浅析我国尾矿库与尾矿堆积坝的特点

李凤霞

摘要：尾矿库是一种特殊的工业构筑物，它的牢固程度不仅涉及到矿山自身生产安全，而且关系到周边及其下游居民的生命财产安危。本文对我国尾矿库的分类与安全等级、尾矿堆积坝的形式、尾矿库的特点做出综述，以减小安全隐患发生的可能性。

关键词：尾矿库；尾矿堆积坝；特点

一、尾矿库的分类与安全等级

（一）尾矿库的分类。在我国，根据地形条件的不同，尾矿库大致可分为山谷型、山坡型、平地型等3种类型。

在山区和丘陵地区利用三面环山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑坝，进行拦截形成尾矿库为山谷型，如图1（a）所示。在丘陵和湖弯地区，利用山坡洼地，三面或两面筑坝，进行围截形成尾矿库为山坡型，如图1（b）所示。在平原和沙漠地区的平地或凹坑处，人工修筑围堤形成尾矿库为平地型，如图1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

图1 尾矿库的分类

（二）尾矿库的安全等级。据尾矿库的库容和尾矿坝的高度及其重要性，国家制定了尾矿库构筑物的等级，如表1和表2。

表1尾矿库的等别

表2尾矿库构筑物的级别

二、尾矿堆积坝的形式

尾矿堆积有干法堆积形式和湿法堆积形式之分。目前，普遍采用湿法堆积形式,即采用尾矿库的形式贮存尾矿。按照尾矿堆积方式的不同，可分为上游法、中线法、下游法、和水库式尾矿堆积法等几种主要形式。

（一）上游式堆坝法。这是我国目前普遍采用的方法，据统计，我国有色金属矿山的尾矿库80%是采用该方法筑坝。该方法筑坝工艺比较简单，一般在沉积干滩面上，取库区内粗粒尾砂堆筑高度为1~3m的子坝，将放矿支管分散放置在子坝上选行分散放矿，待库内充填尾砂与子坝坝面平齐时，再在新形成的尾矿干滩面上，按设计堆坝外坡向内移一定距离再堆筑子坝。然后，再将放矿管移至新的子坝上继续放矿，如此循环，一层一层往上堆筑。如果遇见尾矿粒度较细时，可采用水力旋流器进行分级堆坝，或用池填法、渠槽法等方法筑坝。

上游式堆坝法如图2（a）所示，其主要缺点是容易形成复杂的、混合的坝体结构，致使坝体内的浸润线高或从坝面逸出，从而引起坝体产生渗透破坏或滑坡、滑榻。尤其是在地震时容易引起液化，降低坝体的稳定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中线式（d）水库式

图2尾矿堆积坝工艺图

（二）下游式堆坝法。尾矿堆积坝在初期坝下游方向移动和升高，而不是坐落在松软细粒的尾砂沉积物上，基础较好，尾矿排放堆积易于控制。采用水力旋流器分出浓度高的粗粒尾矿堆坝，粗颗粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否则应进行筑坝试验。坝体可以分层碾压，根据需要设置排渗，渗流控制比较容易，可将饱和尾矿区限制在一定的范围。坝体稳定较好，容易满足抗震和其他要求。

下游式尾矿堆积坝如图2（b）所示，其主要缺点是需要大量的粗粒尾矿筑坝，特别是在使用初期，存在粗粒尾矿量不足的问题。其解决的办法是补充其他材料或高筑初期坝。利用废石补充尾砂的小足，国外有此实例，我国仅峨口铁矿第二尾矿库属此种坝型。

（三）中线式堆坝法。中线式筑钡实质上是介于上游法和下游法之间的一种坝型，其特点是在筑坝过程中坝顶沿轴线垂直升高，堤坝尾矿仍采用水力旋流器分级，这与下游筑坝法基本相似。但与下游法相比，坝体上升速度快，筑坝所需材料少，坝体的稳定性基本上具有下游法的优点，而其筑坝费用比下游法为低。

