尾矿库安全运行作业规程

“尾矿库安全运行作业规程”培训教材

（设计文件解读）

河北省安全生产监督管理局

2013年10月

1.学习设计文件的目的和意义

企业负责尾矿库生产和运行管理的相关责任人员（尾矿工段或班

组负责人、技术员、尾矿工）都应学习和熟悉尾矿库设计文件，尾矿

库安全技术规程，省地安监部门相关的规程、规定。

在设计文件中，尾矿库初步设计、安全专篇和施工图是指导尾矿

库建设、生产和安全运行管理的重要文件，应重点学习。通过学习，

了解和掌握本企业尾矿库的基本情况；地理、地质、水文和气象的特

点；库区和周边环境潜在的危险、有害因素；尾矿坝的筑坝方式和放

矿堆筑工艺；排洪系统的型式和运行管理；尾矿库汛期和非汛期安全

运行控制参数；排渗系统的型式和部位；人工和在线观测系统的观测、

记录和分析；尾矿库的日常检查、定期检查的内容和要求等。

熟悉和掌握了设计文件中的上述相关内容和要求，以便及时正确

地做好尾矿库的生产和管理工作，确保尾矿库安全运行。

2.尾矿库设计文件

尾矿库按运行周期和工况分为新建库、加高库、改造库、闭库，其

设计文件包括：

（1）新建库：可研、初设、安全专篇及施工图（含设计变更）；

（2）加高库：原设计文件；加高可行性论证报告、初设、安全专

篇及施工图（含设计变更）；

（3）改造库：原设计文件；改造工程方案设计、施工图（含设计

变更）

2

(4)闭库：原设计文件；闭库设计及施工图。

3.初步设计文件学习的重点内容

初步设计一般应包括的下列章节，应重点学习的章节辅以下划

线。

例一：

目次

2.尾矿库设计文件..................................................................2

3.初步设计文件学习的重点内容.....................................................3

X岩土工程勘察概述......................................6

X初期坝...............................................11

X尾矿堆积坝及筑坝工艺................................13

通过学习本章节重点了解尾矿库变等别的对应高程，各高程对应

的库容和服务年限，以便按现状确定尾矿库等别，对运行工况实

施控制。根据坝高和库容的对应关系曲线编制年、季度筑坝作业

计划。.................................................14

x库容、库等别及服务年限...............................14

排水系统...............................................18

x.洪水计算及调洪演算...................................20

例十：..................................................25

X排渗设施.............................................25

例H"■一:................................................25

3

X.观测设施...............................................25

x设置安全标识设施.......................................32

3.1尾矿库周边环境

通过学习本章节重点了解尾矿库周边有无采矿爆破等活动，如存

在，是否对尾矿库安全运行产生影响及要求采取的安全对策措施。尾

矿库下游有无居民区和重要的公共设施，如存在，尾矿库溃坝是否对

其产生影响和危害，需要采取的安全对策措施。

例二：

拟建马杖子沟尾矿库库区内的33户居民和初期坝下游0.75km

处4户居民全部搬迁。

另外初期坝轴线下游1.1km处有卧龙镇娘娘庙村的8户蘑菇棚

住户，企业和住户签订了搬迁协议，在尾矿库建成使用前全部搬迁。

初期坝坝轴线下游1.3km处为金亿达矿业集团炸药库，1.8km处

为炸药库办公室，有5人办公，企业重新选址迁建。

初期坝轴线下游0.4km处右侧山坡上（高于沟底约100m）为企

业选厂。

初期坝下游1.2km处的娘娘庙村位于尾矿库左侧的一条山沟

内，有山梁阻挡，不在尾矿库冲击范围内。

4

除此之外，尾矿库下游两公里冲击范围内无其他村庄、工矿企业、

重要建筑设施等。

3.2设计概况

通过学习本章节重点了解本企业尾矿库的基本情况。

例三：

拟建马杖子沟尾矿库进行初步设计工作，华北有色地质勘查局承

德勘察院于2011年5月提供了该尾矿库的岩土工程勘察报告；核工

业尾矿坝工程安全技术监督站于2011年8月提供了该尾矿库的坝体

渗流安全分析报告；河北国泰安全评价有限公司也于2011年8月提

供了该尾矿库的安全预评价报告。

本设计中结合拟建尾矿库的实际地形，在满足尾矿库安全的前提

下形成最大库容，同时满足初期调蓄洪水的条件下，确定其初期坝高

为32m,其坝基标高为708.0m,坝顶标高为740.0m。设计的最终堆

积标高为884.0m,堆积坝高144m,尾矿坝最大坝高为176m,尾矿

库的总库容约为6568.1万nA尾矿库等别为二等，服务年限44.5年。

该地区地震动峰值加速度为0.05g,基本地震烈度VI度。库内主要构

筑物有初期坝、排水管、溢水塔、隧洞和消力池等。

3.3岩土工程勘察概述

通过学习本章节熟悉本企业尾矿库的工程地质和水文地质的基本

情况。重点了解不良地质情况，对尾矿库安全运行是否产生影响，生

产期间要求采取安全对策措施。

5

例四:

