尾矿库排洪系统重要性及选择

孙群富（中蓝连海设计研究院 江苏 连云港 222004）

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所，大部分以矿浆的状态排入尾矿库，再利用排水系统把澄清的水排走，矿渣也会慢慢沉积于尾矿库内。尾矿库的排洪系统主要由进水建筑物、泄水建筑物和消能设施衔接所组成。进水建筑物主要是常见的排水竖井和排水斜槽等，其中，排水斜槽又分为拱盖板斜槽和平盖板斜槽；泄水建筑物有涵洞、排水隧洞、溢洪道等。尾矿库排洪系统的主要功能就是控制集水面积之内的洪水，防止洪水产生而导致溃坝事故，同时，尾矿库排洪系统也能起到回水的作用。

一、尾矿库排洪系统的重要性

第一，尾矿库排洪系统不仅能起到回水的作用，而且，其不断的通过回水降低库水位，从而提供尾矿库的利用率，试想，如果没有排洪系统，尾矿库只进尾矿浆和雨水，其浓度只有20～30%，尾矿库的利用率较低，其服务年限大大降低。通过排洪系统不断的排出澄清尾矿水，降低库水位，使尾矿砂沉积加速，尾矿浓度不断提高，单位库容内堆放的尾矿量不断增大，提供尾矿库的利用率。

第二，尾矿库的排洪系统不仅能起到排出库区的澄清水和泄洪的作用，还能有效的防止排水泄洪过程中尾砂的泄漏。排洪系统大部分由进水构筑物和排水构筑物组成，进水构筑物的特点是根据尾矿坝堆积的升高，向库后延长，并不断提升水平面位置，有效保证澄清水与尾砂之间的距离，避免尾矿砂从排洪系统中泄漏出去。尾矿库堆积坝的独特建筑，对尾矿库的排洪系统的安全性能有十分重要的作用，如果系统出现故障或者排洪泄流能力无法正常发挥其效果，就会对尾矿库造成严重的后果。

二、尾矿库排洪系统出现故障的影响

1.漫坝溃坝现象

尾矿库排洪系统出现故障，无法正常运行会造成洪水无法有效的泄流，库内水位会急剧增高，造成洪水漫出尾矿坝的坝顶，因为洪水的冲击力很大且受力面如果超出所承载的应力，就会导致尾矿坝出现溃坝的现象，给库坝下游的人民生命财产带来灾害，并造成严重的环保事故。在我国出现溃坝现象的事例也比较多，造成溃坝的原因一方面是尾矿库的排水系统建设的不够完善和安全稳定；另一方面就是在雨季没有及时清理排洪系统入口处的杂物，造成入口堵塞；再者就是后期坝的运行管理问题或者是违规在库内蓄积洪水等等，溃坝的因素比较多也比较复杂。

2.尾矿坝坡滑坡失稳

在雨水量较高的季节，尾矿库坝的排洪系统泄流情况不流畅，导致库内水位一直处于高水位的状态，尾矿堆积坝内浸润线不断升高，洪水从坝坡表面溢出，产生渗透破坏，导致尾矿堆积坝坡失稳。

3.尾矿库排洪系统尾砂的泄漏

在构筑排洪系统时，施工不到位，造成排水管搭接不良，排水井挡板封堵不够严实，排水斜槽盖板出现裂痕或损坏等情况，从而导致排洪系统出现尾砂的泄漏，对下游环境造成污染。如果没有进行及时的处理和维护，随着时间的推移，泄漏的情况日趋严重，会带来更大危害，致使排洪系统堵塞或者坍塌。

三、排洪系统的类型

1.斜槽-管（或隧洞）排洪系统

斜槽式排洪系统大多用于汇水面积中、小的尾矿库，其进水的构筑物为斜槽。斜槽按照盖板类型分为拱盖板斜槽和平盖板斜槽。同样的斜槽净断面，拱盖板斜槽比平盖板斜槽泄流能力更大。一般情况下都认为拱盖板斜槽比平盖板斜槽泄流的能力大，但是有一些工程设计的设计方案和设计形式却印证了后者。斜槽的封堵施工工序较简单、易操作。

2.排水井-管（或隧洞）排洪系统

排水井式排洪系统是最常见的尾矿库排洪方式。这种方式采用钢筋混凝土结构，根据井的类别可分为窗口式井和框架式井。该种排洪形式排水量大，较大汇水面积的尾矿库都采用此种方案。该方案的优点是适合较大汇水面积的尾矿库排洪，其缺点是，由于单个盖板体积较大，在封堵时必须驾船多人操作，施工时具有较大的危险性。

3.浮船式排洪系统

浮船式排洪系统是在湿法堆场内设置浮船，船上安装若干台排水泵，正常回水时开小泵，洪水时开大泵。其优点是节约了井管系统投资，但依赖供电，可靠性差，与现行安全规程有较大的差距，除个别用于特小汇水流域的情况，其他情况下在现在排洪系统中已经较少采用了。

4.溢洪管排洪系统

溢洪管排洪系统是在每一级子坝构筑前先埋设一定长度的穿坝管，竖管则在子坝构筑过程中不断加高。它的缺点是管道基础在一定作用下易产生沉降变形，可靠性较差，这种排洪系统只适用于作为一种补救措施。因为其使用时间有限，不能有效的保证排洪泄洪能力。

5.截洪沟排洪系统

这是一种清污分流措施，有助于减少进入库内的雨水量。管理不善的话会被杂物堵塞，需经常清理，可靠性差，除在一些小型干法堆场将这种排洪形式作为主排洪系统外，一般条件下只作为辅助排洪设施，计算汇水面积时不考虑其作用。

四、正确选择尾矿库排洪系统形式

1.库外分洪

库外分洪在其工作特点和安全稳定性方面来看，进入库内的洪水越少越好，能够减缓库内排洪系统的排洪压力，也有益于尾矿堆积坝的排水固结。从环境保护的角度分析，洪水在进库之前有部分被截走，这部分洪水没有被污染，减缓了尾矿库污水处理的工作量，减少了污水治理费用。

2.避免坝下埋管排洪型式

坝下埋管排洪系统对构建物具有较强的隐蔽性，发生事故的概率很高，而且排水管上堆积了很高的尾砂，埋管一直处于一个压力很强的状态，会造成埋管破裂或不均匀沉降等情况，一旦发生事故，处理起来难度较大，一般出现事故就只有重建一套排洪系统，这也造成了巨大的损失。

3.排洪系统方式选择

4.根据以上几种排洪系统的形式及使用条件，结合尾矿库的实际地质和工程布置情况选择合适的排洪系统。在小汇流的尾矿库优先选择斜槽-管（或隧洞）排洪系统，在中大型汇水面积的尾矿库选择排水井-隧洞排洪系统，隧洞安全性较高，事故发生几率较低。

结语

尾矿库排洪系统对于尾矿坝的安全稳定性起着重要的作用，在其设计方面，应该充分结合实地情况，从地形地貌的条件、矿山的管理水平、施工管理水平、尾矿库安全运行能力、工程造价等方面考虑，将尾矿库排洪系统的安全系数提到最高；其次，尽量在尾矿库上游设置截洪设施，以减少入库水量，减缓库内排洪压力。总而言之，做好尾矿库排洪系统的泄流安全性和稳定性，是保证人民生命财产安全和管理尾矿库的首要任务。

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