中线式堆坝法如图2（c）所示。我国德兴铜矿4号尾矿库就是采用这种坝型。设计地震烈度为8~9度的地区，宜采用下游式和中线式堆坝法。

三、我国尾矿库特点

相对国外的尾矿库来说，我国尾矿库从安全的角度分析有一些明显的特点。

（一）坝的分等标准高。我国尾矿库从设计规范上规定，坝高低于30m的为五等库，即最小的一类库，低于60m的为四等库，低于100m的为三等库，高于100m的为二等库。而前苏的尾矿库的标准是，坝高的尾矿库的标准是：坝高低于25m的为小型库，坝高低于50m为中型库，坝高高于50m的为大型库。在南非坝高小于12m的为小型库，坝高小于30m为中型库，坝高高于30m的为大型库。由于我国土地资源紧张，征地很困难，60年代以来建造的尾矿库现都处于中后期，在没新的接替尾矿库情况下，老坝加高改造已是一种迫不得己的措施。

（二）上游法堆坝多。在尾矿坝的堆筑方法中，上游法动力稳定性相对较差，所以国外多发展下游法和中线法筑坝，较高的坝一般是用下游法和中线法筑坝。而我国鉴于上游法工艺简单，便于管理，适用性高的特点，90%以上的尾矿坝都是用上游法筑坝。

（三）筑坝尾矿粒度细。我国为充分利用矿产资源，对一些品位低的矿石也进行开采，并且我国的矿石品位普遍较低。所以选矿、磨矿粒度很细，产出尾矿不但量大而且粒度普遍较细，甚至还对选矿厂排出的尾矿进行分级处理，将粗尾矿用于井下充填，更细的尾矿送人尾矿库堆存。这种细尾矿的力学强度低、透水性差、不宜固结，造成坝体稳定性较差。

（四）尾矿坝坝坡稳定性安全系数标准低。我国是发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低。

（五）尾矿库位置很难避开居民区。尾矿库应选在偏僻的地方，这一点在人口少，地域辽阔的外国较易做到，而在人口密集、可利用土地少的我国很难做到。

结语：我国是世界矿业大国，建有尾矿库约4000～5000座，目前坝高100m以上的高坝已有26座，最大设计坝高已达260m，库容超过1×108m3的尾矿库有10座。尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目，同时也是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。因此，要充分分析尾矿库与尾矿堆积坝的特点，对其安全问题要高度重视，采取相应的防治措施，减小安全隐患发生的可能性。

endprint

摘要：尾矿库是一种特殊的工业构筑物，它的牢固程度不仅涉及到矿山自身生产安全，而且关系到周边及其下游居民的生命财产安危。本文对我国尾矿库的分类与安全等级、尾矿堆积坝的形式、尾矿库的特点做出综述，以减小安全隐患发生的可能性。

关键词：尾矿库；尾矿堆积坝；特点

一、尾矿库的分类与安全等级

（一）尾矿库的分类。在我国，根据地形条件的不同，尾矿库大致可分为山谷型、山坡型、平地型等3种类型。

在山区和丘陵地区利用三面环山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑坝，进行拦截形成尾矿库为山谷型，如图1（a）所示。在丘陵和湖弯地区，利用山坡洼地，三面或两面筑坝，进行围截形成尾矿库为山坡型，如图1（b）所示。在平原和沙漠地区的平地或凹坑处，人工修筑围堤形成尾矿库为平地型，如图1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

图1 尾矿库的分类

（二）尾矿库的安全等级。据尾矿库的库容和尾矿坝的高度及其重要性，国家制定了尾矿库构筑物的等级，如表1和表2。

表1尾矿库的等别

表2尾矿库构筑物的级别

二、尾矿堆积坝的形式

尾矿堆积有干法堆积形式和湿法堆积形式之分。目前，普遍采用湿法堆积形式,即采用尾矿库的形式贮存尾矿。按照尾矿堆积方式的不同，可分为上游法、中线法、下游法、和水库式尾矿堆积法等几种主要形式。

