淺析我國尾礦庫與尾礦堆積壩的特點

李鳳霞

摘要：尾礦庫是一種特殊的工業構筑物，它的牢固程度不僅涉及到礦山自身生產安全，而且關系到周邊及其下游居民的生命財產安危。本文對我國尾礦庫的分類與安全等級、尾礦堆積壩的形式、尾礦庫的特點做出綜述，以減小安全隱患發生的可能性。

關鍵詞：尾礦庫；尾礦堆積壩；特點

一、尾礦庫的分類與安全等級

（一）尾礦庫的分類。在我國，根據地形條件的不同，尾礦庫大致可分為山谷型、山坡型、平地型等3種類型。

在山區和丘陵地區利用三面環山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑壩，進行攔截形成尾礦庫為山谷型，如圖1（a）所示。在丘陵和湖彎地區，利用山坡洼地，三面或兩面筑壩，進行圍截形成尾礦庫為山坡型，如圖1（b）所示。在平原和沙漠地區的平地或凹坑處，人工修筑圍堤形成尾礦庫為平地型，如圖1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

圖1 尾礦庫的分類

（二）尾礦庫的安全等級。據尾礦庫的庫容和尾礦壩的高度及其重要性，國家制定了尾礦庫構筑物的等級，如表1和表2。

表1尾礦庫的等別

表2尾礦庫構筑物的級別

二、尾礦堆積壩的形式

尾礦堆積有干法堆積形式和濕法堆積形式之分。目前，普遍采用濕法堆積形式,即采用尾礦庫的形式貯存尾礦。按照尾礦堆積方式的不同，可分為上游法、中線法、下游法、和水庫式尾礦堆積法等幾種主要形式。

（一）上游式堆壩法。這是我國目前普遍采用的方法，據統計，我國有色金屬礦山的尾礦庫80%是采用該方法筑壩。該方法筑壩工藝比較簡單，一般在沉積干灘面上，取庫區內粗粒尾砂堆筑高度為1~3m的子壩，將放礦支管分散放置在子壩上選行分散放礦，待庫內充填尾砂與子壩壩面平齊時，再在新形成的尾礦干灘面上，按設計堆壩外坡向內移一定距離再堆筑子壩。然后，再將放礦管移至新的子壩上繼續放礦，如此循環，一層一層往上堆筑。如果遇見尾礦粒度較細時，可采用水力旋流器進行分級堆壩，或用池填法、渠槽法等方法筑壩。

上游式堆壩法如圖2（a）所示，其主要缺點是容易形成復雜的、混合的壩體結構，致使壩體內的浸潤線高或從壩面逸出，從而引起壩體產生滲透破壞或滑坡、滑榻。尤其是在地震時容易引起液化，降低壩體的穩定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中線式（d）水庫式

圖2尾礦堆積壩工藝圖

（二）下游式堆壩法。尾礦堆積壩在初期壩下游方向移動和升高，而不是坐落在松軟細粒的尾砂沉積物上，基礎較好，尾礦排放堆積易于控制。采用水力旋流器分出濃度高的粗粒尾礦堆壩，粗顆粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否則應進行筑壩試驗。壩體可以分層碾壓，根據需要設置排滲，滲流控制比較容易，可將飽和尾礦區限制在一定的范圍。壩體穩定較好，容易滿足抗震和其他要求。

下游式尾礦堆積壩如圖2（b）所示，其主要缺點是需要大量的粗粒尾礦筑壩，特別是在使用初期，存在粗粒尾礦量不足的問題。其解決的辦法是補充其他材料或高筑初期壩。利用廢石補充尾砂的小足，國外有此實例，我國僅峨口鐵礦第二尾礦庫屬此種壩型。

（三）中線式堆壩法。中線式筑鋇實質上是介于上游法和下游法之間的一種壩型，其特點是在筑壩過程中壩頂沿軸線垂直升高，堤壩尾礦仍采用水力旋流器分級，這與下游筑壩法基本相似。但與下游法相比，壩體上升速度快，筑壩所需材料少，壩體的穩定性基本上具有下游法的優點，而其筑壩費用比下游法為低。