X岩土工程勘察概述

华北有色地质勘查局承德勘察院于2011年5月对承德金亿达矿

业集团有限公司马杖子尾矿库进行岩土工程勘察。

x.1库区地质构造

库区地处燕山山脉中段，为低山区，库区基岩以花岗岩（Y；）

为主，岩石受长期风化剥蚀作用，岩体表层节理裂隙很发育。

库区地质构造简单，无断裂构造通过坝址及库区，沟谷顺直且较

狭窄，沟谷内无地表水出露。库区小冲沟较多，但规模不大，库区及

坝址山体稳定，地质构造简单，无不良地质作用，造成崩塌、滑坡、

泥石流等地质灾害可能性小。

X.2库区地层岩性及物理力学性质

根据钻孔揭露、原位测试及室内土工试验结果，将勘察范围内地

基岩土按物质组合、埋藏条件及成因类型等特点划分为4个工程地质

层，分述如下：

1层耕土：黄褐色，主要由砂土、碎石等组成，含有植物根系，

稍湿，松散。厚度：0.20〜1.50m,平均0.40m；层底标高：705.00~

833.00m；层底埋深：0.20〜1.50m。

该层呈松散状态，力学性质不稳定。

2层含砂粉质粘土：灰褐色，孔隙发育，稍有光泽，中等干强度,

中等韧性，摇震反应无，含5-10%砾石，可塑。场区普遍分布，厚度:

0.80~4.70m,平均1.94m；层底标高：712.40-800.10m；层底埋深:

1.10〜5.10m。

6

该层呈可塑状态，主要分布在沟谷底部及两岸局部出现，厚度变

化较大，厚度0.8-4.7m,分布不连续，局部含砾石；透水性差，工

程性质一般。

3层砾砂：灰褐色，砾石主要为花岗岩残坡积物，砾石一般粒径

l-4cm,最大大于6cm,砾石以次棱角状为主，光洁度较差，砾石含

量30-40%,充填物为砂土，稍湿，稍密-中密。场区普遍分布，厚度:

070〜4.70m,平均1.94m；层底标高:702.40〜830.4平;层底埋深:

