尾礦庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)

一、尾礦堆存方式

金屬礦山、非金屬礦山開采出的礦石，經(jīng)選礦廠選出有價(jià)值的精礦后剩余的“廢渣”，稱作尾礦，通常以礦漿狀態(tài)排出。尾礦處理一般分為濕式、干式和膏體的方法，大多數(shù)尾礦處理采用濕式方法。將尾礦以利用或堆存等方式進(jìn)行處理統(tǒng)稱尾礦處置。我國(guó)每年會(huì)排放大量的尾礦，如果處置不當(dāng)，將造成重大的安全事故和嚴(yán)重的環(huán)境危害。尾礦堆存是一種將尾礦妥善、安全地堆存在地表場(chǎng)地內(nèi)的處置方式，是目前尾礦處置的主要方式。

常用的尾礦堆存方式包括低濃度堆存、高濃度堆存、膏體堆存和干式堆存。低濃度堆存和高濃度堆存屬于濕式處理，統(tǒng)稱為濕排法。與膏體堆存和干式堆存相比，濕排法工藝簡(jiǎn)單、管理方便、運(yùn)營(yíng)成本低，在我國(guó)的礦山工程中采用較多。膏體堆存主要適用于蒸發(fā)量大、降雨量小、干旱缺水、地域面積大、地勢(shì)較為平緩的丘陵地區(qū)。干式堆存主要用于因尾礦粒度細(xì)而無(wú)法堆壩，或尾礦含有氰化物、重金屬等有害物質(zhì)的礦山，礦山規(guī)模一般較小，例如黃金礦山。

（一）低濃度堆存

低濃度堆存是指將選礦廠排出的低濃度尾礦漿直接輸送到尾礦庫(kù)堆存。這種堆存方式的尾礦漿濃度（即質(zhì)量濃度，下同）一般低于35%，尾礦能夠自然分級(jí)，分級(jí)效果一般較好。低濃度堆存是新中國(guó)成立以來(lái)采用得最多的尾礦堆存工藝，適用于尾礦水力充填法堆壩。

（二）高濃度堆存

高濃度堆存是指將選礦廠排出的尾礦漿經(jīng)濃密機(jī)濃縮后再送到尾礦庫(kù)堆存。這種堆存方式的尾礦漿濃度范圍一般為35%~55%，尾礦能夠自然分級(jí)，但分級(jí)效果一般。高濃度堆存方式能夠節(jié)約水資源，降低能耗，在我國(guó)的礦山工程中應(yīng)用也比較多。

（三）膏體堆存

膏體堆存是指將選礦廠排出的尾礦漿經(jīng)深錐濃密機(jī)濃縮成膏體后再輸送到尾礦庫(kù)堆存。膏體堆存的濃度范圍一般為65% -75%，尾礦不會(huì)自然分級(jí)，堆積密度較大。膏體堆存方式主要適用于干旱缺水的地區(qū)，在國(guó)外礦山工程中應(yīng)用較多，在我國(guó)只在少數(shù)幾個(gè)礦山中得到應(yīng)用。

（四）干式堆存

干式堆存是指將選礦廠排出的尾礦漿經(jīng)濃縮、壓濾或過(guò)濾后用汽車、輸送帶等設(shè)備送到尾礦庫(kù)堆存。干式堆存的尾礦含水率一般不大于20%。該工藝的尾礦處置費(fèi)用較高，在我國(guó)黃金礦山工程中應(yīng)用較多。

二、尾礦庫(kù)的選擇

尾礦庫(kù)是用以貯存金屬、非金屬礦山礦石選別后排出尾礦的場(chǎng)所。選礦廠必須有尾礦設(shè)施，嚴(yán)禁任意排放尾礦。

（一）尾礦庫(kù)類型

根據(jù)礦山所在地不同的地形條件，可以修建不同類型的尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)通常有以下幾種類型。

1.山谷型尾礦庫(kù)

山谷型尾礦庫(kù)是在山谷谷口處筑壩形成的尾礦庫(kù)，如圖4-1所示。我國(guó)現(xiàn)有的大中型尾礦庫(kù)大多屬于這種類型。山谷型尾礦庫(kù)的特點(diǎn)是初期壩壩高相對(duì)較低，壩長(zhǎng)較短，壩體工程量較小，基建投資較低后期尾礦堆積壩較易管理維護(hù)，庫(kù)區(qū)縱深較長(zhǎng)，干灘長(zhǎng)度和澄清距離易滿足工藝與安全要求。

2.傍山型尾礦庫(kù)