（一）上游式堆坝法。这是我国目前普遍采用的方法，据统计，我国有色金属矿山的尾矿库80%是采用该方法筑坝。该方法筑坝工艺比较简单，一般在沉积干滩面上，取库区内粗粒尾砂堆筑高度为1~3m的子坝，将放矿支管分散放置在子坝上选行分散放矿，待库内充填尾砂与子坝坝面平齐时，再在新形成的尾矿干滩面上，按设计堆坝外坡向内移一定距离再堆筑子坝。然后，再将放矿管移至新的子坝上继续放矿，如此循环，一层一层往上堆筑。如果遇见尾矿粒度较细时，可采用水力旋流器进行分级堆坝，或用池填法、渠槽法等方法筑坝。

上游式堆坝法如图2（a）所示，其主要缺点是容易形成复杂的、混合的坝体结构，致使坝体内的浸润线高或从坝面逸出，从而引起坝体产生渗透破坏或滑坡、滑榻。尤其是在地震时容易引起液化，降低坝体的稳定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中线式（d）水库式

图2尾矿堆积坝工艺图

（二）下游式堆坝法。尾矿堆积坝在初期坝下游方向移动和升高，而不是坐落在松软细粒的尾砂沉积物上，基础较好，尾矿排放堆积易于控制。采用水力旋流器分出浓度高的粗粒尾矿堆坝，粗颗粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否则应进行筑坝试验。坝体可以分层碾压，根据需要设置排渗，渗流控制比较容易，可将饱和尾矿区限制在一定的范围。坝体稳定较好，容易满足抗震和其他要求。

下游式尾矿堆积坝如图2（b）所示，其主要缺点是需要大量的粗粒尾矿筑坝，特别是在使用初期，存在粗粒尾矿量不足的问题。其解决的办法是补充其他材料或高筑初期坝。利用废石补充尾砂的小足，国外有此实例，我国仅峨口铁矿第二尾矿库属此种坝型。

（三）中线式堆坝法。中线式筑钡实质上是介于上游法和下游法之间的一种坝型，其特点是在筑坝过程中坝顶沿轴线垂直升高，堤坝尾矿仍采用水力旋流器分级，这与下游筑坝法基本相似。但与下游法相比，坝体上升速度快，筑坝所需材料少，坝体的稳定性基本上具有下游法的优点，而其筑坝费用比下游法为低。

中线式堆坝法如图2（c）所示。我国德兴铜矿4号尾矿库就是采用这种坝型。设计地震烈度为8~9度的地区，宜采用下游式和中线式堆坝法。

三、我国尾矿库特点

相对国外的尾矿库来说，我国尾矿库从安全的角度分析有一些明显的特点。

（一）坝的分等标准高。我国尾矿库从设计规范上规定，坝高低于30m的为五等库，即最小的一类库，低于60m的为四等库，低于100m的为三等库，高于100m的为二等库。而前苏的尾矿库的标准是，坝高的尾矿库的标准是：坝高低于25m的为小型库，坝高低于50m为中型库，坝高高于50m的为大型库。在南非坝高小于12m的为小型库，坝高小于30m为中型库，坝高高于30m的为大型库。由于我国土地资源紧张，征地很困难，60年代以来建造的尾矿库现都处于中后期，在没新的接替尾矿库情况下，老坝加高改造已是一种迫不得己的措施。

（二）上游法堆坝多。在尾矿坝的堆筑方法中，上游法动力稳定性相对较差，所以国外多发展下游法和中线法筑坝，较高的坝一般是用下游法和中线法筑坝。而我国鉴于上游法工艺简单，便于管理，适用性高的特点，90%以上的尾矿坝都是用上游法筑坝。

