尾矿设施尾矿坝设计.docx

尾矿设施尾矿坝设计1.1.1 一般规定5.1.1 尾矿坝筑坝方法应根据尾矿库类型、尾矿粒度、地震设防烈度、气候条件及技术经济等因素综合确定。尾矿坝筑坝根据筑坝材料分为一次建坝和尾矿筑坝，湿式尾矿库的尾矿筑坝法分为上游式尾矿筑坝法、中线式尾矿筑坝法、下游式尾矿筑坝法；干式尾矿库的尾矿筑坝法分为库前式尾矿排矿筑坝法、库周式尾矿排矿筑坝法、库中式尾矿排矿筑坝法、库尾式尾矿排矿筑坝法。5.1.2 尾矿坝坝址的选择应以筑坝工程量小、形成的库容大以及避免滑坡、泥石流等不良工程地质和水文地质条件为原则，并结合筑坝材料来源、施工条件、尾矿库回水、防洪及堆积坝填筑等因素综合确定。5.1.3 尾矿坝总坝高应根据库容需求、地形条件、防洪要求、渗流分析及稳定性分析等因素综合确定，尾矿坝应满足渗流控制和静、动力稳定的要求。5.1.4 坝基处理应满足静、动力稳定，渗透稳定和渗流控制，变形控制等要求，处理的标准与要求应根据工程实际情况确定。遇有下列情况时，应进行专门研究处理：1易产生尾矿渗漏的砂砾石地基；2易液化土、软黏土、冰硬层、永冻层和湿陷性黄土地基；3岩溶地基；4涌泉及矿山井巷、采空区等。5.1.5 初期坝坝型应根据尾矿坝筑坝方式、地震设计烈度等因素综合确定，宜采用当地材料构筑。当地震设计烈度为VTIX度时，应选用抗震性能和渗透稳定性较好且级配良好的土石料筑坝。5.1.6 初期坝、一次建坝的第一期坝坝高的确定应符合下列要求：1能贮存选矿厂投产后6个月以上的尾矿量；2使尾矿水得以澄清；3当初期形成的有效库容使用完时，应满足相应等别尾矿库防洪要求；4投产初期需利用尾矿库调蓄生产用水时，应能贮存所需的调蓄水量；5在冰冻地区应满足冬季放矿的要求；6满足后期堆积坝上升速度的要求；7新建上游式尾矿坝的初期坝坝高与总坝高之比值宜采用1814,并应大于1/8。5.1.7尾矿堆积坝平均堆积外坡比不得陡于1：3。尾矿排矿筑坝过程中，应设置坝坡维护设施，并应尽早形成最终下游坡面及维护设施。最终下游坡面及维护设施应符合下列要求：1设置马道，相邻两级马道的高差不得大于15m,马道宽度不应小于1.5m,有行车要求时，宽度不应小于5m；2采用石料、土石料或土料等进行护坡，采用土石料或土料护坡的应在坡面植草或灌木类植物；3设置排水系统，下游坡与两岸山坡结合处应设置坝肩截水沟；尾矿堆积坝的每级马道内侧或上游式尾矿筑坝的每级子坝下游坡脚处均应设置纵向排水沟，并应在坡面上设置人字沟或竖向排水沟；4设置踏步，沿坝轴线方向踏步间距应不大于500m。5.1.8可行性研究阶段应对改建、扩建尾矿库进行尾矿坝坝体渗流和稳定计算；初步设计阶段应进行尾矿坝坝体渗流和稳定计算。土石坝和采用尾矿筑坝的渗流和稳定计算按本标准第5.5节、5.6节执行，其他类型尾矿坝计算应按相应水工坝的标准执行。5.1.9尾矿坝可采用下列抗震措施提高尾矿坝的抗震性能：1在下游坡坡脚设置土石料压坡；2放缓坝坡；3提高坝体密实度；4降低库内水位或设置排渗设施，降低坝体浸润线。