傍山型尾礦庫(kù)是在山坡腳下依山筑壩圍成的尾礦庫(kù)，如圖4-2所示。丘陵地區(qū)中小型礦山常選用這種類型的尾礦庫(kù)。傍山型尾礦庫(kù)的特點(diǎn)是初期壩較長(zhǎng)，初期壩和后期尾礦堆積壩工程量都較大，匯水面積較小，但調(diào)洪能力較低，庫(kù)區(qū)縱深較短，干灘長(zhǎng)度和澄清距離通常會(huì)受到限制，堆積壩高度較低，庫(kù)容一般較小。

3.平地型尾礦庫(kù)

平地型尾礦庫(kù)是在平緩地形上采取周邊筑壩圍成的尾礦庫(kù)。平原和沙漠戈壁地區(qū)常采用這類尾礦庫(kù)，例如金川、包鋼和山東省一些金礦的尾礦庫(kù)。平地型尾礦庫(kù)的特點(diǎn)是初期壩和后期尾礦堆積壩工程量大，堆壩高度一般較低，匯水面積小，排洪構(gòu)筑物相對(duì)較小。

4.截河型尾礦庫(kù)

截河型尾礦庫(kù)是截取一段河床，在其上、下游兩端分別筑壩形成的尾礦庫(kù)，如圖4-4 所示。截河型尾礦庫(kù)的特點(diǎn)是庫(kù)區(qū)匯水面積不大，但尾礦庫(kù)上游的匯水面積通常很大，庫(kù)內(nèi)和庫(kù)上游都要設(shè)置排洪系統(tǒng)，配置較復(fù)雜，尾礦庫(kù)上游排洪壓力大，因此國(guó)內(nèi)采用不多。

（二）尾礦庫(kù)選址原則

尾礦庫(kù)庫(kù)址的選擇在很大程度上決定尾礦設(shè)施基建費(fèi)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)及運(yùn)行管理復(fù)雜程度。尾礦庫(kù)選址應(yīng)在滿足法律法規(guī)要求和符合下列原則的前提下，經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較綜合確定。

1.禁止修建尾礦庫(kù)的地區(qū)

風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)和國(guó)家法律禁止的礦產(chǎn)開采區(qū)等區(qū)域內(nèi)禁止修建尾礦庫(kù)。

2.一般原則

（1）不宜位于大型工礦企業(yè)、大型水源地、重要鐵路和公路、水產(chǎn)基地和大型居民區(qū)上游。

（2）不宜位于居民集中區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。

（3）應(yīng)不占或少占農(nóng)田，并應(yīng)不遷或少遷居民。

（4）不宜位于有開采價(jià)值的礦床上面。

（5）匯水面積應(yīng)小，并應(yīng)有足夠的庫(kù)容。

（6）上游式濕排尾礦庫(kù)應(yīng)有足夠的初、終期庫(kù)長(zhǎng)。

（7）筑壩工程量應(yīng)小，生產(chǎn)管理應(yīng)方便。

（8）應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴(yán)重區(qū)域。

（9）尾礦輸送距離應(yīng)短，宜能自流或揚(yáng)程小。

（10）在同一溝谷內(nèi)建設(shè)兩座或兩座以上尾礦庫(kù)時(shí)，后建庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分論證各尾礦庫(kù)之間的相互關(guān)系與影響，尤其需論證上游尾礦庫(kù)排洪和潰壩對(duì)下游尾礦庫(kù)的影響。

（11）廢棄的露天采坑及凹地儲(chǔ)存尾礦時(shí)，應(yīng)進(jìn)行安全性專項(xiàng)論證露天采坑下部有采礦活動(dòng)時(shí)，不宜儲(chǔ)存尾礦。

（三）尾礦庫(kù)的重要性

1.尾礦庫(kù)是礦山維持正常生產(chǎn)的重要設(shè)施

礦山生產(chǎn)每年排放大量的尾礦，尾礦庫(kù)是堆存尾礦、維持礦山正常運(yùn)行不可或缺的重要生產(chǎn)設(shè)施。

2.尾礦庫(kù)是重要的安全設(shè)施

由于尾礦庫(kù)庫(kù)容的數(shù)量級(jí)都較大，且尾礦極易被洪水和尾礦水沖走形成人造泥石流，所以尾礦庫(kù)內(nèi)的尾礦和尾礦水是重大的危險(xiǎn)源。尾礦堆存量越大，堆積高度越高，潛在的危害性越大。在長(zhǎng)達(dá)十多年甚至數(shù)十年的時(shí)間里，各種自然的和人為的不利因素都會(huì)直接威脅尾礦庫(kù)的安全。尾礦庫(kù)一旦失事，通常會(huì)使下游人民的生命財(cái)產(chǎn)遭受嚴(yán)重?fù)p失。尾礦庫(kù)必須具有保障自身安全的設(shè)施，尾礦壩和排洪設(shè)施是保障尾礦庫(kù)安全最重要的設(shè)施。

