尾矿库排水构筑物的设计

本工程为某矿业公司尾矿坝排水系统施工项目，位于我国某山区。

该尾矿坝设计高度为50米，坝体长度为200米，坝顶宽度为10米，坝底宽度为30米。

尾矿库容积为500万立方米，设计服务年限为50年。

本次施工主要包括排水沟、排水井、排水隧洞等排水设施的施工。

二、施工准备1. 组织机构：成立项目经理部，负责施工项目的全面管理。

下设工程技术部、质量安全管理部、物资供应部、人力资源部等部门。

2. 人员配备：根据工程需要，招聘各类技术人员和施工人员，确保施工人员具备相应的资质和技能。

3. 施工设备：准备挖掘机、装载机、自卸汽车、推土机、钻机、混凝土搅拌机、钢筋加工设备等施工设备。

4. 材料准备：采购排水管道、排水井井壁、钢筋、混凝土、水泥、砂石等原材料。

三、施工方案1. 排水沟施工（1）放线：根据设计图纸，测量放线，确定排水沟位置。

（2）挖槽：使用挖掘机进行开挖，槽底宽度应大于设计宽度，深度符合设计要求。

（3）基础处理：对槽底进行平整，清除杂质，铺设砂垫层。

（4）铺设排水管道：根据设计要求，将排水管道铺设在槽底，管道连接处应采用柔性连接。

（5）回填：对排水沟进行回填，分层压实。

2. 排水井施工（1）放线：根据设计图纸，测量放线，确定排水井位置。

（2）挖孔：使用钻机进行钻孔，孔径应大于设计直径，孔深符合设计要求。

（3）井壁施工：根据设计要求，采用钢筋砼浇筑井壁，确保井壁强度和稳定性。

（4）排水管安装：在井内安装排水管，确保排水畅通。

（5）井盖安装：安装井盖，确保安全。

3. 排水隧洞施工（1）放线：根据设计图纸，测量放线，确定排水隧洞位置。

（2）开挖：使用挖掘机进行开挖，隧道断面应符合设计要求。

（3）支护：根据地质条件，采用锚杆、钢架等支护措施，确保隧道稳定。

（4）衬砌：采用钢筋砼浇筑衬砌，确保衬砌强度和稳定性。

（5）排水设施安装：在隧道内安装排水设施，确保排水畅通。

四、质量控制与安全管理1. 质量控制：严格执行国家相关标准和规范，加强原材料、施工过程和成品的检验，确保工程质量。

尾矿设施设计规范1 总则1.0.1 为统一尾矿设施设计的原则和技术要求，使其符合国家的方针、政策和法令，达到安全、合理贮存尾矿和保护环境及节能节水的要求，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于金属和非金属矿山的新建、改建和扩建尾矿设施及氧化铝厂湿式堆存的赤泥堆场设计。

对于具有特殊性质的尾矿，如核工业有放射性物质尾矿、采用特殊处置方式的尾矿及电厂灰渣等处理设施设计，不适用本规范。

1.0.3 选矿厂必须有完善的尾矿设施，严禁任意排放尾矿。

1.0.4 尾矿设施设计应符合下列要求：1 符合企业的总体规划，尾矿库的服务年限与选矿厂的生产年限相适应；当采用多库分期建设方案合理时，应制定分期建库规划，确保后期库的竣工投产时间比前期库的闭库时间提前0.5年～1年，维持矿山持续生产。

每期尾矿库的服务年限，小型选矿厂不少于5年；大中型选矿厂不少于10年；当采用多厂一库合理时，应制定合建库的运行规划。

2 在满足生产要求和确保安全的前提下，充分利用荒地和贫瘠土地，尽量不占、少占和缓占农田，充分考虑造地还田和尾矿库闭库后复垦；3 对有现实利用价值的尾矿考虑综合利用的可行性；4 宜采用安全可靠、符合国情、经济合理的新技术、新工艺、新设备、新材料；5 尾矿水充分回收利用；外排水水质标准应满足相关标准和规范的规定；6 供电的负荷等级与选矿厂一致。