5.1.10采用尾矿堆坝的尾矿库，在运行期应按金属非金属矿山工程通用规范（GB）相关要求开展尾矿坝全面安全性复核工作，尾矿坝全面安全性复核应符合下列规定：1复核范围应包括现状至尾矿库终期；2应对入库尾矿性质与设计进行对比分析；3应全面分析运行过程中的监测数据；4渗流和稳定计算应满足本标准第5.5节、5.6节相关要求；5需要调整控制水位及湿式尾矿库干滩坡度或干式尾矿库顶面坡度的，应重新进行调洪演算；6应复核坝体控制浸润线埋深：7应确定后期的处理措施并给出相应的运行控制参数。5.2湿式堆存尾矿坝1.1.1I一般规定5.2.1 湿式尾矿库的筑坝方法应根据库容需求、尾矿特性、地形条件、抗震设防烈度等因素综合确定，并应符合下列要求：1抗震设防烈度为8度9度的宜采用中线式尾矿筑坝法、下游式尾矿筑坝法或一次建坝，当采用上游式尾矿筑坝法时应采取抗震措施，抗震设防烈度为9度时，上游式尾矿筑坝法堆坝高度不得高于30m：2入库尾矿颗粒d<0.074mm含量大于85%或d<0.005mm含量大于15%时，宜采用中线式尾矿筑坝法、下游式尾矿筑坝法或一次建坝。当采用上游式尾矿筑坝法时，应进行尾矿堆坝试验研究。5.2.2 尾矿坝应有防止放矿直接冲刷坝体上游坡面的措施。1.1.211上游式尾矿坝5.2.3 初期坝宜采用透水坝型，当采用不透水坝型时，应采取可靠的坝体排渗方式。5.2.4 尾矿堆积坝及子坝筑坝方式应根据入库尾矿的粒度、浓度及坝体上升速度等因素综合确定，并应符合下列要求：1当入库尾矿为中、粗尾矿且尾矿浆体重量浓度不超过35%时，可采用直接冲积筑坝法筑坝；2入库尾矿浆体重量浓度超过35%时，应进行尾矿堆坝试验研究；3子坝高度、坝顶宽度等应满足生产放矿、交通和巡检等需求，宜采用尾矿堆筑，也可采用土石料堆筑。5.2.5 尾矿堆积坝沉积滩和库内水位应符合下列规定：1滩顶与设计洪水位的高差，应符合表5.2.5的最小安全超高值的规定；2滩顶至设计洪水位水边线的距离，应符合表525的最小干滩长度值的规定；3滩顶与正常生产水位的高差，应不小于表5.2.5的最小安全超高值与地震沉降值、地震壅浪高度之和。地震壅浪高度应按现行国家标准水工建筑物抗震设计标准GB51247的有关规定执行。表525上游式尾矿坝最小安全超高与最小干滩长度（m）坝的级别12345最小安全超高1.51.00.70.50.4最小干滩长度150100705040注：13级及3级以下的尾矿坝经渗流稳定论证安全时，表内最小干滩长度最多可减少30%：2最小干滩长度尚应符合构筑物抗震设计规范GB50191的有关规定。1.1.3 m中线式及下游式尾矿坝5.2.6 中线式及下游式尾矿坝应设置初期坝和拦砂坝,在初期坝与拦砂坝之间的坝基范围内应设排渗设施，并应符合下列要求：1初期坝宜采用不透水坝型，坝高除应符合本标准第5.1.6条规定外，尚应满足初期堆坝尾矿量与库内堆存尾矿量平衡的要求；2在堆积坝最终外坡脚处应设拦砂坝，初期坝与堆积坝最终外坡脚之间可根据需要设置临时拦砂坝。拦砂坝应采用透水坝型，坝而可根据实际需要确定：3坝基范围内排渗设施可采用褥垫、盲沟等，其断面尺寸应满足排出渗水的要求。5.2.7 筑坝尾矿粒度应结合全尾矿粒度、筑坝需要粗砂产率及分级设备性能综合确定。当筑坝尾矿较富裕时，筑坝尾矿粒度宜选择dK).074mm颗粒含量不少于75%,d002mm颗粒含量不大于10%；当筑坝尾矿粒度不满足以上要求时，应进行筑坝试验研究。