中線式堆壩法如圖2（c）所示。我國德興銅礦4號尾礦庫就是采用這種壩型。設計地震烈度為8~9度的地區，宜采用下游式和中線式堆壩法。

三、我國尾礦庫特點

相對國外的尾礦庫來說，我國尾礦庫從安全的角度分析有一些明顯的特點。

（一）壩的分等標準高。我國尾礦庫從設計規范上規定，壩高低于30m的為五等庫，即最小的一類庫，低于60m的為四等庫，低于100m的為三等庫，高于100m的為二等庫。而前蘇的尾礦庫的標準是，壩高的尾礦庫的標準是：壩高低于25m的為小型庫，壩高低于50m為中型庫，壩高高于50m的為大型庫。在南非壩高小于12m的為小型庫，壩高小于30m為中型庫，壩高高于30m的為大型庫。由于我國土地資源緊張，征地很困難，60年代以來建造的尾礦庫現都處于中后期，在沒新的接替尾礦庫情況下，老壩加高改造已是一種迫不得己的措施。

（二）上游法堆壩多。在尾礦壩的堆筑方法中，上游法動力穩定性相對較差，所以國外多發展下游法和中線法筑壩，較高的壩一般是用下游法和中線法筑壩。而我國鑒于上游法工藝簡單，便于管理，適用性高的特點，90%以上的尾礦壩都是用上游法筑壩。

（三）筑壩尾礦粒度細。我國為充分利用礦產資源，對一些品位低的礦石也進行開采，并且我國的礦石品位普遍較低。所以選礦、磨礦粒度很細，產出尾礦不但量大而且粒度普遍較細，甚至還對選礦廠排出的尾礦進行分級處理，將粗尾礦用于井下充填，更細的尾礦送人尾礦庫堆存。這種細尾礦的力學強度低、透水性差、不宜固結，造成壩體穩定性較差。

（四）尾礦壩壩坡穩定性安全系數標準低。我國是發展中國家，尾礦庫防洪、抗震及壩體穩定等建設標準與發達國家相比相對偏低。

（五）尾礦庫位置很難避開居民區。尾礦庫應選在偏僻的地方，這一點在人口少，地域遼闊的外國較易做到，而在人口密集、可利用土地少的我國很難做到。

結語：我國是世界礦業大國，建有尾礦庫約4000～5000座，目前壩高100m以上的高壩已有26座，最大設計壩高已達260m，庫容超過1×108m3的尾礦庫有10座。尾礦庫是礦山企業最大的環境保護工程項目，同時也是一個具有高勢能的人造泥石流的危險源。因此，要充分分析尾礦庫與尾礦堆積壩的特點，對其安全問題要高度重視，采取相應的防治措施，減小安全隱患發生的可能性。

endprint

摘要：尾礦庫是一種特殊的工業構筑物，它的牢固程度不僅涉及到礦山自身生產安全，而且關系到周邊及其下游居民的生命財產安危。本文對我國尾礦庫的分類與安全等級、尾礦堆積壩的形式、尾礦庫的特點做出綜述，以減小安全隱患發生的可能性。

關鍵詞：尾礦庫；尾礦堆積壩；特點

一、尾礦庫的分類與安全等級

（一）尾礦庫的分類。在我國，根據地形條件的不同，尾礦庫大致可分為山谷型、山坡型、平地型等3種類型。

在山區和丘陵地區利用三面環山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑壩，進行攔截形成尾礦庫為山谷型，如圖1（a）所示。在丘陵和湖彎地區，利用山坡洼地，三面或兩面筑壩，進行圍截形成尾礦庫為山坡型，如圖1（b）所示。在平原和沙漠地區的平地或凹坑處，人工修筑圍堤形成尾礦庫為平地型，如圖1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