1.0.5 施工图设计文件中应有专供厂矿安全生产管理使用的要点说明及有关的图纸，作为尾矿设施生产运行的主要依据。

内容应包括：1 尾矿库设计总坝高、总库容、等别；尾矿库总平面图、纵剖面图和库容曲线图；2 尾矿库放矿方式及要求、尾矿坝堆积方式及要求、堆积坡比控制、坝坡覆土植被及排水要求、浸润线控制标准；尾矿坝横剖面图；3 尾矿库不同运行期防洪标准和最小调洪高度；最小安全超高及最小干滩长度的控制参数；4 尾矿库排水设施的运行及封堵要求；5 尾矿工艺参数：尾矿量及颗粒组成、矿浆浓度及流量等；6 尾矿浓缩、输送、回水系统图；尾矿输送临界流速控制要求；7 尾矿设施监测系统设置及运行要求；8 其他应说明的内容和附图。

第一章尾矿库设计简介第一节尾矿库概述一、尾矿库的基本系统尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统等几部分组成。

1. 尾矿堆存系统该系统一般包括坝上放矿管道、尾矿初期坝、尾矿后期坝、浸润线观测、位移观测以及排渗设施等。

2. 尾矿库排洪系统该系统一般包括截洪沟、溢洪道、排水井、排水管、排水隧洞等构筑物。

3. 尾矿回水系统该系统大多利用库内排洪井、管将澄清水引入下游回水泵站，再扬至高位水池。

也有在库内水面边缘设置活动泵站直接抽取澄清水，扬至高位水池。

二、尾矿库的功能1. 保护环境选矿厂产生的尾矿不仅数量大，颗粒细，且尾矿水中往往含有多种药剂，如不加处理，则必造成选厂周围环境严重污染。

将尾矿妥善贮存在尾矿库内，尾矿水在库内澄清后回收循环利用，可有效地保护环境。

2. 充分利用水资源选矿厂生产是用水大户，通常每处理一吨原矿需用水 4~6 吨；有些重力选矿甚至高达 10~20 吨。

这些水随尾矿排入尾矿库内，经过澄清和自然净化后，大部分的水可供选矿生产重复利用，起到平衡枯水季节水源不足的供水补给作用。

一般回水利用率达 70％~90％。

3. 保护矿产资源有些尾矿还含有大量有用矿物成份，甚至是稀有和贵重金属成份，由于种种原因，一时无法全部选净，将其暂贮存于尾矿库中，可待将来再进行回收利用。

三、尾矿库的重要性1. 尾矿库是矿山选矿厂生产不可缺少的设施环境保护是我国一项基本国策。

尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目。

随着全国人民生活水平的提高。

国家对环境保护的要求也越来越高，即使在人烟稀少的偏远山区，也严禁将尾矿向江、河、湖、海沙漠及草原等处任意排放。

一个矿山的选矿厂只要有尾矿产生，就必须建有尾矿库。

所以说尾矿库是矿山选矿厂生产必不可少的组成部分。

2.尾矿库基建投资及运行费用巨大尾矿库的基建投资一般约占矿山建设总投资的 10％以上，占选矿厂投资的 20％左右，有的几乎接近甚至超过选矿厂投资。

尾矿设施的运行成本也较高，有些矿山尾矿设施运行成本占选矿厂生产成本的 30％以上。

尾矿库排水构筑物设计一、排水构筑物的类型（一）、排水构筑物的类型及布置1、井-涵洞（隧洞）式排水系统2、斜槽-涵洞（隧洞）式排水系统3、开敞式溢流道4、分洪截洪式（二）进水口形式1、塔式2、斜槽式3、开敞式（三）、输水部分形式1、隧洞式2、涵洞管式3、陡坡明渠（四）、出口形式1、挑流式2、底流消能二、排水构筑物的布置排水构筑物的布置的一般原则：（1）选择良好的地形条件和地质条件，以节省处理费用；（2）应以长度最短为宜；（3）应按排水流量和跌差区分流速范围，当高流速时，应满足高流速的相应要求；（4）交通方便，有利施工和管理；（5）出口布置应有利于环保要求，便于水质处理。