5.2.8 尾矿坝坝顶宽度应满足分级设备、管道安装及交通的需要，尾矿堆积坝坝顶宽度不宜小于20mo5.2.9 尾矿堆积坝每级坝体高度应结合入库尾矿粒度、筑坝尾矿粒度、地形条件，通过砂量平衡计算确定。砂量平衡计算应符合下列要求：1应对尾矿库全部运行期内各坝高的筑坝尾矿量与库内堆存尾矿量进行平衡计算；2坝顶上升速度应满足库内沉积滩面的上升速度和防洪安全的需要，并由此确定各阶段需要的粗砂产率；3初期坝砂量平衡计算应预留足够的分级设备调试时间，预留设备调试时间不宜小于1个月；4筑坝尾砂量无法满足要求时，不足部分可采用废石、砂石堆筑。5.2.10 尾矿堆积坝宜采用水力旋流器分级后的粗尾砂堆筑，分级系统最终成品粗砂的产率宜不少于各堆坝阶段需要的最大粗砂产率的1.2倍,设备选型及布置按本标准第12.2节相关要求执行。5.2.11 当采用旋流器底流尾矿直接充填筑坝时，可调整底流尾矿浆的排放浓度，但排放浓度应不小于不分选浓度。5.2.12 尾矿坝坝体、沉积滩及库内水位应符合下列规定：1坝顶外缘至设计洪水位水边线的距离，应符合表5.2.12的规定；2坝顶与设计洪水位的高差，应符合表5.2.5的最小安全超高值的规定;3滩顶与正常生产水位的高差，应符合本标准第5.2.5条第3款的规定。表5212下游式、中线式尾矿坝最小干滩长度（m）坝的级别12345最小干滩长度10070503525注，地震区的最小干滩长度还应符合构筑物抗震设计规范GB50191的有关规定。5.3干式堆存尾矿坝1.1.4I一般规定5.3.1 干式堆存尾矿坝的筑坝方法应根据项目所在地的水文、气象、地形、地质条件，以及尾矿运输与尾矿库的防洪要求选择。年降雨量均值超过80Omm或年最大24h降雨量均值超过65mm的地区不应采用库尾式尾矿排矿筑坝法、库中式尾矿排矿筑坝法。5.3.2 尾矿堆存前应进行脱水处理，脱水后的含水率应满足干式运输、排矿及碾压要求，无黏性、少黏性尾矿含水率不应大于22%,黏性尾矿含水率不应大于塑限。脱水设备的选择及布置按本标准第12.2节相关要求执行。5.3.3 正常运行时，库区不应积存雨水，汛期入库雨水应在72h内排出库外。5.3.4 应对不良气候条件可能导致尾矿库运行的不利影响采取防范措施，防范措施可采取覆盖、截水、防雨、防冻、晾晒、临时堆存等。5.3.5 当库内有泉水或常年流水时，应设盲沟、导水管或其他设施将水排出库外。1.1.511干式尾矿的运输、平整和压实5.3.6 干式尾矿宜采用带式输送机或汽车运输,运输方式应根据运输距离、设计入库尾矿量、排矿筑坝方式及尾矿库地形条件等因素综合确定，宜满足将尾矿均匀排放在整个库区的需要。5.3.7 采用汽车运输和排放尾矿时，运输车辆应留有备用率。5.3.8 尾矿运输道路设计应符合现行国家标准厂矿道路设计规范GBJ22和不同坝高时尾矿运输及库内多点布料要求。5.3.9 采用带式输送机运送和排放尾矿时，其规格及数量应根据排矿量计算确定，并应符合下列要求：1卸料段宜设移动式带式输送机或堆料机，皮带末端的富度应满足机械作业安全高度的要求：2带式输送机应设检修、维护通道，寒冷地区应采取防冻措施。5.3.10 库外运输应采取防扬尘、防遗洒、防滑、防冻等安全、环保措施。5.3.11 进入库内的尾矿可采用自卸汽车、装载机、挖掘机和推土机等工程机械倒运、推平；碾压机械应根据尾矿性质及碾压要求确定，碾压参数应通过试验确定。