圖1 尾礦庫的分類

（二）尾礦庫的安全等級。據尾礦庫的庫容和尾礦壩的高度及其重要性，國家制定了尾礦庫構筑物的等級，如表1和表2。

表1尾礦庫的等別

表2尾礦庫構筑物的級別

二、尾礦堆積壩的形式

尾礦堆積有干法堆積形式和濕法堆積形式之分。目前，普遍采用濕法堆積形式,即采用尾礦庫的形式貯存尾礦。按照尾礦堆積方式的不同，可分為上游法、中線法、下游法、和水庫式尾礦堆積法等幾種主要形式。

（一）上游式堆壩法。這是我國目前普遍采用的方法，據統計，我國有色金屬礦山的尾礦庫80%是采用該方法筑壩。該方法筑壩工藝比較簡單，一般在沉積干灘面上，取庫區內粗粒尾砂堆筑高度為1~3m的子壩，將放礦支管分散放置在子壩上選行分散放礦，待庫內充填尾砂與子壩壩面平齊時，再在新形成的尾礦干灘面上，按設計堆壩外坡向內移一定距離再堆筑子壩。然后，再將放礦管移至新的子壩上繼續放礦，如此循環，一層一層往上堆筑。如果遇見尾礦粒度較細時，可采用水力旋流器進行分級堆壩，或用池填法、渠槽法等方法筑壩。

上游式堆壩法如圖2（a）所示，其主要缺點是容易形成復雜的、混合的壩體結構，致使壩體內的浸潤線高或從壩面逸出，從而引起壩體產生滲透破壞或滑坡、滑榻。尤其是在地震時容易引起液化，降低壩體的穩定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中線式（d）水庫式

圖2尾礦堆積壩工藝圖

（二）下游式堆壩法。尾礦堆積壩在初期壩下游方向移動和升高，而不是坐落在松軟細粒的尾砂沉積物上，基礎較好，尾礦排放堆積易于控制。采用水力旋流器分出濃度高的粗粒尾礦堆壩，粗顆粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否則應進行筑壩試驗。壩體可以分層碾壓，根據需要設置排滲，滲流控制比較容易，可將飽和尾礦區限制在一定的范圍。壩體穩定較好，容易滿足抗震和其他要求。

下游式尾礦堆積壩如圖2（b）所示，其主要缺點是需要大量的粗粒尾礦筑壩，特別是在使用初期，存在粗粒尾礦量不足的問題。其解決的辦法是補充其他材料或高筑初期壩。利用廢石補充尾砂的小足，國外有此實例，我國僅峨口鐵礦第二尾礦庫屬此種壩型。

（三）中線式堆壩法。中線式筑鋇實質上是介于上游法和下游法之間的一種壩型，其特點是在筑壩過程中壩頂沿軸線垂直升高，堤壩尾礦仍采用水力旋流器分級，這與下游筑壩法基本相似。但與下游法相比，壩體上升速度快，筑壩所需材料少，壩體的穩定性基本上具有下游法的優點，而其筑壩費用比下游法為低。

中線式堆壩法如圖2（c）所示。我國德興銅礦4號尾礦庫就是采用這種壩型。設計地震烈度為8~9度的地區，宜采用下游式和中線式堆壩法。

三、我國尾礦庫特點

相對國外的尾礦庫來說，我國尾礦庫從安全的角度分析有一些明顯的特點。

（一）壩的分等標準高。我國尾礦庫從設計規范上規定，壩高低于30m的為五等庫，即最小的一類庫，低于60m的為四等庫，低于100m的為三等庫，高于100m的為二等庫。而前蘇的尾礦庫的標準是，壩高的尾礦庫的標準是：壩高低于25m的為小型庫，壩高低于50m為中型庫，壩高高于50m的為大型庫。在南非壩高小于12m的為小型庫，壩高小于30m為中型庫，壩高高于30m的為大型庫。由于我國土地資源緊張，征地很困難，60年代以來建造的尾礦庫現都處于中后期，在沒新的接替尾礦庫情況下，老壩加高改造已是一種迫不得己的措施。

（二）上游法堆壩多。在尾礦壩的堆筑方法中，上游法動力穩定性相對較差，所以國外多發展下游法和中線法筑壩，較高的壩一般是用下游法和中線法筑壩。而我國鑒于上游法工藝簡單，便于管理，適用性高的特點，90%以上的尾礦壩都是用上游法筑壩。

