尾矿坝基础知识

尾矿坝基础知识

【条文】

3.6尾矿坝

挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，常泛指尾矿库初期坝

和堆积坝的总体。

【释义与知识】

为了减少尾矿坝的建设投资，大、中型尾矿坝通常都是

用当地土石料建一个较矮的坝用以短时期贮存尾矿。堆满

后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体。前者称初期坝,

后者称后期坝（又称尾矿堆积坝）。对于地形不能满足尾矿

堆坝要求的小库，或尾矿颗粒太细无法利用尾矿堆坝者，只

好采用类似水库（无后期坝）的坝型作尾矿坝。习惯称之为一

次建坝，或称挡水式尾矿坝。

【条文】

3.7初期坝

基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝。

【释义与知识】

1.初期坝的类型初期坝可分为不透水坝和透水坝。

不透水初期坝一用透水性较小的材料筑成的初期坝。因其透

水性远小于库内尾矿的透水性，不利于库内沉积尾矿的排水

固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从初期坝坝顶以上的尾矿

堆积坝坝坡逸出，造成坝面沼泽化，不利于后期坝坝体的稳

定。这种坝型适用于挡水式尾矿坝或尾矿堆坝不高的尾矿

坝。

透水初期坝一一用透水性较好的材料筑成的初期坝。因

其透水性大于库内沉积尾矿，有利于后期坝的排水固结，并

可降低坝体浸润线，提高坝体的稳定性。它是比较合理的初

期坝坝型。

2.初期坝的坝型及其特点

(1)均质土坝用粘土、粉质粘土或风化土料筑成的坝,

如图2-7所示，它像水坝一样，属典型的不透水坝型。在

坝的外坡脚往往设有毛石堆成的排水棱体，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。在早期或缺少石材地区应用较多。

若在均质土坝内坡面和坝底面铺筑可靠的排渗层，如图

2-8所示，使尾矿堆积坝内的渗水通过此排渗层排到坝外。

这样，便成了适用于后期尾矿堆坝要求的透水土坝。

(2)透水堆石坝用堆石堆筑成的坝，如图2—9所示。

在坝的上游坡面用天然反滤料或土工布铺设反滤层，防止尾

砂流失。该坝型能有效地降低后期坝的浸润线。由于它对后

期坝的稳定有利，且施工简便，成为20世纪60年代以后广

泛采用的初期坝型。

(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。当质量较好的石料数量不足时，也可采用一部分

较差的砂石料来筑坝。即将质量较好石料铺筑在坝体底部及

上游坡一侧(浸水饱和部位)，而将质量较差的砂石料铺筑

在坝体的次要部位，如图2—10所示。

(4)废石坝用采矿场剥离的废石所筑的坝。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；另一种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，下游坝坡为废石的自

