝。

3.堆积坝

—

生产过程中在早期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成坝。

尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第21页第三节尾矿坝—早期坝二早期坝

1.早期坝类型

不透水早期坝

──用透水性较小材料筑成早期坝。因其透水性远小于库内尾矿透水性，不利于库内沉积尾矿排水固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从早期坝坝顶以上尾矿堆积坝坝坡逸出，造成坝面沼泽化，不利于后期坝坝体稳定。这种坝型适合用于挡水式尾矿坝或尾矿堆坝不高尾矿坝。

透水早期坝

──用透水性很好材料筑成早期坝。因其透水性大于库内沉积尾矿，有利于后期坝排水固结，并可降低坝体浸润线，提升坝体稳定性。它是比较合理早期坝坝型。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第22页2、早期坝坝型及其特点（1）均质土坝

均质土坝是用粘土、粉质粘土或风化土料筑成坝，如图所表示，它像水坝一样，属经典不透水坝型。在坝外坡脚往往设有毛石堆成排水棱体，以降低坝体浸润线。该坝型对坝基工程地质条件要求不高，施工简单，造价较低。在早期或缺乏石材地区应用较多。第三节尾矿坝—早期坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第23页第三节尾矿坝—早期坝若在均质土坝内坡面和坝底面铺筑可靠排渗层，如图所表示，使尾矿堆积坝内渗水经过此排渗层排到坝外。这么，便成了适合用于后期尾矿堆坝要求透水土坝。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第24页第三节尾矿坝—早期坝（2）透水堆石坝用堆石料堆筑成坝，如图所表示。在坝上游坡面用天然反滤料或土工布铺设反滤层，预防尾砂流失。该坝型能有效地降低后期坝浸润线。因为它对后期坝稳定有利，且施工简便，成为二十世纪六十年代以后广泛采取早期坝型。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第25页第三节尾矿坝—早期坝（3）砂、石透水堆石坝

该坝型对坝基工程地质条件要求也不高。当质量很好石料数量不足时，也可采取一部分较差砂石料来筑坝。即将质量很好石料铺筑在坝体底部及上游坡一侧（浸水饱和部位），而将质量较差砂石料铺筑在坝体次要部位，如图所表示。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第26页第三节尾矿坝—早期坝（4）废石坝用采矿场剥离废石筑坝，有两种情况：当废石质量符合强度和块度要求时，可按正常堆石坝要求筑坝；另一个是结合采矿场废石排放筑坝，废石不经挑选，用汽车或轻便轨道直接上坝卸料，下游坝坡为废石自然安息角，为安全计，坝顶宽度较大，如图所表示。在上游坡面应设置砂砾料或土工布做成反滤层，以预防坝体土颗粒透过堆石而流失。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第27页第三节尾矿坝—早期坝（5）砌石坝

用块石或条石砌成坝，分干砌石坝和浆砌石坝两种。这种坝型坝体强度较高，坝坡可做得比较陡，能节约筑坝材料，但造价较高。可用于高度不大尾矿坝，但对坝基工程地质条件要求较高，坝基最好是基岩，以免坝体产生不均匀沉降，造成坝体产生裂缝。（6）混凝土坝

用混凝土浇筑成坝。这种坝整体性好，强度高，因而坝坡可做得很陡，筑坝工程量比其它坝型都小，但工程造价高，对坝基条件要求高，采取者比较少。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第28页第三节尾矿坝—堆积坝三堆积坝

1.堆积坝功效与特点实质上是尾矿沉积体，这种水力充填沉积砂性土边坡稳定性能较差；大、中型尾矿堆积坝最终高度往往比早期坝高得多，是尾矿坝主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重。所以怎样确保堆积坝安全从来是设计和生产部门十分重视一项工作，也是安全生产管理和安全监督管理工作重点之一。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第29页第三节尾矿坝—堆积坝2.堆积坝型式（1）上游式