（三）筑壩尾礦粒度細。我國為充分利用礦產資源，對一些品位低的礦石也進行開采，并且我國的礦石品位普遍較低。所以選礦、磨礦粒度很細，產出尾礦不但量大而且粒度普遍較細，甚至還對選礦廠排出的尾礦進行分級處理，將粗尾礦用于井下充填，更細的尾礦送人尾礦庫堆存。這種細尾礦的力學強度低、透水性差、不宜固結，造成壩體穩定性較差。

（四）尾礦壩壩坡穩定性安全系數標準低。我國是發展中國家，尾礦庫防洪、抗震及壩體穩定等建設標準與發達國家相比相對偏低。

（五）尾礦庫位置很難避開居民區。尾礦庫應選在偏僻的地方，這一點在人口少，地域遼闊的外國較易做到，而在人口密集、可利用土地少的我國很難做到。

結語：我國是世界礦業大國，建有尾礦庫約4000～5000座，目前壩高100m以上的高壩已有26座，最大設計壩高已達260m，庫容超過1×108m3的尾礦庫有10座。尾礦庫是礦山企業最大的環境保護工程項目，同時也是一個具有高勢能的人造泥石流的危險源。因此，要充分分析尾礦庫與尾礦堆積壩的特點，對其安全問題要高度重視，采取相應的防治措施，減小安全隱患發生的可能性。

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摘要：尾礦庫是一種特殊的工業構筑物，它的牢固程度不僅涉及到礦山自身生產安全，而且關系到周邊及其下游居民的生命財產安危。本文對我國尾礦庫的分類與安全等級、尾礦堆積壩的形式、尾礦庫的特點做出綜述，以減小安全隱患發生的可能性。

關鍵詞：尾礦庫；尾礦堆積壩；特點

一、尾礦庫的分類與安全等級

（一）尾礦庫的分類。在我國，根據地形條件的不同，尾礦庫大致可分為山谷型、山坡型、平地型等3種類型。

在山區和丘陵地區利用三面環山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑壩，進行攔截形成尾礦庫為山谷型，如圖1（a）所示。在丘陵和湖彎地區，利用山坡洼地，三面或兩面筑壩，進行圍截形成尾礦庫為山坡型，如圖1（b）所示。在平原和沙漠地區的平地或凹坑處，人工修筑圍堤形成尾礦庫為平地型，如圖1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

圖1 尾礦庫的分類

（二）尾礦庫的安全等級。據尾礦庫的庫容和尾礦壩的高度及其重要性，國家制定了尾礦庫構筑物的等級，如表1和表2。

表1尾礦庫的等別

表2尾礦庫構筑物的級別

二、尾礦堆積壩的形式

尾礦堆積有干法堆積形式和濕法堆積形式之分。目前，普遍采用濕法堆積形式,即采用尾礦庫的形式貯存尾礦。按照尾礦堆積方式的不同，可分為上游法、中線法、下游法、和水庫式尾礦堆積法等幾種主要形式。

（一）上游式堆壩法。這是我國目前普遍采用的方法，據統計，我國有色金屬礦山的尾礦庫80%是采用該方法筑壩。該方法筑壩工藝比較簡單，一般在沉積干灘面上，取庫區內粗粒尾砂堆筑高度為1~3m的子壩，將放礦支管分散放置在子壩上選行分散放礦，待庫內充填尾砂與子壩壩面平齊時，再在新形成的尾礦干灘面上，按設計堆壩外坡向內移一定距離再堆筑子壩。然后，再將放礦管移至新的子壩上繼續放礦，如此循環，一層一層往上堆筑。如果遇見尾礦粒度較細時，可采用水力旋流器進行分級堆壩，或用池填法、渠槽法等方法筑壩。

上游式堆壩法如圖2（a）所示，其主要缺點是容易形成復雜的、混合的壩體結構，致使壩體內的浸潤線高或從壩面逸出，從而引起壩體產生滲透破壞或滑坡、滑榻。尤其是在地震時容易引起液化，降低壩體的穩定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中線式（d）水庫式