5.3.12 尾矿排矿筑坝应自下而上边排矿边摊平、碾压，并应符合下列要求：1堆积体顶面应保持基本平整，坡向、坡度应满足正常排矿作业、防洪及排水要求，并坡向尾矿库的排水方向，不得出现反坡；2影响堆积坝最终外边坡稳定区域的压实度不应小于0.92,其他区域压实度可适当降低，但压实后堆积体表面应满足后续排矿作业要求；3尾矿推进碾压作业方式应根据排放区域确定，影响堆积坝最终外边坡稳定的区域应采用分层碾压排放作业，其他区域可采用推进碾压排放作业；4采用分层碾压排放作业的，无黏性、少黏性尾矿分层厚度不得超过08m,黏性尾矿分层厚度不得超过0.5m;5尾矿排矿筑坝期间应设置台阶，分层碾压排放作业的台阶高度不应超过Iom,台阶宽度不应小于1.5m,有行车要求时不应小于5m。推进碾压排放作业的台阶高度不应超过5m,台阶宽度不应小于5m：6台阶的坡比应满足稳定要求。5.3.13 设计中应提出尾矿堆存和碾压等物理力学试验相关要求。.6m库前式及库周式尾矿坝5.3.14 库前式、库周式尾矿坝应设置初期坝，初期坝宜采用透水坝型，当采用不透水坝型时，应采取可靠的坝体排渗方式。5.3.15 库前式尾矿坝应自坝前向库内推进，始终保持坝前高、库尾低；库周式尾矿坝应自库周向库中间推进，始终保持库周高、库中低。5.3.16 顶面应坡向库内方向，坡度应根据防洪要求确定，宜选择1%5%。库区最低点应设置在排水设施入水口处,排水设施附近应均匀排放尾矿,上表面应低于排水设施封堵堰顶，距离封堵堰顶高差宜选为0.5m1m。5.3.17 尾矿堆积坝防洪宽度应符合表5.3.17最小防洪宽度的规定；坝顶顶标高与设计洪水位的高差应符合表5.2.5最小安全超高值的规定。表5317干式尾矿库尾矿坝最小防洪宽度（m）坝的级别12345最小防洪宽度100705035251.1.7IV库尾式及库中式尾矿坝1.1.18 库区下游或周边应设拦砂坝，可根据需要设置临时拦砂坝。拦砂坝形成的有效库容应满足储存一次洪水冲刷挟带的尾矿量,尾矿量可由现场调查或按本标准附录D计算确定。1.1.19 库尾、库中式尾矿坝应自库尾或库中向库前或库周、自下而上分层排矿并碾压，分层碾压顶面应坡向拦砂坝，坡度应保持1%2%。5.4 一次建坝5.4.1 一次建坝尾矿坝可按挡水坝设计或非挡水坝设计，挡水坝应采用不透水坝型，可选择土石坝、混凝土坝或浆砌石坝等。5.4.2 挡水坝坝顶和库内水位应符合下列要求：1坝顶与设计洪水位的高差，不应小于表5.2.5的最小安全超高值、最大风壅水面高度和最大波浪爬高之和。最大风壅水面高度和最大波浪爬高可按现行国家标准水工建筑物荷载标准GBZT51394的有关规定执行；2湿式尾矿库采用土石坝时,坝顶与正常生产水位的高差应不小于表5.2.5的最小安全超高值和地震沉降值、地震壅浪高度、最大风壅水面高度及最大波浪爬高之和。地震壅浪高度确定应符合现行国家标准水工建筑物抗震设计标准GB51247的有关规定；3当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求，但设计洪水位不得超过坝顶。