一般应位于工业、民用水的下游；（6）应考虑沟道的行洪能力，且和下游河道衔接简单可靠。

进水口位置选择：进水口位置应能满足尾矿库不同使用阶段的防洪安全和水质澄清要求。

它和堆积坝（包括主坝和付坝）之间的距离、高差应能满足滩长（规范要求的最短距离）、安全超高（规范要求的最小超高）、澄清距离、调洪库容、调蓄库容等的要求。

三、排水构筑物的水力计算（一）排水井的水力计算1、框架式排水井的水力计算（1）泄洪能力计算堰流：Q=ML（2g）1/2H1.5孔流：Q=2/3μb（2g）1/2（H21.5-H11.5）Q-流量系数；H-进口水头；L-溢流长度；μ-流量系数（对孔流）；b-孔口宽度；H1，H2-孔口顶部和底部的水头。

各种不同情况的流量系数a、圈梁与拱板齐（堰流状态）：L=πd－tnd-进水圈直径；t-立柱宽度；n-立柱个数。

B、拱板在圈梁之上0.9m处（拱板高度0.3m，圈梁间距3m）（堰流状态）L=πd－tnd、t、n各值有可能改变。

C、拱板在圈梁之上2.1m处水头较低时：拱板顶溢流同b；水头增加一定时：圈梁与拱板间为孔流；水头再增加时：圈梁顶部也进水，为孔流与堰流混合。

D、塔顶全部周长溢流此时溢流长度L=πd2、窗口式排水井的水力计算（1）全淹没窗口井自由流泄流量公式Q=2.7n cωc∑（H i）0.5N c-同一横断面上的窗口数；ωc-一个排水窗口的面积；H i-全淹没窗口的计算水头。

尾矿库及灰渣库排水反滤设计与施工概述尾矿库是一种用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所，一般由初期坝、堆积坝、排洪系统等重要设施组成。

灰渣库是用于贮存燃煤电厂排出灰渣的场所，也称贮灰场。

尾矿库分为湿排库和干堆库，贮灰场分为湿式贮灰场和干式贮灰场。

涉及排水反滤的一般都是针对湿排库和湿式贮灰场。

灰渣库的建设和运行与尾矿库的建设和运行相类似，二者排水反滤设计的具体形式可相互借鉴。

20世纪80年代以前，初期坝按照水利挡水坝设计，坝型为不透水坝，将尾矿（灰渣）和输送的矿浆贮存在尾矿库（灰渣库）内，致使堆积尾矿（灰渣）层饱和，浸润线偏高，堆积尾矿（灰渣）子坝加高困难，甚至出现险情，对尾矿库（灰渣库）的安全造成严峻威胁。

后来逐渐认识到，尾矿坝不同于一般意义上的水利挡水坝，初期坝尽量采用透水坝或分区透水坝。

对尾矿堆积坝，应采取积极的排渗措施，降低坝内浸润线，充分利用尾矿本身的强度，特别是非饱和状态尾矿的强度来达到拦挡尾砂的目的。

建坝方式的特点决定了尾矿库（灰渣库）排水反滤的重要性，针对初期坝、堆积坝等各自特点，采用不同排水反滤型式，确保排水反滤措施长期有效，保证尾矿坝（灰渣坝）安全。

一、排水反滤型式及特点尾矿坝为拦挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，通常指初期坝和尾矿堆积坝的总体。