（三）筑坝尾矿粒度细。我国为充分利用矿产资源，对一些品位低的矿石也进行开采，并且我国的矿石品位普遍较低。所以选矿、磨矿粒度很细，产出尾矿不但量大而且粒度普遍较细，甚至还对选矿厂排出的尾矿进行分级处理，将粗尾矿用于井下充填，更细的尾矿送人尾矿库堆存。这种细尾矿的力学强度低、透水性差、不宜固结，造成坝体稳定性较差。

（四）尾矿坝坝坡稳定性安全系数标准低。我国是发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低。

（五）尾矿库位置很难避开居民区。尾矿库应选在偏僻的地方，这一点在人口少，地域辽阔的外国较易做到，而在人口密集、可利用土地少的我国很难做到。

结语：我国是世界矿业大国，建有尾矿库约4000～5000座，目前坝高100m以上的高坝已有26座，最大设计坝高已达260m，库容超过1×108m3的尾矿库有10座。尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目，同时也是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。因此，要充分分析尾矿库与尾矿堆积坝的特点，对其安全问题要高度重视，采取相应的防治措施，减小安全隐患发生的可能性。

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摘要：尾矿库是一种特殊的工业构筑物，它的牢固程度不仅涉及到矿山自身生产安全，而且关系到周边及其下游居民的生命财产安危。本文对我国尾矿库的分类与安全等级、尾矿堆积坝的形式、尾矿库的特点做出综述，以减小安全隐患发生的可能性。

关键词：尾矿库；尾矿堆积坝；特点

一、尾矿库的分类与安全等级

（一）尾矿库的分类。在我国，根据地形条件的不同，尾矿库大致可分为山谷型、山坡型、平地型等3种类型。

在山区和丘陵地区利用三面环山的自然山谷，在下游谷口地段一面筑坝，进行拦截形成尾矿库为山谷型，如图1（a）所示。在丘陵和湖弯地区，利用山坡洼地，三面或两面筑坝，进行围截形成尾矿库为山坡型，如图1（b）所示。在平原和沙漠地区的平地或凹坑处，人工修筑围堤形成尾矿库为平地型，如图1（c）所示。

（a）山谷型 （b）山坡型（c）平地型

图1 尾矿库的分类

（二）尾矿库的安全等级。据尾矿库的库容和尾矿坝的高度及其重要性，国家制定了尾矿库构筑物的等级，如表1和表2。

表1尾矿库的等别

表2尾矿库构筑物的级别

二、尾矿堆积坝的形式

尾矿堆积有干法堆积形式和湿法堆积形式之分。目前，普遍采用湿法堆积形式,即采用尾矿库的形式贮存尾矿。按照尾矿堆积方式的不同，可分为上游法、中线法、下游法、和水库式尾矿堆积法等几种主要形式。

（一）上游式堆坝法。这是我国目前普遍采用的方法，据统计，我国有色金属矿山的尾矿库80%是采用该方法筑坝。该方法筑坝工艺比较简单，一般在沉积干滩面上，取库区内粗粒尾砂堆筑高度为1~3m的子坝，将放矿支管分散放置在子坝上选行分散放矿，待库内充填尾砂与子坝坝面平齐时，再在新形成的尾矿干滩面上，按设计堆坝外坡向内移一定距离再堆筑子坝。然后，再将放矿管移至新的子坝上继续放矿，如此循环，一层一层往上堆筑。如果遇见尾矿粒度较细时，可采用水力旋流器进行分级堆坝，或用池填法、渠槽法等方法筑坝。

上游式堆坝法如图2（a）所示，其主要缺点是容易形成复杂的、混合的坝体结构，致使坝体内的浸润线高或从坝面逸出，从而引起坝体产生渗透破坏或滑坡、滑榻。尤其是在地震时容易引起液化，降低坝体的稳定性。

