尾礦庫排洪系統(tǒng)重要性及選擇

孫群富（中藍連海設(shè)計研究院 江蘇 連云港 222004）

尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所，大部分以礦漿的狀態(tài)排入尾礦庫，再利用排水系統(tǒng)把澄清的水排走，礦渣也會慢慢沉積于尾礦庫內(nèi)。尾礦庫的排洪系統(tǒng)主要由進水建筑物、泄水建筑物和消能設(shè)施銜接所組成。進水建筑物主要是常見的排水豎井和排水斜槽等，其中，排水斜槽又分為拱蓋板斜槽和平蓋板斜槽；泄水建筑物有涵洞、排水隧洞、溢洪道等。尾礦庫排洪系統(tǒng)的主要功能就是控制集水面積之內(nèi)的洪水，防止洪水產(chǎn)生而導致潰壩事故，同時，尾礦庫排洪系統(tǒng)也能起到回水的作用。

一、尾礦庫排洪系統(tǒng)的重要性

第一，尾礦庫排洪系統(tǒng)不僅能起到回水的作用，而且，其不斷的通過回水降低庫水位，從而提供尾礦庫的利用率，試想，如果沒有排洪系統(tǒng)，尾礦庫只進尾礦漿和雨水，其濃度只有20～30%，尾礦庫的利用率較低，其服務年限大大降低。通過排洪系統(tǒng)不斷的排出澄清尾礦水，降低庫水位，使尾礦砂沉積加速，尾礦濃度不斷提高，單位庫容內(nèi)堆放的尾礦量不斷增大，提供尾礦庫的利用率。

第二，尾礦庫的排洪系統(tǒng)不僅能起到排出庫區(qū)的澄清水和泄洪的作用，還能有效的防止排水泄洪過程中尾砂的泄漏。排洪系統(tǒng)大部分由進水構(gòu)筑物和排水構(gòu)筑物組成，進水構(gòu)筑物的特點是根據(jù)尾礦壩堆積的升高，向庫后延長，并不斷提升水平面位置，有效保證澄清水與尾砂之間的距離，避免尾礦砂從排洪系統(tǒng)中泄漏出去。尾礦庫堆積壩的獨特建筑，對尾礦庫的排洪系統(tǒng)的安全性能有十分重要的作用，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者排洪泄流能力無法正常發(fā)揮其效果，就會對尾礦庫造成嚴重的后果。

二、尾礦庫排洪系統(tǒng)出現(xiàn)故障的影響

1.漫壩潰壩現(xiàn)象

尾礦庫排洪系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無法正常運行會造成洪水無法有效的泄流，庫內(nèi)水位會急劇增高，造成洪水漫出尾礦壩的壩頂，因為洪水的沖擊力很大且受力面如果超出所承載的應力，就會導致尾礦壩出現(xiàn)潰壩的現(xiàn)象，給庫壩下游的人民生命財產(chǎn)帶來災害，并造成嚴重的環(huán)保事故。在我國出現(xiàn)潰壩現(xiàn)象的事例也比較多，造成潰壩的原因一方面是尾礦庫的排水系統(tǒng)建設(shè)的不夠完善和安全穩(wěn)定；另一方面就是在雨季沒有及時清理排洪系統(tǒng)入口處的雜物，造成入口堵塞；再者就是后期壩的運行管理問題或者是違規(guī)在庫內(nèi)蓄積洪水等等，潰壩的因素比較多也比較復雜。

2.尾礦壩坡滑坡失穩(wěn)

在雨水量較高的季節(jié)，尾礦庫壩的排洪系統(tǒng)泄流情況不流暢，導致庫內(nèi)水位一直處于高水位的狀態(tài)，尾礦堆積壩內(nèi)浸潤線不斷升高，洪水從壩坡表面溢出，產(chǎn)生滲透破壞，導致尾礦堆積壩坡失穩(wěn)。

3.尾礦庫排洪系統(tǒng)尾砂的泄漏

在構(gòu)筑排洪系統(tǒng)時，施工不到位，造成排水管搭接不良，排水井擋板封堵不夠嚴實，排水斜槽蓋板出現(xiàn)裂痕或損壞等情況，從而導致排洪系統(tǒng)出現(xiàn)尾砂的泄漏，對下游環(huán)境造成污染。如果沒有進行及時的處理和維護，隨著時間的推移，泄漏的情況日趨嚴重，會帶來更大危害，致使排洪系統(tǒng)堵塞或者坍塌。

三、排洪系統(tǒng)的類型

1.斜槽-管（或隧洞）排洪系統(tǒng)