1.00~5.80m。

该层呈稍密-中密状态，沟谷底部出现，分布不连续，透水性好,

工程性质良好。

3-1层粉质粘土：灰褐色，孔隙发育，稍有光泽，中等干强度，

中等韧性，摇震反应无，可塑。场区普遍分布，厚度：0.50m；层底

标高：702.50m；层底埋深：4.70m。

该层呈软塑状态。

4T层花岗岩：浅红色，粒状结构，块状构造，岩体多呈粒状及

碎块状，风化裂隙很发育，为强风化层。场区普遍分布，厚度：1.30〜

3.90m,平均2.07m；层底标高:699.70-860.60m；层底埋深：1.30〜

8.80m。

该层属软岩，破碎，岩体基本质量等级为V级。节理裂隙很发育,

工程性质良好。

4-2层花岗岩：浅红色，粒状结构，块状构造，岩体多呈碎块状

及块状，风化裂隙发育，为中等风化层。该层未穿透。

该层属较软岩，较破碎，岩体基本质量等级为W级。节理裂隙较

发育，工程性质良好。

7

x.3水文地质条件

尾矿库地处呈近东一西走向的山谷内，山谷三面环山，和邻谷无

水力联系。沟口筑坝后，库区为一独立的水文地质单元。水文地质条

件相对简单。库区汇流面积约1.46W,沟内地表径流不发育，勘察

期间为丰水期，根据钻孔揭露，本场地仅7个孔可见地下水，均为地

下潜水，其水位的升降与大气降水密切相关，根据勘察场区所取地下

水质检测报告（见水质分析检测报告），地下水对混凝土、钢结构有

微腐蚀性，尾矿库建成使用后环境水腐蚀性主要取决于尾矿水的化学

成分。

根据区域水文地质资料和场地水文地质条件，本场地的地下水位

随季节变化，年变化幅度为0.5〜2.0m。

该区主要含水层为砾砂层及岩石强风化层，均为地下潜水。

X.4不良地质作用

库区两岸基本对称，地形较简单，山体稳定，植被较发育，工程

地质条件相对简单，库区内局部第四系覆盖层较厚，以含砂粉质粘土、

砾砂为主，山体倾角约40。飞0。。经现场调查未发现有新近构造活

动痕迹，场区及其附近无活动断裂通过，沟谷两侧有小范围的冲沟，

但不存在大规模的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生条件，对工程

影响较小。

X.5地震效应

该区大地构造处于I级构造单元中朝准地台（12）；n级构造单

元燕山台褶带（1葭）；iii级构造单元承德拱断束（iiU）；w级构造平

泉凹断束（“222）。场区内断裂构造简单.，未发现活动性断裂通过本

区。

8

根据区域地质资料及对沟谷两侧岩体的工程地质调查和勘探资

料综合分析，拟建库区内未发现活动断裂构造，因此，尾矿库工程设

计可不考虑构造断裂的影响。

场区沟谷局部岩石埋深较深处，根据场地土名称、性状及该区估

测等效剪切波速平均值Vse=230.Om/s,判定该场地土属中软场地土。

该区覆盖层厚度大于5.0m,确定建筑场地类别属H类，为对建筑抗震

一般地段。场区两侧山体、沟谷及两岸场地土类型为岩石，该区覆盖

层厚度平均值小于5m,确定建筑场地土类别属L,为对建筑抗震有

利地段，类其抗震设防类别为乙类。

本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g,所

属的设计地震分组为第三组。II类场地土建筑设计特征周期值为

0.45soL类场地土建筑设计特征周期值为0.35s,本区为区域地壳

基本稳定区。

x.6地层承载力及物理力学参数

综合原位测试及土工试验成果资料，各层土的承载力特征值

(fak)、压缩模量(Es)及变形模量E。(Mpa)评价见表3-1,地基土

设计参数见表3-2。

表3-1各层土的承载力特征值(瓢)、压缩模量(Es)及变形模量E。(MPa)

岩土承载力压缩模量变形

房,号

名称特征值f*(KPa)Es(MPa)模量E„(MPa)

2含砂粉质粘土1104.2

3砾砂30030

3-1粉质粘土1004.0

4-1花岗岩(强风化)500(经验值)50

12花岗岩(中等风化)14.5MPa可视为不可压缩可视为不可

9

压缩

表3-2地基土设计参数(经验值)

内摩擦

岩土层岩土层天然重度内聚力渗透系数

角①

编号名称Y(KN/m3)C(KPa)k(cm/s)

(°)

2含砂粉质粘土19.715101.7X106

3砾砂20.21.2301.3X101

3-1粉质粘土18.4762.OXIOY

4-1花岗岩(强风化层)2420684.8X10-8

4-2花岗岩(中等风化层)2622753.8X108

X.7尾砂物理力学性质

通过对承德金亿达矿业集团有限公司临近现使用的尾矿库库区

现场原位测试及土工试验结果综合分析可得出尾矿砂物理力学性质

指标标准值见表3-3o

表3-3尾砂物强E力学性质

重度粘聚力内摩擦角渗透系数k(cm/s)

