尾礦庫排洪系統重要性及選擇

孫群富（中藍連海設計研究院 江蘇 連云港 222004）

尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業廢渣的場所，大部分以礦漿的狀態排入尾礦庫，再利用排水系統把澄清的水排走，礦渣也會慢慢沉積于尾礦庫內。尾礦庫的排洪系統主要由進水建筑物、泄水建筑物和消能設施銜接所組成。進水建筑物主要是常見的排水豎井和排水斜槽等，其中，排水斜槽又分為拱蓋板斜槽和平蓋板斜槽；泄水建筑物有涵洞、排水隧洞、溢洪道等。尾礦庫排洪系統的主要功能就是控制集水面積之內的洪水，防止洪水產生而導致潰壩事故，同時，尾礦庫排洪系統也能起到回水的作用。

一、尾礦庫排洪系統的重要性

第一，尾礦庫排洪系統不僅能起到回水的作用，而且，其不斷的通過回水降低庫水位，從而提供尾礦庫的利用率，試想，如果沒有排洪系統，尾礦庫只進尾礦漿和雨水，其濃度只有20～30%，尾礦庫的利用率較低，其服務年限大大降低。通過排洪系統不斷的排出澄清尾礦水，降低庫水位，使尾礦砂沉積加速，尾礦濃度不斷提高，單位庫容內堆放的尾礦量不斷增大，提供尾礦庫的利用率。

第二，尾礦庫的排洪系統不僅能起到排出庫區的澄清水和泄洪的作用，還能有效的防止排水泄洪過程中尾砂的泄漏。排洪系統大部分由進水構筑物和排水構筑物組成，進水構筑物的特點是根據尾礦壩堆積的升高，向庫后延長，并不斷提升水平面位置，有效保證澄清水與尾砂之間的距離，避免尾礦砂從排洪系統中泄漏出去。尾礦庫堆積壩的獨特建筑，對尾礦庫的排洪系統的安全性能有十分重要的作用，如果系統出現故障或者排洪泄流能力無法正常發揮其效果，就會對尾礦庫造成嚴重的后果。

二、尾礦庫排洪系統出現故障的影響

1.漫壩潰壩現象

尾礦庫排洪系統出現故障，無法正常運行會造成洪水無法有效的泄流，庫內水位會急劇增高，造成洪水漫出尾礦壩的壩頂，因為洪水的沖擊力很大且受力面如果超出所承載的應力，就會導致尾礦壩出現潰壩的現象，給庫壩下游的人民生命財產帶來災害，并造成嚴重的環保事故。在我國出現潰壩現象的事例也比較多，造成潰壩的原因一方面是尾礦庫的排水系統建設的不夠完善和安全穩定；另一方面就是在雨季沒有及時清理排洪系統入口處的雜物，造成入口堵塞；再者就是后期壩的運行管理問題或者是違規在庫內蓄積洪水等等，潰壩的因素比較多也比較復雜。

2.尾礦壩坡滑坡失穩

在雨水量較高的季節，尾礦庫壩的排洪系統泄流情況不流暢，導致庫內水位一直處于高水位的狀態，尾礦堆積壩內浸潤線不斷升高，洪水從壩坡表面溢出，產生滲透破壞，導致尾礦堆積壩坡失穩。

3.尾礦庫排洪系統尾砂的泄漏

在構筑排洪系統時，施工不到位，造成排水管搭接不良，排水井擋板封堵不夠嚴實，排水斜槽蓋板出現裂痕或損壞等情況，從而導致排洪系統出現尾砂的泄漏，對下游環境造成污染。如果沒有進行及時的處理和維護，隨著時間的推移，泄漏的情況日趨嚴重，會帶來更大危害，致使排洪系統堵塞或者坍塌。

三、排洪系統的類型

1.斜槽-管（或隧洞）排洪系統

斜槽式排洪系統大多用于匯水面積中、小的尾礦庫，其進水的構筑物為斜槽。斜槽按照蓋板類型分為拱蓋板斜槽和平蓋板斜槽。同樣的斜槽凈斷面，拱蓋板斜槽比平蓋板斜槽泄流能力更大。一般情況下都認為拱蓋板斜槽比平蓋板斜槽泄流的能力大，但是有一些工程設計的設計方案和設計形式卻印證了后者。斜槽的封堵施工工序較簡單、易操作。

2.排水井-管（或隧洞）排洪系統

排水井式排洪系統是最常見的尾礦庫排洪方式。這種方式采用鋼筋混凝土結構，根據井的類別可分為窗口式井和框架式井。該種排洪形式排水量大，較大匯水面積的尾礦庫都采用此種方案。該方案的優點是適合較大匯水面積的尾礦庫排洪，其缺點是，由于單個蓋板體積較大，在封堵時必須駕船多人操作，施工時具有較大的危險性。

3.浮船式排洪系統

浮船式排洪系統是在濕法堆場內設置浮船，船上安裝若干臺排水泵，正常回水時開小泵，洪水時開大泵。其優點是節約了井管系統投資，但依賴供電，可靠性差，與現行安全規程有較大的差距，除個別用于特小匯水流域的情況，其他情況下在現在排洪系統中已經較少采用了。

4.溢洪管排洪系統

溢洪管排洪系統是在每一級子壩構筑前先埋設一定長度的穿壩管，豎管則在子壩構筑過程中不斷加高。它的缺點是管道基礎在一定作用下易產生沉降變形，可靠性較差，這種排洪系統只適用于作為一種補救措施。因為其使用時間有限，不能有效的保證排洪泄洪能力。

5.截洪溝排洪系統

這是一種清污分流措施，有助于減少進入庫內的雨水量。管理不善的話會被雜物堵塞，需經常清理，可靠性差，除在一些小型干法堆場將這種排洪形式作為主排洪系統外，一般條件下只作為輔助排洪設施，計算匯水面積時不考慮其作用。

四、正確選擇尾礦庫排洪系統形式

1.庫外分洪

庫外分洪在其工作特點和安全穩定性方面來看，進入庫內的洪水越少越好，能夠減緩庫內排洪系統的排洪壓力，也有益于尾礦堆積壩的排水固結。從環境保護的角度分析，洪水在進庫之前有部分被截走，這部分洪水沒有被污染，減緩了尾礦庫污水處理的工作量，減少了污水治理費用。

2.避免壩下埋管排洪型式

壩下埋管排洪系統對構建物具有較強的隱蔽性，發生事故的概率很高，而且排水管上堆積了很高的尾砂，埋管一直處于一個壓力很強的狀態，會造成埋管破裂或不均勻沉降等情況，一旦發生事故，處理起來難度較大，一般出現事故就只有重建一套排洪系統，這也造成了巨大的損失。

3.排洪系統方式選擇

4.根據以上幾種排洪系統的形式及使用條件，結合尾礦庫的實際地質和工程布置情況選擇合適的排洪系統。在小匯流的尾礦庫優先選擇斜槽-管（或隧洞）排洪系統，在中大型匯水面積的尾礦庫選擇排水井-隧洞排洪系統，隧洞安全性較高，事故發生幾率較低。

結語

尾礦庫排洪系統對于尾礦壩的安全穩定性起著重要的作用，在其設計方面，應該充分結合實地情況，從地形地貌的條件、礦山的管理水平、施工管理水平、尾礦庫安全運行能力、工程造價等方面考慮，將尾礦庫排洪系統的安全系數提到最高；其次，盡量在尾礦庫上游設置截洪設施，以減少入庫水量，減緩庫內排洪壓力。總而言之，做好尾礦庫排洪系統的泄流安全性和穩定性，是保證人民生命財產安全和管理尾礦庫的首要任務。

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