斜槽式排洪系統(tǒng)大多用于匯水面積中、小的尾礦庫，其進水的構(gòu)筑物為斜槽。斜槽按照蓋板類型分為拱蓋板斜槽和平蓋板斜槽。同樣的斜槽凈斷面，拱蓋板斜槽比平蓋板斜槽泄流能力更大。一般情況下都認為拱蓋板斜槽比平蓋板斜槽泄流的能力大，但是有一些工程設(shè)計的設(shè)計方案和設(shè)計形式卻印證了后者。斜槽的封堵施工工序較簡單、易操作。

2.排水井-管（或隧洞）排洪系統(tǒng)

排水井式排洪系統(tǒng)是最常見的尾礦庫排洪方式。這種方式采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)井的類別可分為窗口式井和框架式井。該種排洪形式排水量大，較大匯水面積的尾礦庫都采用此種方案。該方案的優(yōu)點是適合較大匯水面積的尾礦庫排洪，其缺點是，由于單個蓋板體積較大，在封堵時必須駕船多人操作，施工時具有較大的危險性。

3.浮船式排洪系統(tǒng)

浮船式排洪系統(tǒng)是在濕法堆場內(nèi)設(shè)置浮船，船上安裝若干臺排水泵，正?；厮畷r開小泵，洪水時開大泵。其優(yōu)點是節(jié)約了井管系統(tǒng)投資，但依賴供電，可靠性差，與現(xiàn)行安全規(guī)程有較大的差距，除個別用于特小匯水流域的情況，其他情況下在現(xiàn)在排洪系統(tǒng)中已經(jīng)較少采用了。

4.溢洪管排洪系統(tǒng)

溢洪管排洪系統(tǒng)是在每一級子壩構(gòu)筑前先埋設(shè)一定長度的穿壩管，豎管則在子壩構(gòu)筑過程中不斷加高。它的缺點是管道基礎(chǔ)在一定作用下易產(chǎn)生沉降變形，可靠性較差，這種排洪系統(tǒng)只適用于作為一種補救措施。因為其使用時間有限，不能有效的保證排洪泄洪能力。

5.截洪溝排洪系統(tǒng)

這是一種清污分流措施，有助于減少進入庫內(nèi)的雨水量。管理不善的話會被雜物堵塞，需經(jīng)常清理，可靠性差，除在一些小型干法堆場將這種排洪形式作為主排洪系統(tǒng)外，一般條件下只作為輔助排洪設(shè)施，計算匯水面積時不考慮其作用。

四、正確選擇尾礦庫排洪系統(tǒng)形式

1.庫外分洪

庫外分洪在其工作特點和安全穩(wěn)定性方面來看，進入庫內(nèi)的洪水越少越好，能夠減緩庫內(nèi)排洪系統(tǒng)的排洪壓力，也有益于尾礦堆積壩的排水固結(jié)。從環(huán)境保護的角度分析，洪水在進庫之前有部分被截走，這部分洪水沒有被污染，減緩了尾礦庫污水處理的工作量，減少了污水治理費用。

2.避免壩下埋管排洪型式

壩下埋管排洪系統(tǒng)對構(gòu)建物具有較強的隱蔽性，發(fā)生事故的概率很高，而且排水管上堆積了很高的尾砂，埋管一直處于一個壓力很強的狀態(tài)，會造成埋管破裂或不均勻沉降等情況，一旦發(fā)生事故，處理起來難度較大，一般出現(xiàn)事故就只有重建一套排洪系統(tǒng)，這也造成了巨大的損失。

3.排洪系統(tǒng)方式選擇

4.根據(jù)以上幾種排洪系統(tǒng)的形式及使用條件，結(jié)合尾礦庫的實際地質(zhì)和工程布置情況選擇合適的排洪系統(tǒng)。在小匯流的尾礦庫優(yōu)先選擇斜槽-管（或隧洞）排洪系統(tǒng)，在中大型匯水面積的尾礦庫選擇排水井-隧洞排洪系統(tǒng)，隧洞安全性較高，事故發(fā)生幾率較低。

結(jié)語

尾礦庫排洪系統(tǒng)對于尾礦壩的安全穩(wěn)定性起著重要的作用，在其設(shè)計方面，應該充分結(jié)合實地情況，從地形地貌的條件、礦山的管理水平、施工管理水平、尾礦庫安全運行能力、工程造價等方面考慮，將尾礦庫排洪系統(tǒng)的安全系數(shù)提到最高；其次，盡量在尾礦庫上游設(shè)置截洪設(shè)施，以減少入庫水量，減緩庫內(nèi)排洪壓力?？偠灾?，做好尾礦庫排洪系統(tǒng)的泄流安全性和穩(wěn)定性，是保證人民生命財產(chǎn)安全和管理尾礦庫的首要任務。

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