分层

Y(KN/m3)C(KPa)①(°)水平/垂直

尾细砂21.18.536.91.5X1073.66X10,

1.57X1073.77X

尾粉砂20.610.429

104

2.90X10(74.92X

尾粉质粘土21.321.710.5

106

X.8库区稳定性评价

根据区域地质，结合钻探、探井，库区工程地质条件相对简单，

库区内局部被第四系覆盖，山体倾角约40°飞0。。经现场调查未发

现有新近构造活动痕迹，场区及其附近无活动断裂通过，沟谷两侧有

小范围的冲沟，但不存在大规模的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发

生条件，拟建场地属于建筑抗震一般地段及有利地段。因此库区场地

10

和地基稳定，适宜建库。

3.4初期坝

通过学习本章节重点了解初期坝的结构形式，以便运行过程中初

期坝出现漏沙或塌陷现象时进行分析和判断。

例五：

X初期坝

通过对初期坝拟建坝址位置的选择比较，最后确定拟建初期坝的

坝轴线位置在距马杖子沟口处。初期坝轴线位置为C1

(x=4554303.795,y=20634055.673)-C2(x=4554086.108,

y=20634162,497)o

x.l初期坝高的确定

依据《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90)关于初期坝坝高的

确定原则，通过库容和调洪计算确定初期坝坝基标高708.0m,坝顶

3

标高为740.0m,坝高为32m,相应初期总库容为230.0万m0该选

矿厂年产尾矿量188万3按照堆积干容重1.5t/m3计算,年产尾矿125.3

万n?,半年尾矿量为62.7万nA初期尾矿库计算填充系数为0.6,

则初期所需总库容为104.5万m3,该坝高满足贮存半年尾矿量的要

求；通过调洪计算，该坝高满足正常生产澄清距离条件下的设计洪水

调蓄要求；该坝高亦符合规范规定的初期坝坝高与总坝高之比为

1/4〜1/6的要求。故最终确定初期坝高为32m。

x.2初期坝结构尺寸

根据当地筑坝材料的实际情况，该尾矿库初期坝拟采用透水堆石

11

坝，此坝型可降低尾矿坝的浸润线，加快尾矿的排水固结，利于尾矿

坝的稳定。

初期坝坝顶标高740.0m,坝底标高708.0m,最大坝高32m,顶

宽度为4m,外坡平均坡比约为1:2,内坡坡比为1:1.75,最大坝长约

196.8m。在其外边坡730.0m、720.0m标高处各设一宽2m的马道，

各马道间坝坡坡比为1:1.8。

在初期坝的上游坡设置两层500g/m2的土工布作为反滤层，土工

布和坝体堆石之间应采用河卵石等过渡层过渡，以防土工布被刺破。

为防止尾矿浆及雨水对内坡反滤层的冲刷，在反滤层表面应铺设

400mm厚干砌块石保护层。其下游坡面设一层400mm厚的干砌块石

护坡。

x.3初期坝基础

初期坝坝基以4-2层花岗岩为地基持力层。初期坝左右坝肩与山

体接触部位，应将山坡松散覆盖层及植被全部清除，保障坝肩与稳定

岩体充分接触。

x.4筑坝材料

坝体所需的石料约为21.5万m\根据勘察报告中的建议拟建尾

矿库初期坝材料可采用库区内两侧山体中的岩石，但需预先将覆盖在

山体表层的第四系松散覆盖层及强风化层剥离，采用新鲜岩石块体筑

坝，如筑坝材料不足，可采用附近露天采矿场所剥离的新鲜废石补充。

3.5尾矿堆积坝及筑坝工艺

通过学习本章节重点了解和掌握子坝堆筑、放矿方式、边坡及平

12

台留设宽度等设计要求。

例六：

X尾矿堆积坝及筑坝工艺

x.l堆积坝最终堆积高度

根据库区的可利用地形，为使尾矿库形成最大的库容，本次设计

最终堆积标高为884.0m,堆积坝高144m。

x.,2堆积坝筑坝工艺

后期坝的堆筑采用上游法，为使后期尾矿坝能均匀上升，要求采

用支管分散放矿的方法进行放矿，放矿浓度不小于30%。采用人工配

合机械堆筑子坝，子坝堆筑必须经碾压达到中等密度状态，待子坝堆

筑完成后，将主管道移到子坝上，再采取支管分散放矿。

根据库区山体两侧的地形条件，垂直坝轴线的坝体部分每10m-

个段高，每段外边坡控制为1:5,在740.0m~780.0m之间，每一段高

设有宽度不等的平台，平台宽度依次为0m~36.4ni,31.9m~57.4m,

30.2m~46.9m,30.8m~38.8m,30.6m~35.8m；在790.0m~880.0m

之间每一段高留10m宽平台。库区西侧820.m标高以上和库区东侧

800.0m以上部分每10m一个段高，每段外边坡控制为1:3.5,每一段

高留5m宽平台。

每10m段高分5级子坝堆筑，堆筑时子坝外边坡坡比为1:2.5,

内边坡坡比为1:1.5,子坝高度2m,每期子坝设一5nl宽平台。

x.3尾矿排放及坝顶放矿管

(1)尾矿排放

为提高尾矿排放质量,排矿筑坝作业沿坝长分三段进行,即排矿段、

13

干燥段、筑坝段，交替作业。根据排放的矿浆量在排矿段内连续打开段

内的放矿支管进行放矿，并不断改变放矿的位置，使排出尾矿向库内水

区流动的路径平直稳定，达到尾矿颗粒沿滩长分级明显，滩面平整无坑

洼回流且均匀上升，排矿段内滩长大致相等，库内水边线近似于与滩顶

平行。控制滩面沉积平均坡度为2%o

(2)坝顶放矿管道

在放矿主管上每隔25m设1个分段阀门，以便于坝上管道移动和

放矿管分段排矿，并有利于在最短时间内控制和处理发生事故的管段,

减少管道事故对坝体的影响。每隔10m设一6150mm的放矿支管。放

矿支管一般采用焊接钢管或PE塑料管。主管与支管用特制的三通连接。

放矿支管由矿浆调节阀门和支管组成。

(3)冬季放矿

冬季放矿前，根据冬季排尾量提前堆筑子坝，并形成正常滩面，整

个冬季不再筑坝。冬季放矿方式有两种，其一采用冰下多点集中放矿;