初期坝用土、石材料等筑成，作为尾矿堆积坝的排渗或支撑体的坝；堆积坝指生产过程中用尾矿堆积而成的坝。

尾矿库排水反滤按位置不同，分为三个部分：即初期坝排水反滤、堆积坝排水反滤、库底的排水反滤。

（一）初期坝排水反滤初期坝作为尾矿坝（灰渣坝）的支撑棱体，应具有较好的透水性，以便使尾矿（灰渣）堆积坝迅速排水，加快固结，有利于稳定。

坝型选择应考虑就地取材、施工方便、节省投资。

初期坝一般为透水堆石坝，如果当地石料缺乏或运距较远等，可做成分区排水的土坝。

1.堆石坝堆石坝由堆石体及其上游面的反滤层和防护层构成，如图17.1-1所示。

堆石坝透水性能好，可降低尾矿坝的浸润线。

尾矿库是大部分矿山开采必须建设的环保设施，排洪设施是尾矿库必须设置的安全设施[1]，其功能在于将汇水面积内洪水安全地排至库外，保证尾矿库在洪水运行期的安全运行，框架式排水井-隧洞式排水系统是尾矿库最常选用的排洪设施。

由于排洪设施不但关系到尾矿库的防洪安全，而且其建设费用在尾矿设施投资中所占比重大，对于采用框架式排水井-隧洞式排水系统作为尾矿库排洪设施的工程，如何合理的型至关重要。

本文就不同尺寸框架式排水井和不同断面、不同坡度隧洞组合成的排水系统的泄流能力进行系统的计算分析，结合作者多年工作经验，给出选型方法。

1 泄流能力计算方法框架式排水井-隧洞式排水系统的工作状态，随泄流水头的大小而异。

当水头较低时，泄流量较小，排水井内水位低于最低工作窗口的下缘，此时为自由泄流；当水头增大，井内被水充满，但隧洞尚未呈满管流，泄流量受隧洞的入口控制，此时为半压力流；当水头继续增大，隧洞呈满管流时，即为压力流。

以框架式排水井为例，不同工作状态时的泄流量按下列公式计算[2]。

（1）自由泄流a. 水位未淹没框架圈梁时（式1）b. 水位淹没圈梁时（式2）c. 水位淹没井口时（式3）（2）半压力流（式4）（3）压力流（式5）以上公式中各参数含义如下：n c—— 同一个横断面上排水口的个数；b c —— 一个排水口的宽度；m、φ、μ——各种工况对应的流量系数；ε—— 侧向收缩系数；H y —— 溢流堰泄流水头；H i——第i层全淹没工作窗口的泄流计算水头，从窗口中心线算起；H0—— 最上层未淹没工作窗口的泄流水头；Hj —— 井口泄流水头；H—— 计算水头，为库水位与排水管入口断面中心标高之差；ωc—— 一个排水窗口的面积；ωs—— 井口水流收缩断面面积；F s —— 排水管入口水流收缩断面面积；F x —— 排水管下游出口断面面积。

