云南省礦山作業(yè)安全生產培訓：尾礦庫基礎知識
尾礦庫基礎知識
一、尾礦堆存方式
金屬礦山、非金屬礦山開采出的礦石，經選礦廠選出有價值的精礦后剩余的“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行處理統(tǒng)稱尾礦處置。我國每年會排放大量的尾礦，如果處置不當，將造成重大的安全事故和嚴重的環(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地內的處置方式，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，濕排法工藝簡單、管理方便、運營成本低，在我國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、地勢較為平緩的丘陵地區(qū)。干式堆存主要用于因尾礦粒度細而無法堆壩，或尾礦含有氰化物、重金屬等有害物質的礦山，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堆存。這種堆存方式的尾礦漿濃度（即質量濃度，下同）一般低于35%，尾礦能夠自然分級，分級效果一般較好。低濃度堆存是新中國成立以來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濃密機濃縮后再送到尾礦庫堆存。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，但分級效果一般。高濃度堆存方式能夠節(jié)約水資源，降低能耗，在我國的礦山工程中應用也比較多。
（三）膏體堆存
膏體堆存是指將選礦廠排出的尾礦漿經深錐濃密機濃縮成膏體后再輸送到尾礦庫堆存。膏體堆存的濃度范圍一般為65% -75%，尾礦不會自然分級，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)，在國外礦山工程中應用較多，在我國只在少數(shù)幾個礦山中得到應用。
（四）干式堆存
干式堆存是指將選礦廠排出的尾礦漿經濃縮、壓濾或過濾后用汽車、輸送帶等設備送到尾礦庫堆存。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用較高，在我國黃金礦山工程中應用較多。
二、尾礦庫的選擇
尾礦庫是用以貯存金屬、非金屬礦山礦石選別后排出尾礦的場所。選礦廠必須有尾礦設施，嚴禁任意排放尾礦。
（一）尾礦庫類型
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。尾礦庫通常有以下幾種類型。
1.山谷型尾礦庫
山谷型尾礦庫是在山谷谷口處筑壩形成的尾礦庫，如圖4-1所示。我國現(xiàn)有的大中型尾礦庫大多屬于這種類型。山谷型尾礦庫的特點是初期壩壩高相對較低，壩長較短，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，庫區(qū)縱深較長，干灘長度和澄清距離易滿足工藝與安全要求。
2.傍山型尾礦庫
傍山型尾礦庫是在山坡腳下依山筑壩圍成的尾礦庫，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。傍山型尾礦庫的特點是初期壩較長，初期壩和后期尾礦堆積壩工程量都較大，匯水面積較小，但調洪能力較低，庫區(qū)縱深較短，干灘長度和澄清距離通常會受到限制，堆積壩高度較低，庫容一般較小。
3.平地型尾礦庫
平地型尾礦庫是在平緩地形上采取周邊筑壩圍成的尾礦庫。平原和沙漠戈壁地區(qū)常采用這類尾礦庫，例如金川、包鋼和山東省一些金礦的尾礦庫。平地型尾礦庫的特點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，排洪構筑物相對較小。
4.截河型尾礦庫
截河型尾礦庫是截取一段河床，在其上、下游兩端分別筑壩形成的尾礦庫，如圖4-4 所示。截河型尾礦庫的特點是庫區(qū)匯水面積不大，但尾礦庫上游的匯水面積通常很大，庫內和庫上游都要設置排洪系統(tǒng)，配置較復雜，尾礦庫上游排洪壓力大，因此國內采用不多。
（二）尾礦庫選址原則
尾礦庫庫址的選擇在很大程度上決定尾礦設施基建費、運營費及運行管理復雜程度。尾礦庫選址應在滿足法律法規(guī)要求和符合下列原則的前提下，經多方案技術經濟比較綜合確定。
1.禁止修建尾礦庫的地區(qū)
風景名勝區(qū)、自然保護區(qū)、飲用水源保護區(qū)和國家法律禁止的礦產開采區(qū)等區(qū)域內禁止修建尾礦庫。
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、水產基地和大型居民區(qū)上游。
（2）不宜位于居民集中區(qū)主導風向的上風側。
（3）應不占或少占農田，并應不遷或少遷居民。
（4）不宜位于有開采價值的礦床上面。
（5）匯水面積應小，并應有足夠的庫容。
（6）上游式濕排尾礦庫應有足夠的初、終期庫長。
（7）筑壩工程量應小，生產管理應方便。
（8）應避開地質構造復雜、不良地質現(xiàn)象嚴重區(qū)域。
（9）尾礦輸送距離應短，宜能自流或揚程小。
（10）在同一溝谷內建設兩座或兩座以上尾礦庫時，后建庫設計時應充分論證各尾礦庫之間的相互關系與影響，尤其需論證上游尾礦庫排洪和潰壩對下游尾礦庫的影響。
（11）廢棄的露天采坑及凹地儲存尾礦時，應進行安全性專項論證露天采坑下部有采礦活動時，不宜儲存尾礦。
（三）尾礦庫的重要性