（a）上游式 （b）下游式（c）中线式（d）水库式

图2尾矿堆积坝工艺图

（二）下游式堆坝法。尾矿堆积坝在初期坝下游方向移动和升高，而不是坐落在松软细粒的尾砂沉积物上，基础较好，尾矿排放堆积易于控制。采用水力旋流器分出浓度高的粗粒尾矿堆坝，粗颗粒（d>0.074mm）含量不宜小于70%，否则应进行筑坝试验。坝体可以分层碾压，根据需要设置排渗，渗流控制比较容易，可将饱和尾矿区限制在一定的范围。坝体稳定较好，容易满足抗震和其他要求。

下游式尾矿堆积坝如图2（b）所示，其主要缺点是需要大量的粗粒尾矿筑坝，特别是在使用初期，存在粗粒尾矿量不足的问题。其解决的办法是补充其他材料或高筑初期坝。利用废石补充尾砂的小足，国外有此实例，我国仅峨口铁矿第二尾矿库属此种坝型。

（三）中线式堆坝法。中线式筑钡实质上是介于上游法和下游法之间的一种坝型，其特点是在筑坝过程中坝顶沿轴线垂直升高，堤坝尾矿仍采用水力旋流器分级，这与下游筑坝法基本相似。但与下游法相比，坝体上升速度快，筑坝所需材料少，坝体的稳定性基本上具有下游法的优点，而其筑坝费用比下游法为低。

中线式堆坝法如图2（c）所示。我国德兴铜矿4号尾矿库就是采用这种坝型。设计地震烈度为8~9度的地区，宜采用下游式和中线式堆坝法。

三、我国尾矿库特点

相对国外的尾矿库来说，我国尾矿库从安全的角度分析有一些明显的特点。

（一）坝的分等标准高。我国尾矿库从设计规范上规定，坝高低于30m的为五等库，即最小的一类库，低于60m的为四等库，低于100m的为三等库，高于100m的为二等库。而前苏的尾矿库的标准是，坝高的尾矿库的标准是：坝高低于25m的为小型库，坝高低于50m为中型库，坝高高于50m的为大型库。在南非坝高小于12m的为小型库，坝高小于30m为中型库，坝高高于30m的为大型库。由于我国土地资源紧张，征地很困难，60年代以来建造的尾矿库现都处于中后期，在没新的接替尾矿库情况下，老坝加高改造已是一种迫不得己的措施。

（二）上游法堆坝多。在尾矿坝的堆筑方法中，上游法动力稳定性相对较差，所以国外多发展下游法和中线法筑坝，较高的坝一般是用下游法和中线法筑坝。而我国鉴于上游法工艺简单，便于管理，适用性高的特点，90%以上的尾矿坝都是用上游法筑坝。

（三）筑坝尾矿粒度细。我国为充分利用矿产资源，对一些品位低的矿石也进行开采，并且我国的矿石品位普遍较低。所以选矿、磨矿粒度很细，产出尾矿不但量大而且粒度普遍较细，甚至还对选矿厂排出的尾矿进行分级处理，将粗尾矿用于井下充填，更细的尾矿送人尾矿库堆存。这种细尾矿的力学强度低、透水性差、不宜固结，造成坝体稳定性较差。

（四）尾矿坝坝坡稳定性安全系数标准低。我国是发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低。

（五）尾矿库位置很难避开居民区。尾矿库应选在偏僻的地方，这一点在人口少，地域辽阔的外国较易做到，而在人口密集、可利用土地少的我国很难做到。

结语：我国是世界矿业大国，建有尾矿库约4000～5000座，目前坝高100m以上的高坝已有26座，最大设计坝高已达260m，库容超过1×108m3的尾矿库有10座。尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目，同时也是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。因此，要充分分析尾矿库与尾矿堆积坝的特点，对其安全问题要高度重视，采取相应的防治措施，减小安全隐患发生的可能性。

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