其二在支沟多点集中放矿，不能在子坝堆筑范围内放矿筑坝。

3.6库容、库等别及服务年限

通过学习本章节重点了解尾矿库变等别的对应高程，各高程对应

的库容和服务年限，以便按现状确定尾矿库等别，对运行工况实施控

制。根据坝高和库容的对应关系曲线编制年、季度筑坝作业计划。

例七：

x库容、库等别及服务年限

X.1库容

14

3

尾矿坝堆积至884.0m标高时的总库容为6568.1万mo库容累积

表见表4T,库容曲线见下图4-1。

15

表4・1库容计算表

标高面积平均面积高差库容累积库容

(m)(m2)(m2)(m)(m3)(m3)

710.0351.34351.3400.000.00

720.019796.7119796.7110197967.09197967.09

730.071899.4071899.4010718994.03916961.13

740.0138291.52138291.52101382915.152299876.28

750.0203432.02203432.02102034320.164334196.44

760.0247294.18247294826807138.25

770.0288188.23288188.23102881882.359689020.60

780.0313353.37313353.37103133533.6712822554.27

790.0348736.72348736.72103487367.2016309921.47

800.0412087.85412087.85104120878.5120430799.97

810.0454570.09454570.09104545700.8724976500.84

820.0473236.97473236.97104732369.6829708870.52

830.0503807.06503807.06105038070.6534746941.17

840.0537400.27537400.27105374002.6840120943.85

850.0571145.26571145.26105711452.6345832396.48

860.0584018.40584018.40105840183.9751672580.45

870.0583627.94583627.94105836279.3857508859.83

880.0585563.04585563.04105855630.4563364490.27

884.0579005.27579005.2742316021.0865680511.36

16

库容（力1心）

图4-1库容曲线

x.2服务年限

该铁选厂年排尾矿量约188万t,尾矿堆积干容重按1.5t/m3计

算，年排尾矿量约为125.3万小，计算尾矿充填系数为0.85,则尾

矿库有效库容为5582.9万m3,其服务年限为44.5年。

x.3库等别

按《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）的规定，本次设计尾

矿库的总库容约为6568.1万号，设计总坝高176m,确定该尾矿库为

二等库，主要构筑物的等级为二级。

3.7排水系统

排水系统包括排洪系统、回水系统和坝面坝肩排水沟。通过学习

本章节重点了解和掌握库区排洪系统的布设位置、结构型式、进水方

式、各溢水塔（排水井）服务高程；了解和掌握坝面坝肩排水沟的布

17

设位置和结构型式。以便编制排洪系统封堵和坝面坝肩排水沟施工的

作业计划。

例八：

排水系统

X.1排洪系统

根据库内地形的特点，依据选线力求短直，地基均一，无断层、

破碎带及软弱地基原则，排洪系统根据水方式的不同分为两种形

式。在760.0m标高以下采用溢水塔〜排水管〜消力池形式，水泵回水

方式；760.0m标高以上采用溢水塔〜排水管〜隧洞〜高位水池形式，自

流回水方式。通过调洪演算确定排水构筑物形式及尺寸见表4-2、4-3。

表4-2排洪构筑物1尺寸一览表

断面尺寸壁厚底板厚长度

型号管段

(m)（mm）(mm)(m)