圖2尾礦堆積壩工藝圖

（二）下游式堆壩法。尾礦堆積壩在初期壩下游方向移動和升高，而不是坐落在松軟細粒的尾砂沉積物上，基礎較好，尾礦排放堆積易于控制。采用水力旋流器分出濃度高的粗粒尾礦堆壩，粗顆粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否則應進行筑壩試驗。壩體可以分層碾壓，根據需要設置排滲，滲流控制比較容易，可將飽和尾礦區限制在一定的范圍。壩體穩定較好，容易滿足抗震和其他要求。

下游式尾礦堆積壩如圖2（b）所示，其主要缺點是需要大量的粗粒尾礦筑壩，特別是在使用初期，存在粗粒尾礦量不足的問題。其解決的辦法是補充其他材料或高筑初期壩。利用廢石補充尾砂的小足，國外有此實例，我國僅峨口鐵礦第二尾礦庫屬此種壩型。

（三）中線式堆壩法。中線式筑鋇實質上是介于上游法和下游法之間的一種壩型，其特點是在筑壩過程中壩頂沿軸線垂直升高，堤壩尾礦仍采用水力旋流器分級，這與下游筑壩法基本相似。但與下游法相比，壩體上升速度快，筑壩所需材料少，壩體的穩定性基本上具有下游法的優點，而其筑壩費用比下游法為低。

中線式堆壩法如圖2（c）所示。我國德興銅礦4號尾礦庫就是采用這種壩型。設計地震烈度為8~9度的地區，宜采用下游式和中線式堆壩法。

三、我國尾礦庫特點

相對國外的尾礦庫來說，我國尾礦庫從安全的角度分析有一些明顯的特點。

（一）壩的分等標準高。我國尾礦庫從設計規范上規定，壩高低于30m的為五等庫，即最小的一類庫，低于60m的為四等庫，低于100m的為三等庫，高于100m的為二等庫。而前蘇的尾礦庫的標準是，壩高的尾礦庫的標準是：壩高低于25m的為小型庫，壩高低于50m為中型庫，壩高高于50m的為大型庫。在南非壩高小于12m的為小型庫，壩高小于30m為中型庫，壩高高于30m的為大型庫。由于我國土地資源緊張，征地很困難，60年代以來建造的尾礦庫現都處于中后期，在沒新的接替尾礦庫情況下，老壩加高改造已是一種迫不得己的措施。

（二）上游法堆壩多。在尾礦壩的堆筑方法中，上游法動力穩定性相對較差，所以國外多發展下游法和中線法筑壩，較高的壩一般是用下游法和中線法筑壩。而我國鑒于上游法工藝簡單，便于管理，適用性高的特點，90%以上的尾礦壩都是用上游法筑壩。

（三）筑壩尾礦粒度細。我國為充分利用礦產資源，對一些品位低的礦石也進行開采，并且我國的礦石品位普遍較低。所以選礦、磨礦粒度很細，產出尾礦不但量大而且粒度普遍較細，甚至還對選礦廠排出的尾礦進行分級處理，將粗尾礦用于井下充填，更細的尾礦送人尾礦庫堆存。這種細尾礦的力學強度低、透水性差、不宜固結，造成壩體穩定性較差。

（四）尾礦壩壩坡穩定性安全系數標準低。我國是發展中國家，尾礦庫防洪、抗震及壩體穩定等建設標準與發達國家相比相對偏低。

（五）尾礦庫位置很難避開居民區。尾礦庫應選在偏僻的地方，這一點在人口少，地域遼闊的外國較易做到，而在人口密集、可利用土地少的我國很難做到。

結語：我國是世界礦業大國，建有尾礦庫約4000～5000座，目前壩高100m以上的高壩已有26座，最大設計壩高已達260m，庫容超過1×108m3的尾礦庫有10座。尾礦庫是礦山企業最大的環境保護工程項目，同時也是一個具有高勢能的人造泥石流的危險源。因此，要充分分析尾礦庫與尾礦堆積壩的特點，對其安全問題要高度重視，采取相應的防治措施，減小安全隱患發生的可能性。

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