2 不同组合的泄流计算2.1 计算模型影响框架式排水井-隧洞式排水系统泄流能力的主要因素有排水井尺寸、排水隧洞断面尺寸及纵向坡度等。

尾矿库设计方案尾矿库设计方案尾矿库是处理矿山尾矿的重要设施，其设计方案应合理、经济、可行。

以下是一个尾矿库设计方案的示范：一、尾矿库选址尾矿库选址应满足以下要求：地质条件稳定、地形平坦、水资源充沛、交通便利等。

应选择地质条件良好、水文条件适宜的区域，尽量远离居民区和灌溉区。

二、尾矿处理工艺根据尾矿的不同特点，采用合适的尾矿处理工艺。

常见的处理工艺有：淑沟过滤、压滤脱水、磁选脱水等。

根据具体情况，选择适合的处理工艺，保证尾矿处理效果和环保要求。

三、尾矿库结构设计尾矿库的建设应符合以下结构设计原则：尾矿库坝体稳定、排水系统完善、尾矿填埋量大、周边环境保护等。

根据尾矿产量和性质，确定尾矿库的容量和坝体高度。

设计坝体的稳定性，确保长期安全运行。

设计合理的排水系统，保证尾矿库内部排水通畅，减少溢流和渗漏。

四、尾矿库运行管理尾矿库的运行管理应严格按照国家相关法规和标准进行。

定期对尾矿库进行巡视和检查，保证其安全稳定运行。

按照规定的周期进行尾矿库的清淤和测量，确保其容量和坝体稳定。

尾矿库的日常管理应做好记录和数据统计，及时发现问题并采取相应的处理措施。

五、尾矿库环境保护尾矿库建设应注重环境保护，减少对周边环境的影响。

采用防渗漏措施，避免尾矿渗漏对水资源造成污染。

合理利用尾矿填埋土地，减少占用土地资源。

对尾矿库周边的植被和野生动物进行保护，促进生态平衡。

六、尾矿库应急预案制定尾矿库应急预案，建立尾矿库事故应急救援队伍。

定期组织演练，确保救援措施的有效性和应对能力。

及时修复和处理尾矿库的事故和破坏，减少对环境和人员的影响。

综上所述，一个合理的尾矿库设计方案应兼顾工艺选择、结构设计、运行管理和环境保护等方面的要求。

只有确保尾矿库的安全稳定运行，才能有效解决矿山尾矿的处理问题，保护环境和人民的生命财产安全。

1. 引言尾矿库是矿山开采行业中重要的环境工程设施，用于储存矿山废弃物、尾矿及其他矿山产生的固体废弃物。

本文档旨在介绍尾矿库设计方案，包括选址、工程设计、运营管理等内容。

2. 选址2.1 环境评估在确定尾矿库选址前，需要进行环境评估，评估包括对土壤、地质、气候、水资源等因素的调查和分析，以确保选址不会对周边环境造成严重影响。

2.2 选址方案根据环境评估结果，结合经济、社会等因素，确定尾矿库的最佳选址方案。

选址要考虑到地质条件、水资源供应、交通便利等因素，并尽量远离人口集中区、生态敏感区等区域。

3. 工程设计3.1 尾矿库构筑物设计尾矿库主要由堆筑区、坝体、引水及排水系统等构成。

堆筑区设计要考虑到尾矿的产量和特性，确定堆筑区的面积和高度。

坝体设计要保证结构安全和稳定，根据地质条件选择合适的坝型。

引水及排水系统设计要确保尾矿库内部的水平衡，避免因积水而导致的问题。

3.2 尾矿库防渗设计尾矿池底部和坝体周围的防渗工程设计是尾矿库设计中重要的一部分。

采用适当的防渗材料和技术，防止尾矿渗漏，并确保周边地区水质不受影响。

3.3 尾矿库安全措施设计为确保尾矿库的安全运营，需要设计相应的安全措施，包括防风、防震、防汛等措施。

针对特定地区的气候和地质条件，定制相应的安全措施。

4. 运营管理4.1 尾矿库日常管理尾矿库的日常管理包括尾矿排放管线的维护、堆筑区的加固、水位监测等工作。

定期进行巡查和检查，保障尾矿库的稳定运行。

4.2 尾矿库监测对尾矿库进行定期监测，包括地质变形监测、水质监测、气候监测等。

监测结果用于评估尾矿库的安全性和环境影响，并及时进行调整和改进。

4.3 尾矿库维护与修复根据实际情况，进行尾矿库的定期维护和修复工作，确保设施的正常运行。

在修复过程中，要注意环境保护和安全防护，避免二次污染和事故发生。

5. 结论本文档介绍了尾矿库设计方案，包括选址、工程设计、运营管理等内容。

尾矿库的设计和运营需要充分考虑环境保护和安全性，采用科学合理的技术和管理手段，以确保尾矿库的安全运行和对环境的最小影响。