P1〜P3、P12〜P14、

I型排水管01.2250350706

S1-S2

II型排水管01.2300400P3〜P5、P10-P12606

P5〜P7、P8〜P10、

HI型排水管01.2350450686

S4-P8

1.5（宽）X1.75

隧洞350450P8〜P11、P12〜P15698

（高）

表4-3溢水塔结构尺寸一览表

塔号塔高(m)塔身(m)下游/上游构筑型号

1#8722.0-730.0I型/n型

2#8728.0-736.0II型/n型

3#10734.0-744.0H型/in型

4#10742.0-752.0in型/m型

5#12750.0-762.0IH型/一

18

6#12760.0〜772.0一/HI型

7#18770.0〜788.0III型/III型

8#18786.0-804.0III型/II型

9#22802.0〜824.0II型/H型

10#22822.0-844.0H型/1型

11#22842.0-864.0I型/I型

12#22862.0-884.0I型/一

排水管分三种形式，内径均为1.2m；溢水塔共12座，均为窗口

式周边进水型，搭接长度2m,进水孔内径为0.25m,外径0.3m,孔

间距为0.45m；隧洞顶部为拱形。所有构筑物结构均采用C30整体现

浇钢筋混凝土结构。

为防止排洪时下泄水冲刷坝体下游坡脚而影响坝体安全，在排水

管出口处修建一座长、宽、高为8m、3m和4m的消力池，消力池预

留回水管接口，根据生产需要将水导至选矿厂循环使用。

排水管线以4-2层中风化层花岗岩为地基持力层，溢水塔以4-2层

中风化花岗岩为地基持力层，消力池以4-1强风化层花岗岩为地基持

力层。

x.2回水系统

回水系统由消力池、坝前集水池、回水泵站、回水管线和厂区回

水高位水池组成。其中坝前集水池、回水泵站、回水管线和厂区回水

高位水池均由建设单位自行建设。

x.3坝面、坝肩排水系统

为了将雨水以及渗流水能够及时导出，随着坝体的升高在坝外坡

及坝肩同步修建排水明沟。其中坝面排水明沟包括横向和纵向明沟，

在740.0m〜880.0m标高每隔10m段高平台内侧设置横向排水明沟，

19

沿着横向排水明沟每隔50m设置一道纵向排水明沟，明沟自两纵向

沟垂线中点向两侧纵向沟或坝肩倾斜，坡度应大于5%。，以保证汇水

能通过坝面排水明沟排导致两侧坝肩排水明沟最终导至下游。具体尺

寸见表4-4,排水明沟采用M7.5浆砌石结构。

经常疏通坝肩及坝面排水明沟，同时将坝面积水坑填平，让雨水

及渗水顺利从排水沟导至下游。

表4-4排水明沟断面尺寸表

滩顶标高（m）名称断面尺寸（m）（宽X高）壁厚（mm）

坝面0.8X0.8400

740.0-770.0

坝肩1.0X1.0600

坝面0.8X0.6400

770.0-810.0

坝肩0.8X1.0600

坝面0.6X0.6400

810.0-880.0

坝肩0.6X0.8600

3.9洪水计算及调洪演算

通过学习本章节重点了解和掌握尾矿库的等别对应的防洪标准，

洪水计算和调洪演算结果，尾矿库各高程的防洪能力和运行控制参

数。以便汛期和非汛期生产时实施对尾矿库内水位、干滩长度和安全

超高的控制。

例九：

x.洪水计算及调洪演算

X」洪水计算

该尾矿库各标高的防洪标准见表4-5o

20

表4-5各标高防洪标准

标IWJ坝高库容防洪标准

等别

(m)（m）（万n?）规范采用

740.032230.0四等100-200200

750.042433.4四等100-200200

760.052680.7四等100~200200

770.062968.9三等200~500500

780.0721282.3三等200~500500

790.0821631.0三等200~500500

800.0922043.1_二_笺p.200-500500

810.01022497.7———.至p-500-10001000

820.01122970.9—.p-500-10001000

一巫

830.01223474.7—.500~10001000

840.01324012.1二等500~10001000

850.01424583.2二等500-10001000

860.01525167.3二等500-10001000

870.01625750.9二等500-10001000

880.01726336.4———.至p-500-10001000

884.01766568.1—.p-500-10001000

根据《承德水文图集》（1989年3月），对740.0（初期）、770.0m

和810.0m（中期）和884.0m（终期）标高进行洪水计算，其设计洪

峰流量Q24P、洪水总量W24P及洪水总历时T见表4-6o

表4-6洪2K计算成果

标高（m）740.0770.0810.0884.0

等另U四等三等二等二等

频率P=0.5%P=0.2%P=0.1%P=0.1%

F(km2)1.731.521.320.88

Q24P(m3/s)62.2976.6396.6994.80

W24P（万m，）10.8111.2210.888.76

T(h)3.863.252.51.7

21

x.2调洪演算

x.2.1泄洪计算公式