缺点：细粒夹层多渗透性能差浸潤线高坝体稳定性差优点：筑坝工艺简单管理方便运行费用国内外均普遍采取尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第30页第三节尾矿坝—堆积坝（2）下游式优点：坝体质量可控渗透性强浸潤线低坝体稳定性好缺点：筑坝工艺复杂管理复杂受地形限制运行费用高国内采取少尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第31页第三节尾矿坝—堆积坝（3）中线式优点：坝体质量可控渗透性较强浸潤线低坝体稳定性很好缺点：筑坝工艺较复杂管理较复杂受地形限制运行费用高国内采取少尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第32页第三节尾矿坝—堆积坝3.沉积滩—水力冲积尾矿形成沉积体表层，常指露出水面部分

滩顶

—沉积滩面与堆积坝外坡交线，为沉积滩最高点。滩长

—由滩顶至库内水边线水平距离。最小干滩长度—设计洪水位时干滩长度。最小安全超高

—要求安全超高最小允许值。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第33页第三节尾矿坝—堆积坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第34页第三节尾矿坝—堆积坝4.坝高坝高

—对早期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底高差;对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与早期坝坝轴线处坝底高差。总坝高

—与总库容相对应最终堆积标高时坝高。

堆坝高度（堆积高度）—尾矿堆积坝坝顶与早期坝坝顶高差。

尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第35页第三节尾矿坝—堆积坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第36页第三节尾矿坝—堆积坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第37页第三节尾矿坝—堆积坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第38页第三节尾矿坝—堆积坝尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第39页第四节尾矿库排洪设施1.排洪设施功效及组成排洪设施是尾矿库必须设置安全设施，其功效在于将汇水面积内洪水安全地排至库外，确保尾矿库在洪水运行期安全运行。它安全性和可靠性直接关系到尾矿库防洪安全。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。尾矿坝下游坡面雨水用排水沟排除。排洪构筑物型式选择，应依据尾矿库排水量大小、尾矿库地形、地质条件、使用要求以及施工条件等原因并经技术经济比较确定。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第40页第四节尾矿库排洪设施2.进水构筑物

（1）排水井（塔）窗口式—整体性好，堵孔简单，但进水量小，早期应用较多。

框架式—结构合理，进水量大，操作也较简便，广泛采取。

井圈叠装式和砌块式—用预制井圈和预制砌块逐层加高，进水量大，操作要求高，整体性差，应用不多。

尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第41页第三节尾矿库排洪设施尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第42页第四节尾矿库排洪设施（2）排水斜槽—既是进水构筑物，又是输水构筑物。伴随库水位升高，进水口位置不停向上移动。它没有复杂排水井，但毕竟进水量小，普通在排洪量较小时经常采取。（3）溢洪道—惯用于一次性建库排洪进水构筑物。为降低过水深度，常采取宽浅式溢洪道。（4）截洪沟—也是进水构筑物兼作输水构筑物。沿全部沟长均可进水。在较陡山坡处截洪沟易遭暴雨冲垮，可靠性差，管理维护工作量大。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第43页第四节尾矿库排洪设施2、输水构筑物（1）排水管

—埋设在库底部，承受荷载较大，普通采取钢筋混凝土结构。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第44页第四节尾矿库排洪设施（2）斜槽

—钢筋混凝土或浆砌石结构。（3）隧洞

—结构稳定性好，是大、中型尾矿库惯用输水构筑物。当排洪量较大，且地质条件很好时，隧洞方案往往比较经济。（4）截洪沟—钢筋混凝土或浆砌石结构。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第45页第四节尾矿库排洪设施3、坝坡排水沟（1）截水沟—沿山坡与坝坡结合部设置浆砌块石，以预防山坡暴雨汇流冲刷坝肩。（2）排水沟—在坝体下游坡面设置纵横，将坝面雨水导流排出坝外，以免雨水滞留在坝面造成坝面拉沟，影响坝体安全。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第46页第五节尾矿库观察设施尾矿库观察设施主要有库水位观察坝体位移观察浸润线观察构筑物变形观察渗流水观察孔隙水坝体固结观察排水水量及水质监测尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第47页