然安息角，为安全计，坝顶宽度较大，如图2—H所示。在

上游坡面应设置砂砾料或土工布做成的反滤层，以防止坝体

土颗粒透过堆石而流失。

(5)砌石坝用块石或条石砌成的坝，分干砌石坝和浆

砌石坝两种。这种坝型的坝体强度较高，坝坡可做得比较陡,

能节省筑坝材料，但造价较高。可用于高度不大的尾矿坝，

但对坝基的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，导致坝体产生裂缝。

(6)混凝土坝用混凝土浇筑成的坝。这种坝整体性好,

强度高，因而坝坡可做得很陡，筑坝工程量比其他坝型都小,

但工程造价高，对坝基条件要求高，采用者比较少。

【条文】

3.8堆积坝

生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的

坝。

【释义与知识】

选矿厂投产后，在初期坝坝顶敷设放矿主管和放矿支管

向库内排放尾矿，排满后再用尾砂筑成小子坝，用以形成新

的库容。将放矿主管和放矿支管移升到子坝顶，继续向库内

排放尾矿，如此循环，逐渐加高坝体。子坝连同尾矿沉积体

统称为后期坝（也称尾矿堆积坝）。称它为坝，实质上是尾矿

沉积体，这种水力充填沉积的砂性土边坡稳定性能较差。大、

中型尾矿堆积坝最终的高度往往比初期坝高得多，是尾矿坝

的主体部分。堆积坝一旦失稳，灾害惨重，所以如何确保堆

积坝的安全历来是设计和生产部门十分重视的一项工作，也

是安全生产管理和安全监督管理工作的重点之一。

尾矿堆积坝的筑坝方式有上游式、中线式、下游式和浓

缩锥式等类型。

【条文】

3.9上游式（尾矿筑坝法）

在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。

【释义与知识】

上游式筑坝的特点是子坝中心线位置不断向初期坝上

游方向移升，坝体由流动的矿浆水力充填沉积而成，如图2

-12所示。该坝型受排矿方式的影响，往往含细粒夹层较多,

渗透性能较差，浸润线位置较高，故坝体稳定性较差。但它

具有筑坝工艺简单，管理方便，运营费用较低等突出优点，

所以国内外均普遍采用。

图2-12上游式尾矿坝

【条文】

3.10中线式（尾矿筑坝法）

在初期坝轴线处用旋流分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方

式。

【释义与知识】

中线式尾矿筑坝工艺用水力旋流器将尾矿分级，溢流部

分（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积，底流部分（粗粒尾

矿）排向初期坝下游方向沉积。在堆积过程中保持坝顶中心

线位置始终不变，如图2—13所示。其优缺点介于上游式与

下游式之间。

此外，还有的尾矿坝，在加高增容时为增加坝体稳定性,

将原来采用的上游法筑坝改为中线法筑坝，称作改良式中线

法筑坝。山西峨口铁矿尾矿坝采用此法筑坝。

【条文】

3.11下游式（尾矿筑坝法）在初期坝下游方向用旋流

分级粗尾砂冲积尾矿的筑坝方式。

【释义与知识】

下游式尾矿筑坝用水力旋流器将尾矿分级，溢流部分

（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积，底流部分（粗粒尾矿）

排向初期坝下游方向沉积。其特点是子坝中心线位置不断向

初期坝下游方向移升，如图2—14所示。由于坝体尾矿颗粒

粗，抗剪强度高，渗透性能较好，浸润线位置较低，故坝体

稳定性较好。但管理复杂，且只适用于颗粒较粗的原尾矿，

又要有比较狭窄的坝址地形条件。国外使用较多，国内使用

较少。

关于浓缩锥式筑坝法是将尾矿浆浓缩至75%左右在尾

矿库内集中放矿，尾矿按照强迫沉降规律（不出现自然分级）

呈锥形体状堆积，周边建有很低的围堤，拦截析出的尾矿水

和雨水，排出库外。此种尾矿库具有较高的安全性，但占地

面积大，，管理复杂，国外仍处于摸索试验阶段，尚未推广。

此外，有些尾矿库在使用过程中，其周围需在多处陆续

建坝。通常将坝基标高最低处也是最先建的坝称作主坝，后

建的称作1号副坝、2号副坝等等。副坝的类型及筑坝要求

与主坝相同。较矮的副坝可采用挡水式坝型，无需堆积坝；

较高的副坝可采用既有初期坝，又有堆积坝的坝型。必须提

醒：有堆积坝者应适当提前在坝前放矿，为堆积坝创造堆坝

的条件。

【条文】

3.12沉积滩

水力冲积尾矿形成的沉积体表层，常指露出水面部分。

3.13滩顶沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积滩的

最高点。

【释义与知识】

通常说坝顶很容易理解为子坝顶，而子坝由松散尾砂堆

成，一般是不能拦挡洪水的，在评价安全超高和安全滩长时

自然也不能以子坝顶作依据。为此，现行的《选矿厂尾矿设

施设计规范（ZBJ1—90）》首次引进了滩顶的概念，用滩顶

代替坝顶较为确切。

也就是说，坝顶一般是指滩顶，而不是指子坝顶。从图

2-15中可以看出，滩顶和子坝顶二者在一般情况下是有区

别的。在防洪安全检查时，或事故分析时是不能通用的。只

有在滩顶达到子坝顶时，二者才是一致的。

【条文】

3.14滩长

由滩顶至库内水边线的水平距离。

3.15最小干滩长度

设计洪水位时的干滩长度。

3.16安全超高

尾矿坝沉积滩顶至设计洪水位的高差。

3.17最小安全超高

规定的安全超高最小允许值。

【释义与知识】

必须提醒一点：《选矿厂尾矿设施设计规范(ZBJ—90)》

规定的安全超高最小允许值(见《尾矿库安全技术规程》