5.4.3 非挡水坝应对坝前尾矿排放和库内水位进行控制，并应符合下列要求：1干滩长度或防洪宽度应根据防洪、渗流及稳定计算确定，设计洪水位不得超过滩顶或坝前尾矿堆存的顶标高;2当干滩长度或防洪宽度满足本标准第5.2.12条、5317条的规定，安全超高和库内水位应分别按本标准第5.2.12条、5.3.17条要求控制，否则坝顶和库内水位应满足本标准第5.4.4 条规定。5.4.5 一次建坝尾矿坝应根据尾矿库等别、使用时间、使用年限及尾矿坝工程量、料源等因素综合确定建设计划，使用年限长或筑坝工程量大时，宜采用分期建设。分期建设尾矿坝各期坝均应满足渗流和稳定的要求，每期坝的筑坝高度应根据各时段入库尾矿量、防洪要求及施工需要确定。5.5 渗流计算及渗流控制5.5.1 尾矿坝应进行渗流计算，渗流计算应分析放矿、雨水等因素对尾矿坝浸润线的影响；湿式尾矿库1、2级尾矿坝的渗流应按三维数值模拟计算或物理模型试验确定。5.5.2 尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深除满足坝坡抗滑稳定的条件外，尚应满足表5.5.3 的要求。表5.5.2尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深(m)堆积坝高度HH>150150>H100100>H>6060>H>30H<30浸润线最小埋深1088664422注：1堆积坝高度应按各垂直坝轴线剖面所在位置分别取值;2位于初期坝坝段的堆积坝高度按堆积高度取值，位于其余坝段的堆积坝高度按尾矿堆积坝坝顶叮坡脚的高差取值：3任意高度堆积坝的浸涧线最小埋深可用线性插值法确定。5.5.4 尾矿堆积坝宜采用拟合法确定各使用期及各运行条件下的临界浸润线，并应结合表5.5.5 的要求确定控制浸润线。加高扩容尾矿库改建、扩建项目的尾矿堆积坝控制浸润线埋深应不小于通过计算确定的控制浸润线的1.2倍。5.5.6 尾矿坝的渗流控制措施应确保浸润线低于控制浸润线。渗流控制措施应结合坝的级别、坝体稳定计算和抗震构造等要求综合分析确定，渗流控制措施可采用选择合适的初期坝坝型、降低库内水位及设置排渗设施等，排渗设施设计应按本标准第6.2节相关要求执行。5.6 稳定计算5.6.1 初期坝与堆积坝的抗滑稳定性应根据坝体材料及坝基的物理力学性质经计算确定。5.6.2 坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法，计算方法应优先采用简化毕肖普法，也可采用瑞典圆弧法；对于土工材料防渗层影响坝坡抗滑稳定或坝基内有软弱夹层等情况，应采用摩根斯坦-普赖斯等非圆弧类方法进行校核。5.6.3 稳定计算典型断面应包括下列内容：1最大坝高断面；2两岸岸坡坝段的代表性断面；3地形地质条件差异较大的代表性断面。5.6.4 计算断面材料概化分区应符合下列要求：1新建尾矿库尾矿堆积坝应根据筑坝方法、入库尾矿粒度和尾矿的固结度进行概化分区；2改建、扩建及安全性复核的尾矿库，尾矿堆积坝应根据勘察资料进行概化分区；3坝体、坝基内抗剪强度指标及其他性能相近的材料可概化合并为一个分区，相差明显的材料不应进行概化合并，软弱夹层应单独分区；4概化分区应能反映土工材料防渗层对坝体稳定产生的不利影响。5.6.5 尾矿坝坝体材料和坝基土的抗剪强度指标，应根据强度计算方法与土的类别按表5.6.6 确定。