1.尾礦庫是礦山維持正常生產的重要設施
礦山生產每年排放大量的尾礦，尾礦庫是堆存尾礦、維持礦山正常運行不可或缺的重要生產設施。
2.尾礦庫是重要的安全設施
由于尾礦庫庫容的數(shù)量級都較大，且尾礦極易被洪水和尾礦水沖走形成人造泥石流，所以尾礦庫內的尾礦和尾礦水是重大的危險源。尾礦堆存量越大，堆積高度越高，潛在的危害性越大。在長達十多年甚至數(shù)十年的時間里，各種自然的和人為的不利因素都會直接威脅尾礦庫的安全。尾礦庫一旦失事，通常會使下游人民的生命財產遭受嚴重損失。尾礦庫必須具有保障自身安全的設施，尾礦壩和排洪設施是保障尾礦庫安全最重要的設施。
3.尾礦庫是重要的環(huán)保設施
尾礦庫堆存的含有選礦藥劑、重金屬等有害物質的尾礦和尾礦水都是重要的污染物，如果不能妥善處置，會對尾礦庫周圍環(huán)境造成嚴重的污染。尾礦庫是保證尾礦和尾礦水不外排、不外泄的重要環(huán)保設施。
4.尾礦庫是寶貴的資源庫
受選礦技術的限制，尾礦中仍賦存多種有用的礦產資源。隨著技術進步和礦產資源逐漸減少，很多尾礦庫具有回采的價值。目前，已開始對一些幾十年前的尾礦庫進行回采，重新回選礦廠選別有用的礦產資源�，F(xiàn)在，很多研究機構致力于研究尾礦的重選和綜合利用，并且在關鍵技術方面取得了可喜的成果。由此可見，尾礦庫還是一個重要的資源庫，應妥善管理，以備后用。
三、尾礦庫術語和定義
（一）設施類
1.尾礦設施
尾礦設施是指用于尾礦堆存處置的全部工藝設施，通常包括尾礦濃縮脫水設施、尾礦分級設施、尾礦輸送泵站及管線、尾礦壩、副壩、尾礦庫防洪排洪設施、尾礦庫防滲設施、尾礦壩排滲設施、尾礦庫回水泵站及管線、截滲壩、滲水回收泵站、安全監(jiān)測設施、通行道路、通信設施和輔助設施等。
2.尾礦庫設施
尾礦庫設施是指尾礦庫區(qū)內的尾礦堆存、安全防控及污染防控設施，一般包括初期壩、尾礦堆積壩、副壩、尾礦庫防洪排洪設施、尾礦庫防滲設施、尾礦壩排滲設施、截滲壩、滲水回收泵站、安全監(jiān)測設施、通行道路、通信設施和輔助設施等。
3.尾礦庫安全設施
尾礦庫安全設施是指用于保證尾礦庫安全運行的設施，主要包括尾礦壩、尾礦庫防洪排洪設施、尾礦壩排滲設施、安全監(jiān)測設施、通行道路和通信設施等。
（二）庫容類
1.全庫容
全庫容是指壩頂標高平面以下、庫底面以上所圍成的空間的容積（不含非尾礦構筑的壩體體積）。全庫容包括有效庫容V、和調蓄庫容兩部分，調蓄庫容又可分為空余庫容VC、調洪庫容V-和蓄水庫容Vx。
2.有效庫容
有效庫容是指沉積灘面以下、庫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VY。
3.調洪庫容
調洪庫容是指正常水位以上、設計洪水位以下可蓄積洪水的容積，即圖4-6中的。
4.總庫容
總庫容是指設計最終壩頂標高時的全庫容。
（三）尾礦壩類
1.尾礦壩
尾礦壩是指攔擋尾礦和水的尾礦庫外圍構筑物。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過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
總壩高是指設計最終堆積標高時的壩高。
7.沉積灘
沉積灘是指水力沖積尾礦形成的沉積體表層，按庫內集水區(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.正常生產水位
正常生產水位是指在用尾礦庫內能滿足生產回水和排放要求的水位，即圖4-6中的LI。
10.干灘長度
干灘長度是指庫內水邊線至灘頂?shù)乃骄嚯x，即圖4-6中的Lr。
11.調洪高度
調洪高度是指正常泄洪起始水位與設計洪水位的高差，即圖4-6中的ht。
12.安全超高
尾礦堆積壩安全超高為灘頂標高與設計洪水位的高差；擋水壩和一次性筑壩尾礦壩安全超高為設計洪水位加最大波浪爬高和最大風壅水面高度之和與壩頂標高的高差，地震區(qū)還應加地震沉降和地震壅浪高度，即圖4-6中的e。
13.庫長
庫長是指由灘頂（初期壩為壩軸線）起，沿垂直壩軸線方向至尾礦庫最遠水邊線的距離。多面堆壩的尾礦庫，庫長則為各處堆壩壩頂至庫內排水口的距離。
14.浸潤線
在壩體橫剖面上穩(wěn)定滲流的頂面線稱浸潤線。
15.臨界浸潤線
臨界浸潤線是指壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)能滿足《尾礦設施設計規(guī)范》（GB50863）和《構筑物抗震設計規(guī)范》（GB50191）要求時的壩體浸潤線。安全系數(shù)規(guī)范規(guī)定值見表4-9。
16.控制浸潤線
控制浸潤線指既滿足臨界浸潤線要求，又滿足尾礦堆積壩下游坡最小埋深浸潤線要求的壩體最高浸潤線。
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
尾礦壩是用來擋尾礦庫庫內尾礦和水的構筑物，其壩型和建造方法較多，國內外還沒有統(tǒng)一的分類標準。根據(jù)目前的實際情況，尾礦壩主要按3種方法進行分類。
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.按建設順序分類
按照尾礦壩壩體的建設順序，尾礦壩分為初期壩和后期壩，初期壩是為滿足初期生產在基建期建設的尾礦壩，常用當?shù)夭牧辖ǔ珊笃趬问且猿跗趬螢榛A進行加高，在生產運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。