5.3.9条的表3只限用于设计控制标准，而设计文件规定的

最小安全超高值是根据坝体稳定和防洪计算确定的，有可能

大于规范规定值，后者才是生产单位必须遵循的防洪控制依

据。

【条文】

3.18坝高

对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底

的高差；对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处坝

底的高差。

3.19总坝高

与总库容相对应的最终堆积标高时的坝高。

3.20堆坝高度或堆积高度

尾矿堆积坝坝顶与初期坝坝顶的高差。

【释义与知识】

坝高、堆坝高度的意义如图2—16和图2—17所示。

【条文】

3.21尾矿库挡水坝

长期或较长期挡水的尾矿坝，包括不用尾矿堆坝的主坝

及尾矿库侧、后部的副坝。

【释义与知识】

有的尾矿库采用坝后放矿，细尾矿及尾矿水集中在坝

前，要求建造挡水型尾矿坝。有的尾矿库受地形条件限制，

需建造一座或若干座副坝，凡直接挡水者，应均按挡水坝设

计。

【条文】

3.22尾矿库安全设施

直接影响尾矿库安全的设施，包括初期坝、堆积坝、副

坝、排渗设施、尾矿库排水设施、尾矿库观测设施及其他影

响尾矿库安全的设施。

【释义与知识】

尾矿库安全设施中的初期坝、堆积坝、副坝等已在本节

作了介绍，尾矿库排水设施和尾矿库观测设施见本章第三节

和第四节。

尾矿库安全设施是尾矿库安全设施设计、审查、安全预

评价、验收安全评价和竣工验收的重点。

【条文】

3.23尾矿工

指从事尾矿库放矿、筑坝、排洪和排渗设施操作的专职

作业人员。

【释义与知识】

由于尾矿工是从事尾矿库安全设施生产作业的人员，直

接关系尾矿库的安全，故尾矿工属特种作业人员，必须经安

全生产监管部门培训合格并取得特种作业许可证方得上岗。

【条文】

4.1尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容

和坝高分别按表I确定。当两者的等差为一等时，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

下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设

计等别可提高一等。

表1尾矿库等别

甯全库容（V/万

坝高(H/m)

别m3）

—二等库具备提高等别条件者

一不小于10000不小于100

不小于1000、小于不小于60、小于

—

10000100

不小于100＞小于不小于30、小于

100060

1小于100小于30

【释义与知识】

尾矿库的等别从高到低分为五等。设计规范对等别不同

的尾矿库采用的防洪标准和坝体安全系数也是不同的，一等

最高，五等最低。

尾矿库失事造成灾害的大小与库内尾矿量的多少以及

尾矿坝的高低成正比。尾矿库使用的特点是堆存的尾矿量由

少到多，尾矿坝由低到高，在不同使用期失事，造成危害的

严重程度是不同的。因此，同一个尾矿库在整个生产期间根

据库容和坝高划分为不同的等别应是合理的；再者，尾矿库

使用过程中，初期调洪能力较小，后期调洪能力较大，同一

个尾矿库初期按低等别设计，中期及后期逐渐将等别提高，

这样一次建成的排洪构筑物就能适应各使用期的防洪要求，

设计更加经济合理。根据上述原则，我国现行设计规范允许

对同一个尾矿库在生产期间采用不同的尾矿库等别进行设

计。

*为方便引用，此处保留《尾矿库安全技术规程》中的

原表序号不变，全书同。

【条文】

4.2尾矿库构筑物的级别根据尾矿库等别及其重要性

按表2确定。

表2尾矿库构筑物的级别

构筑物的级别

等别主要构次要构临时构

筑物筑物筑物

—*134

234

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

后难以修复的构筑物；次要构筑物指失事后不至造成下

游灾害或对尾矿库安全影响不大并易于修复的构筑物;

临时构筑物指尾矿库施工期临时使用的构筑物。

【释义与知识】

尾矿库构筑物的结构型式（土石坝、堆石坝、混凝土坝、

砖石结构、钢筋混凝土结构、钢结构等）很多，结构设计时,

首先要确定该构筑物的级别，再按各种结构设计规范对不同

级别的构筑物采用不同的安全系数。

第三节尾矿库排洪设施基础知识

本节针对“3.22尾矿库安全设施”中的条文规定进行

释义和相关知识点的扩展。排洪设施是尾矿库必须设置的安

全设施，其功能在于将汇水面积内洪水安全地排至库外，它

的安全性和可靠性直接关系到尾矿库防洪安全。

排洪构筑物的类型及其特点

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。尾矿坝下游坡面的雨水用排水沟排除。排洪

构筑物型式的选择，应根据尾矿库排水量的大小、尾矿库地

形、地质条件、使用要求以及施工条件等因素并经技术经济

比较确定。

1.进水构筑物

进水构筑物的基本型式有排水井、排水斜槽、溢洪道以

及山坡截洪沟等。

排水井是最常用的进水构筑物。有窗口式、框架式、井

圈叠装式和砌块式等型式，如图2—18所示。窗口式排水井

整体性好，堵孔简单，但进水量小，未能充分发挥井筒的作

用。早期应用较多。框架式排水井由现浇梁柱构成框架，用

预制薄拱板逐层加高。框架式排水井结构合理，进水量大，

操作也较简便。从20世纪60年代后期起，广泛采用。叠圈

式和砌块式等型式排水井分别用预制井圈和预制砌块逐层

加高。虽能充分发挥井筒的进水作用，但加高操作要求位置

准确性较高，