第六节尾矿库安全度【条文】8.1尾矿库安全度分类尾矿库安全度主要依据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库、正常库四级。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第48页

第六节尾矿库安全度【释义与知识】

尾矿库安全度划分主要标准是依据尾矿库防洪能力和尾矿坝体稳定性安全程度。（1）尾矿库防洪能力安全程度或可靠程度主要指防洪标准、调洪排洪能力及排洪设施安全可靠性是否符合安全要求及符合程度；（2）尾矿坝稳定性安全程度主要指坝体在要求工况条件下静力、动力和渗流稳定性是否符合安全要求及符合程度。尾矿库安全度是经过安全评价对影响尾矿库安全各种危险有害原因进行定性、定量分析而确定。评价单位在对在用或拟闭库尾矿库进行安全现实状况评价时，应对尾矿库安全度作出明确结论。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第49页

第六节尾矿库安全度

【条文】8.2危库危库指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故尾矿库。危库必须停顿生产并采取应急办法。尾矿库有以下工况之一为危库：a)尾矿库调洪库容严重不足，在设计洪水位时，安全超高和最小干滩长度都不满足设计要求，将可能出现洪水漫顶；b)排洪系统严重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急剧降低；c)排水井显著倾斜，有坍毁迹象；d)坝体出现贯通性横向裂缝，且出现较大范围管涌、流土变形，坝体出现深层滑动迹象；e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于表6要求值0.95；f)其它严重危及尾矿库安全运行情况。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第50页

第六节尾矿库安全度【释义与知识】当尾矿库防洪能力严重不足，出现洪水漫顶可能，或坝体稳定性严重不足，出现垮坝迹象，或出现其它严重危及尾矿库安全运行时都属于危库。危库完全不具备安全生产基本条件，必须停产，排除险情，并快速向安全生产监督管理部门和当地政府汇报，开启对应应急预案，依据险情实际可采取以下应急办法：1、马上降低库水位，扩大调洪库容，加高坝体，严防洪水漫顶；2、为满足汛期最小安全超高和最小干滩长度要求，必要时，可按最小干滩长度为坝顶宽度，用渠槽法抢筑宽顶子坝，以形成所需安全超高和干滩长度；3、疏通、加固或修复排水构筑物，必要时可另开挖暂时排洪通道；4、紧急加固坝体。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第51页

第六节尾矿库安全度【条文】8.3险库险库指安全设施存在严重隐患，若不及时处理将会造成垮坝事故尾矿库。险库必须马上停产，排除险情。尾矿库有以下工况之一为险库：a)尾矿库调洪库容不足，在设计洪水位时安全超高和最小干滩长度均不能满足设计要求；b)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；c)排水井有所倾斜；d)坝体出现浅层滑动迹象；e)经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于表6要求值0.98；f)坝体出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸，出现大面积沼泽化；g)其它危及尾矿库安全运行情况。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第52页

第六节尾矿库安全度【释义与知识】当尾矿库排洪系统存在严重隐患，防洪能力不足，或坝体存在严重隐患，威胁坝体安全稳定性时都属于险库。险库不具备安全生产基本条件，应依据险情实际，采取办法，排除险情。1、降低库水位，扩大调洪库容，满足汛期最小安全超高和最小干滩长度要求；2、疏通、加固或修复排水构筑物；3、增建或扩建排水系统；4、处理滑坡，加固坝体；5、降低浸润线、消除管涌和流土。尾矿库基础知识金属非金属矿山尾矿库安全技术中心第53页

第六节尾矿库安全度【条文】8.4病库病库指安全设施不完全符合设计要求，但符合