表565土的抗剪强度指标试验方法强度计算方法土的类别试验仪器试验方法及代号强度指标试样及试验起始状态总应力法砂性三轴仪固结不排水剪(CU)%，cu试样黏性和粉性土应使用原状样：砂性土可用重塑样。试验起始状态：含水量和密度应与现场一致；浸润线和水位以下应预先饱和；固结应力应与实际应力相符。粉性直剪仪固结快剪(CQ)三轴仪固结不排水剪(CU)黏性直剪仪固结快剪(CQ)三轴仪固结不排水剪(CU)有效应力法砂性直剪仪慢剪C»三轴仪固结排水剪(CD)粉性直剪仪慢剪三轴仪固结不排水测孔压(前)或固结排水剪(CD)黏性三轴仪固结不排水测孔压(丽)注；1软弱黏(粉)性土的总应力抗剪强度指标，应采用不固结不排水剪试验方法确定;2采用十字板原位试验确定软弱黏(粉)性土抗剪强度指标时，应根据土的塑性指数进行修正。5.6.7 新建尾矿库尾矿堆积坝各分区的物理力学性质指标，可按试验、类似尾矿坝的勘察资料或按本标准附录E确定，地基的物理力学性质指标应按勘察资料确定。改建、扩建及安全性复核尾矿库的物理力学性质指标应按勘察资料确定。5.6.8 坝坡抗滑稳定的安全系数不应小于表5.6.7规定的数值，各运行条件孔隙压力应按渗流计算结果确定，特殊运行条件是指正常运行条件遇地震。表567坝坡抗滑稳定最小安全系数计算方法运行条件坝的级别1234、5简化毕肖普法及其他计及条块间作用力方法正常运行1.501.351.301.25洪水运行1.301.251.201.15特殊运行1.201.151.151.10瑞典圆弧法正常运行1.301.251.201.15洪水运行1.201.151.101.05特殊运行1.101.051.051.055.6.9 各工程抗震设防类别尾矿坝抗震计算应符合下列规定：1各类设防尾矿坝均应进行抗震稳定性分析，抗震稳定性分析应采用拟静力法。甲乙类设防及丙类设防抗震液化分析结果不利时，还应采用时程法进行抗震稳定性分析；2甲乙丙类设防应进行抗震液化分析，丁类设防可不进行抗震液化分析。甲乙类设防应采用时程法进行抗震液化分析，丙类设防可采用简化分析方法进行抗震液化分析；3甲乙类设防及丙类设防当抗震液化分析结果不利时，应进行抗震永久变形分析；4地震液化对尾矿坝稳定产生不利影响时，应计算震后坝体的抗滑稳定性；5甲乙类设防应进行专门的动力抗震计算，动力抗震计算包括抗震液化分析、抗震稳定性分析和抗震永久变形分析；6采用时程法进行抗震稳定性分析时，宜根据滑动面的位置、深度、范围及稳定指标超限时间和程度等，综合判断坝坡的抗滑稳定性。5.6.9采用时程法进行抗震分析时应符合下列要求：1宜采用非线性应力应变关系计算坝体震前的初始应力状态；2宜采用等效线性或非线性时程分析方法计算地震应力和地震加速度反应；3宜采用室内动力试验方法确定数值模拟计算的本构模型参数；4无液化或无明显强度损失的坝体，可采用刚体滑动法计算地震产生的永久变形；5至少应选取2套人工拟合地震加速度时程和1套类似场地及地震地质环境的实测地震加速度记录；6场地设计反应谱为人工拟合地震加速度时程的目标谱，加速度时程的持续时间可按表5.6.9确定。表5.6.9人工拟合地震加速度时程的持续时间潜在震源震级6.06.57.07.58.0持续时间IOS2010-25153025753545