该尾矿库排洪系统采用溢水塔〜排水管〜隧洞〜消力池型式。

排洪系统泄洪能力按740.0（初期）、770.0m和810.0m（中期）

和884.0m（终期）四个标高的最不利工况条件进行计算。

（1）周边多孔溢水塔孔口泄流水力计算公式：

q=3.»《2gh+V2+V3…

式中：q---塔前水位升高时的溢流量（m3/s）；

0---同一标高的进水孔面积（H?）；

〃---流量系数,取0.61；

g---重力加速度,取9.81m/s2；

力___孔口间距（m）；

n—-溢水塔工作孔口排数（排）。

（2）排水管泄流水力计算公式：

Q=尸2g（1+/?2+/7）

,1

—

式中：-管道泄流量（n?/s）；

尸一一―管道过水断面（m2）；

〃---流量系数；

g---重力加速度,取9.81（M/S?）；

4———堰顶至管道进水高差（m）；

每一一一管道进、出口高差（m）；

22

H堰上水头（m）；

一沿程局部阻力损失总和；

九---管道的阻力系数；

R---管道的水力半径（m）。

随着库内水位不断变化，排水管泄流量受控情况不同，流态随之

改变，故流量系数和计算水头视不同的流态而确定。

x.2.2调洪演算

按二等库的规范要求，在满足正常澄清回水、最小安全超高和最

小安全滩长要求等条件下，对740.0（初期）、770.0m和810.0m（中

期）和884.0m（终期）四个标高进行了调洪演算。

调洪计算就是求解尾矿库任意时段的水量平衡方程式的过程，任

意时段的水量平衡方程式为：

+。2）似-]@+q2）At=V2-VX

式中：a、&--时段始、终尾矿库的来洪量；

q2---时段始、终尾矿库的泄洪量；

VPV2---时段始、终尾矿库的蓄洪量。

根据排洪系统的布置，在保证澄清距离的条件下，尽量降低正常

生产水位，将其作为调洪计算的起始水位。按上述计算公式进行计算,

得到初期、中期和终期调洪结果见表4-7。

表4-7调洪演算结果

标高（m）740.0770.0810.0884.0

一笺

等别四等三等-------vj*二等

设计洪水频率P=0.5%P=0.2%P=0.1%P=0.1%

正常生产水位（m）735.0763.0803.00880.0

23

正常生产安全超高（m）5.07.07.06.0

正常生产干滩长度（m）400600600300

最大泄流量q（m3/s）3.253.242.730.52

调洪库容W（万n?）8.338.929.146.97

最高洪水位（m）736.8764.8804.6880.5

洪水上升高度（m）1.81.81.60.5

最小安全超高（m）3.25.25.43.5

最小安全滩长（m）220420440250

以中期740.0m标高为例，调洪演算结果说明：干滩坡度前100m

按2%计算，以后按1%计算，在汛期控制正常水位在735.0m,当200

年一遇设计洪水入库时，库内水位开始逐渐的上升，泄流量也逐渐增

大，当库内水位升高1.8m时-，排洪系统的泄流量达到3.25m%,库

内水位升至736.8m且不再升高，调蓄洪水量约为8.33万n?,此时干

滩长度约为220m左右，坝顶超高2.0m。随后，库内的来水量小于泄

流量，库内水位开始回落，经大约38小时后，库内水位回落到正常

水位标高。

其它标高的调洪过程同理，从调洪结果可以看出，各个时期尾矿

库的滩长和安全超高均满足规范要求。

3.10排渗设施

通过学习本章节重点了解和掌握尾矿库排渗设施的结构型式和

布设位置。以便编制尾矿库排渗设施的作业计划。

24

例十：

X排渗设施

由于尾矿坝较高，后期尾矿堆筑需采取排渗措施。该尾矿库的排

渗宜采用水平排渗的形式。具体做法是：在尾矿堆积坝

750.0m~870.0m标高在距滩顶100m处沿坝轴线方向设置一道水平排

渗体，其断面为倒梯形，底宽1m,顶宽2.5m,深1m〜1.5m,底部埋

设DN200的PPR带孔渗水管，管周围填充d=15〜35mm砾石，并用

土工布包裹，渗水管由DN150导水管导出至坝面排水明沟内。由于

740.0m〜780.0m标高之间堆积坝体边坡比较缓，为了加强排渗效果，

还需在770.0m标高设置一排辐射井，间距120m,深20m,共3眼。

需要着重说明的是由于该尾矿库堆积边坡比较缓，坝体堆筑过程

中在与两侧山体结合部位容易发生渗透破坏，需要企业在尾矿库运行

过程中加强管理，严格按照设计要求设置排渗设施及在线监测设施，

如发现异常情况立即采取有效措施防止坝体发生渗透破坏。

3.11观测设施

观测设施包括坝体位移观测和水位观测设施，三等及三等以上的

尾矿库有人工观测和在线观测两套系统。通过学习本章节重点了解和

掌握观测设施的布设位置及运行控制参数。以便及时进行观测设施的

布设和实施观测、记录。

例十一：

X.观测设施

根据《尾矿库安全检测技术规范》(AQ2030-2010)第441的规

25

定，一等、二等、三等、四等尾矿库应监测位移、浸润线、干滩、

库水位、降水量，必要时还应监测孔隙水压力、渗透水量、混浊度。

一等、二等、三等尾矿库应安装在线监测系统，四等尾矿库宜安装在

线监测系统，该尾矿库应根据上述要求设置在线监测系统，监测位移、

浸润线、干滩、库水位、降水量。

本次观测设施采用在线监测系统+人工观测系统相结合的方式。

X.1在线监测系统

