箱型壩在尾礦庫工程中的應用

劉曉峰，沈樓燕

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

箱型壩在尾礦庫工程中的應用

劉曉峰，沈樓燕

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

以某尾礦庫工程為例,介紹其采用箱型壩體取代傳統的土石壩以及堆石壩作為尾礦壩,并在箱型壩體上設置溢洪道。隨著尾砂面的上升,通過安放疊梁閘門來控制尾礦庫的水體澄清及排放。

箱型壩；尾礦庫；疊梁閘門

0 引言

尾礦庫安全設施[1]主要包含尾礦壩及排洪系統。傳統尾礦壩按筑壩材料來分,主要有土石壩、堆石壩、漿砌石壩以及混凝土壩。土石壩在我國尾礦壩中應用較廣,主要采用土、石及風化料等當地材料建成,對筑壩材料及壩基承載力要求較低，且施工簡單方便,工程造價較底;堆石壩作為尾礦壩也較為常見,常作為上游法筑壩工藝的初期壩,主要采用石渣或爆破石料筑成,對地基承載力要求不高，施工難度一般,工程造價較高;漿砌石以及混凝土等重力壩則較少用作尾礦壩，主要原因是其對地基承載力要求高、施工難度大且工程造價高。

尾礦庫排洪系統不僅要及時有效地排出庫區澄清水及洪水，還需確保尾砂不泄漏,即排水不排砂,避免“跑渾”[2]。排洪系統主要由進水構筑物和排水構筑物兩部分組成。進水構筑物主要有排水斜槽和排水井。而排水構筑物包含排水涵管、排水隧洞以及溢洪道等。進水構筑物顯著特點是隨著尾砂面的不斷升高,需不斷調整進水口高程保證尾礦水的澄清,同時避免尾砂隨水體一起排出,造成污染。

本文以某尾礦庫工程為例,結合庫區現場地形及現狀,采用箱型壩[3]作為尾礦壩,同時在壩體上設置溢洪道用于尾礦庫排洪。

1 尾礦庫基本情況

原有尾礦庫建有一座主壩，壩型為土石壩，采用一次性筑壩方式。在庫尾設有一套臥管式排洪系統，尾礦庫采用壩前放礦方式，水體庫尾澄清。由于礦山生產能力增大,原有尾礦庫庫容不能滿足要求,需對其進行加高擴容改造。而現狀庫尾有一豁口,根據庫容要求,需新增一座副壩。原有臥管排洪能力較小,不能滿足排洪要求,且其位置與新建副壩壩址有沖突,故還需重新設置排洪系統。副壩如采用土石壩或者堆石壩,則存在水下作業等一系列問題;且考慮到庫尾豁口上下游地形均較陡,受壩體坡度影響,壩體工程量將較大。若壩軸線往庫內偏移,又將增大水下作業的工程量,且尾礦庫庫容也會相應減少。故此,在該處設置鋼筋混凝土箱型填渣壩[3],同時考慮將排洪系統設置在壩體上。

2 箱型壩體特征

壩體頂高程370.0 m,最大壩高21.0 m,壩頂寬4.0 m,壩底寬28.0 m,壩軸線長89.5 m,壩內扶壁間跨度為3.5 m。壩基坐落于強風化花崗巖上,在兩岸山體結合處采用漿砌塊石壩與箱型壩連接。以箱型壩中部一跨作為溢流通道,并在壩頂設置起吊架,以便于疊梁閘門的安放。壩體上游立面詳見圖1。

圖1 壩體上游立面

3 箱型壩體優勢

由于該礦山選礦工藝主要為重選,尾礦粒徑粗,容重大,試驗測得內摩擦角為40°。故將尾礦回填至“箱型壩體”內,以滿足壩體的重量要求,保證壩體的穩定性,還能大大減少壩體混凝土的工程量，降低壩體投資[4]。同時由于利用了庫內尾砂,相應增大了尾礦庫的庫容,延長了尾礦庫服務年限。

在箱型壩上設置溢洪道,避免了因另設排洪系統而增加投資。并結合尾礦庫的運行特點,隨著尾砂面的上升,通過逐步加設疊梁抬高溢流水位,控制尾礦庫運行期間庫內水位,保證尾礦庫水體的澄清及排放。

該箱型壩體自2011年建成以來一直運行良好,與傳統壩型相比,箱型壩主要回填庫內尾砂,擴大了尾礦庫庫容,且與排洪系統相結合,為礦山節省資金約150萬元,經濟效益明顯。

4 結語

箱型壩壩體結構計算相對復雜,施工難度也較傳統壩型的大,目前在國內礦山行業應用較少,但由于其投資省,實現了廢料(尾砂）利用,并能結合壩體構造設置排洪設施,故對國內尾礦壩壩型的選擇有極大的推廣借鑒意義。

[1] AQ2006-2005,尾礦庫安全技術規程[S].

[2] 沈樓燕.關于尾礦庫排洪系統設計中的問題探討[J].有色冶金設計與研究,2002,23(4）：57.

[3] 秦榮,謝肖禮,彭文立.框格壩材料非線性及狀態非線性空間有限元分析[J].工程力學,2000,18(S1)：107-111.

[4] 鄭旌輝,王文禧,紀清巖,王郁海.漿砌石框格填渣壩的安全性與經濟分析[J].海河水利,1990(6）：48-54.

Application of Box Dam in Tailings Storage Engineering

LIU Xiaofeng,SHEN Louyan

(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Taking certain tailings storage engineering as an example,the paper introduces that box dam body will be adopted to replace traditional earth and rockfill dam and rockfill dam will be acted as tailings dam,spillway will be arranged at box dam body. With the ascent of tailings surface,stop log will be installed to control water clarification and drainage of tailings storage.

box dam;tailings storage;stop log

X751

B

1004-4345(2014)05-0013-02

2014-03-26

贛鄱英才555工程領軍人才培養計劃項目。

劉曉峰(1982―),男,工程師,主要從事水工專業設計與研究工作。