3.尾礦庫(kù)是重要的環(huán)保設(shè)施

尾礦庫(kù)堆存的含有選礦藥劑、重金屬等有害物質(zhì)的尾礦和尾礦水都是重要的污染物，如果不能妥善處置，會(huì)對(duì)尾礦庫(kù)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。尾礦庫(kù)是保證尾礦和尾礦水不外排、不外泄的重要環(huán)保設(shè)施。

4.尾礦庫(kù)是寶貴的資源庫(kù)

受選礦技術(shù)的限制，尾礦中仍賦存多種有用的礦產(chǎn)資源。隨著技術(shù)進(jìn)步和礦產(chǎn)資源逐漸減少，很多尾礦庫(kù)具有回采的價(jià)值。目前，已開始對(duì)一些幾十年前的尾礦庫(kù)進(jìn)行回采，重新回選礦廠選別有用的礦產(chǎn)資源�，F(xiàn)在，很多研究機(jī)構(gòu)致力于研究尾礦的重選和綜合利用，并且在關(guān)鍵技術(shù)方面取得了可喜的成果。由此可見，尾礦庫(kù)還是一個(gè)重要的資源庫(kù)，應(yīng)妥善管理，以備后用。

三、尾礦庫(kù)術(shù)語(yǔ)和定義

（一）設(shè)施類

1.尾礦設(shè)施

尾礦設(shè)施是指用于尾礦堆存處置的全部工藝設(shè)施，通常包括尾礦濃縮脫水設(shè)施、尾礦分級(jí)設(shè)施、尾礦輸送泵站及管線、尾礦壩、副壩、尾礦庫(kù)防洪排洪設(shè)施、尾礦庫(kù)防滲設(shè)施、尾礦壩排滲設(shè)施、尾礦庫(kù)回水泵站及管線、截滲壩、滲水回收泵站、安全監(jiān)測(cè)設(shè)施、通行道路、通信設(shè)施和輔助設(shè)施等。

2.尾礦庫(kù)設(shè)施

尾礦庫(kù)設(shè)施是指尾礦庫(kù)區(qū)內(nèi)的尾礦堆存、安全防控及污染防控設(shè)施，一般包括初期壩、尾礦堆積壩、副壩、尾礦庫(kù)防洪排洪設(shè)施、尾礦庫(kù)防滲設(shè)施、尾礦壩排滲設(shè)施、截滲壩、滲水回收泵站、安全監(jiān)測(cè)設(shè)施、通行道路、通信設(shè)施和輔助設(shè)施等。

3.尾礦庫(kù)安全設(shè)施

尾礦庫(kù)安全設(shè)施是指用于保證尾礦庫(kù)安全運(yùn)行的設(shè)施，主要包括尾礦壩、尾礦庫(kù)防洪排洪設(shè)施、尾礦壩排滲設(shè)施、安全監(jiān)測(cè)設(shè)施、通行道路和通信設(shè)施等。

（二）庫(kù)容類

1.全庫(kù)容

全庫(kù)容是指壩頂標(biāo)高平面以下、庫(kù)底面以上所圍成的空間的容積（不含非尾礦構(gòu)筑的壩體體積）。全庫(kù)容包括有效庫(kù)容V、和調(diào)蓄庫(kù)容兩部分，調(diào)蓄庫(kù)容又可分為空余庫(kù)容VC、調(diào)洪庫(kù)容V-和蓄水庫(kù)容Vx。