X.1.1监测内容

尾矿库在线监测系统实现了对尾矿库运行状态影像监控、尾矿坝

位移；坝体浸润线及库内水位、干滩指标的自动监测。

X.L2系统组成

系统由库区数据采集装置、库区信号接收及处理装置、库区机房

及计算机管理系统、无线信号传输装置、企业调度指挥中心五部分组

成。其中企业调度指挥中心平台接收无线网络传输的数据，实时通过

软件管理平台展示相关信息及管理预警信息、处理结果等自动存储备

份。调度中心机房建设应按照国家相关规范建设。主要放置电视大屏、

监测终端、服务器群、软件管理平台及辅助设备。系统已建立开放的

数据接口，通过公用互联网，根据政府监管部门需要，适时接入或远

程查看。

X.1.3监测剖面选择

坝体位移监测断面宜选在最大坝高断面、合拢段、有排水管通过

的断面、地基工程地质变化较大的地段及运行有异常反应处。

坝体渗流压力监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、地形或地

质条件复杂坝段；监测横断面上的测点布置，应根据坝型结构、断面

26

大小和渗流场特征确定。

X.1.4监测点布置

本次设计垂直于坝轴线一共设置浸润线观测断面5个，共安装

22个渗压传感器；1个库水位监测点；平行与坝轴线共设立6个剖面,

共设置22个位移传感器。

X.1.5运行控制参数

在线监测要设置预警显示，浸润线埋深小于正常运行埋深时，灯

光变色报警；浸润线埋深洪水运行埋深时，警铃报警。各标高控制参

数见表4-8o

表4-8尾矿库运行控制参数表（表中单位均为m）

正

洪

常正常洪水

正常最局最小最小水

沉积滩正常安浸润浸润

标高干滩洪水干滩安全升

坡度水位全线埋线埋

长度位长度超高高

超深深

值

高

740.0735.040054731.82203.21.82

750.0744.050064739.93104.11.92

760.0754.050064749.53504.51.52

770.0763.060076757.84205.21.84

780.0前100m按773.060076767.74305.31.74

790.02%计算，以783.060076777.74305.31.74

800.0后按1%计793.060076787.64405.41.64

810.0算2%803.060078797.64405.41.66

820.0813.060078807.44605.61.46

830.0823.060078817.54505.51.56

840.0834.050068829.23804.81.26

850.0844.050068839.33704.71.36

27

860.0855.0400510850.63404.40.68

870.0865.0400510860.83204.20.88

880.0876.0300410872.52503.50.58

884.0880.0300410876.82203.20.S8

X.1.6监测方法及报警

（1）位移监测

巡测采样时间18分钟，单点采样时间2分钟，测量周期雨季、

冬季每天一次，非雨季、冬季一周一次。系统故障率小于5%,防雷

电感应大于1000V,系统工作电压为220（1±10%）Vo但遇下列情

况时应增加测次：地震以后；变形量显著增大时；久雨或暴雨后；渗

透情况显著变坏时。

一级预警值（企业）：水平方向上连续5天日平均位移速率超过

lmm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过6mm、期间日平均位

移速率超过0.5mm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平方向

的2倍值控制。

二级预警值（县级）：水平方向上连续5天日平均位移速率超

过L5mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过9mm、期间日平

均位移速率超过0.8mm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平

方向的2倍值控制。

三级预警值（市级）：水平方向上连续5天日平均位移速率超过

2mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过15mm、期间日平均

位移速率超过lmm/d且方向一致并未见收敛。垂直方向上按水平方

向的2倍值控制。

28

（2）浸润线监测

将光纤光栅渗压传感器安装到浸润线观测孔内。通过测量测压管

内水压，计算出测压管内水位，根据埋入测压管的长度，最后计算出

该测量点浸润线距离坝表面的深度。

巡测采样时间24分钟，单点采样时间2分钟，雨季测量周期（5.

月30日一9月30日）为20分钟，非汛期测量周期为15天。

在线监测要设置预警显示，浸润线埋深小于正常运行埋深时，灯

光变色报警；浸润线埋深小于洪水运行埋深时一，警铃报警。堆积坡比

为1:4时，埋深调整系数为1.5；堆积坡比为1:5时，埋深调整系数为

1.2o浸润线控制参数见表5-1。

（3）库水位监测

在线监测设备供应与安装单位必须按设计的正常运行水位、洪水

控制位及洪水上升幅度进行调试。

采样时间2分钟，雨季测量