2.有效庫(kù)容

有效庫(kù)容是指沉積灘面以下、庫(kù)底以上用于貯存尾礦（含懸浮狀尾礦漿體）的空間容積，即圖4-6中的V_Y。

3.調(diào)洪庫(kù)容

調(diào)洪庫(kù)容是指正常水位以上、設(shè)計(jì)洪水位以下可蓄積洪水的容積，即圖4-6中的。

4.總庫(kù)容

總庫(kù)容是指設(shè)計(jì)最終壩頂標(biāo)高時(shí)的全庫(kù)容。

（三）尾礦壩類

1.尾礦壩

尾礦壩是指攔擋尾礦和水的尾礦庫(kù)外圍構(gòu)筑物。通常指初期壩和尾礦堆積壩的總體。

2.初期壩

初期壩是指用土、石材料等筑成、作為尾礦堆積壩的排滲或支撐體的壩。

3.尾礦堆積壩

尾礦堆積壩是指生產(chǎn)過(guò)程中用尾礦堆積而成的壩。

4.尾礦壩高

上游式筑壩，尾礦壩高為堆積壩壩頂與初期壩壩軸線處原地面的高差中線式、下游式筑壩，尾礦壩高為壩頂與壩軸線處原地面的高差。

5.堆壩高度

上游式尾礦壩，堆壩高度為尾礦堆積壩壩頂與初期壩壩頂?shù)母卟钪芯�式和下游式尾礦壩，堆壩高度為尾礦堆積壩壩頂與壩頂軸線處原地面的高差。

6.總壩高

總壩高是指設(shè)計(jì)最終堆積標(biāo)高時(shí)的壩高。

7.沉積灘

沉積灘是指水力沖積尾礦形成的沉積體表層，按庫(kù)內(nèi)集水區(qū)水面劃分為水上和水下兩部分。

8.灘頂

灘頂是指沉積灘面與子壩外坡面的交線。

9.正常生產(chǎn)水位

正常生產(chǎn)水位是指在用尾礦庫(kù)內(nèi)能滿足生產(chǎn)回水和排放要求的水位，即圖4-6中的L_I。

10.干灘長(zhǎng)度

干灘長(zhǎng)度是指庫(kù)內(nèi)水邊線至灘頂?shù)乃�平距離，即圖4-6中的Lr。

11.調(diào)洪高度

調(diào)洪高度是指正常泄洪起始水位與設(shè)計(jì)洪水位的高差，即圖4-6中的h_t。

 12.安全超高

尾礦堆積壩安全超高為灘頂標(biāo)高與設(shè)計(jì)洪水位的高差；擋水壩和一次性筑壩尾礦壩安全超高為設(shè)計(jì)洪水位加最大波浪爬高和最大風(fēng)壅水面高度之和與壩頂標(biāo)高的高差，地震區(qū)還應(yīng)加地震沉降和地震壅浪高度，即圖4-6中的e。

13.庫(kù)長(zhǎng)

庫(kù)長(zhǎng)是指由灘頂（初期壩為壩軸線）起，沿垂直壩軸線方向至尾礦庫(kù)最遠(yuǎn)水邊線的距離。多面堆壩的尾礦庫(kù)，庫(kù)長(zhǎng)則為各處堆壩壩頂至庫(kù)內(nèi)排水口的距離。

14.浸潤(rùn)線

在壩體橫剖面上穩(wěn)定滲流的頂面線稱浸潤(rùn)線。

15.臨界浸潤(rùn)線

臨界浸潤(rùn)線是指壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)能滿足《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50863）和《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50191）要求時(shí)的壩體浸潤(rùn)線。安全系數(shù)規(guī)范規(guī)定值見表4-9。

16.控制浸潤(rùn)線

控制浸潤(rùn)線指既滿足臨界浸潤(rùn)線要求，又滿足尾礦堆積壩下游坡最小埋深浸潤(rùn)線要求的壩體最高浸潤(rùn)線。

17.一次建壩

一次建壩是指全部用除尾礦以外的筑壩材料一次或分期建造的尾礦壩。

四、尾礦壩

（一）尾礦壩分類

尾礦壩是用來(lái)?yè)跷驳V庫(kù)庫(kù)內(nèi)尾礦和水的構(gòu)筑物，其壩型和建造方法較多，國(guó)內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)目前的實(shí)際情況，尾礦壩主要按3種方法進(jìn)行分類。

1.按筑壩材料分類

按照筑壩材料不同，尾礦壩可分為堆石壩、土壩、尾礦堆積壩、漿砌石壩、混凝土壩等。

2.按建設(shè)順序分類

按照尾礦壩壩體的建設(shè)順序，尾礦壩分為初期壩和后期壩，初期壩是為滿足初期生產(chǎn)在基建期建設(shè)的尾礦壩，常用當(dāng)?shù)夭牧辖ǔ珊笃趬问且猿跗趬螢榛�礎(chǔ)進(jìn)行加高，在生產(chǎn)運(yùn)行期間堆筑而成的尾礦壩，以尾礦堆筑為主，以尾礦堆筑的后期壩稱為尾礦堆積壩。尾礦壩指尾礦庫(kù)初期壩和尾礦堆積壩的總體。

3.按功能分類

尾礦壩按功能可分為攔砂壩、擋水壩、透水壩等。