箱型坝在尾矿库工程中的应用

刘晓峰，沈楼燕

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

箱型坝在尾矿库工程中的应用

刘晓峰，沈楼燕

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

以某尾矿库工程为例,介绍其采用箱型坝体取代传统的土石坝以及堆石坝作为尾矿坝,并在箱型坝体上设置溢洪道。随着尾砂面的上升,通过安放叠梁闸门来控制尾矿库的水体澄清及排放。

箱型坝；尾矿库；叠梁闸门

0 引言

尾矿库安全设施[1]主要包含尾矿坝及排洪系统。传统尾矿坝按筑坝材料来分,主要有土石坝、堆石坝、浆砌石坝以及混凝土坝。土石坝在我国尾矿坝中应用较广,主要采用土、石及风化料等当地材料建成,对筑坝材料及坝基承载力要求较低，且施工简单方便,工程造价较底;堆石坝作为尾矿坝也较为常见,常作为上游法筑坝工艺的初期坝,主要采用石渣或爆破石料筑成,对地基承载力要求不高，施工难度一般,工程造价较高;浆砌石以及混凝土等重力坝则较少用作尾矿坝，主要原因是其对地基承载力要求高、施工难度大且工程造价高。

尾矿库排洪系统不仅要及时有效地排出库区澄清水及洪水，还需确保尾砂不泄漏,即排水不排砂,避免“跑浑”[2]。排洪系统主要由进水构筑物和排水构筑物两部分组成。进水构筑物主要有排水斜槽和排水井。而排水构筑物包含排水涵管、排水隧洞以及溢洪道等。进水构筑物显著特点是随着尾砂面的不断升高,需不断调整进水口高程保证尾矿水的澄清,同时避免尾砂随水体一起排出,造成污染。

本文以某尾矿库工程为例,结合库区现场地形及现状,采用箱型坝[3]作为尾矿坝,同时在坝体上设置溢洪道用于尾矿库排洪。

1 尾矿库基本情况

原有尾矿库建有一座主坝，坝型为土石坝，采用一次性筑坝方式。在库尾设有一套卧管式排洪系统，尾矿库采用坝前放矿方式，水体库尾澄清。由于矿山生产能力增大,原有尾矿库库容不能满足要求,需对其进行加高扩容改造。而现状库尾有一豁口,根据库容要求,需新增一座副坝。原有卧管排洪能力较小,不能满足排洪要求,且其位置与新建副坝坝址有冲突,故还需重新设置排洪系统。副坝如采用土石坝或者堆石坝,则存在水下作业等一系列问题;且考虑到库尾豁口上下游地形均较陡,受坝体坡度影响,坝体工程量将较大。若坝轴线往库内偏移,又将增大水下作业的工程量,且尾矿库库容也会相应减少。故此,在该处设置钢筋混凝土箱型填渣坝[3],同时考虑将排洪系统设置在坝体上。

2 箱型坝体特征

坝体顶高程370.0 m,最大坝高21.0 m,坝顶宽4.0 m,坝底宽28.0 m,坝轴线长89.5 m,坝内扶壁间跨度为3.5 m。坝基坐落于强风化花岗岩上,在两岸山体结合处采用浆砌块石坝与箱型坝连接。以箱型坝中部一跨作为溢流通道,并在坝顶设置起吊架,以便于叠梁闸门的安放。坝体上游立面详见图1。

图1 坝体上游立面

3 箱型坝体优势

由于该矿山选矿工艺主要为重选,尾矿粒径粗,容重大,试验测得内摩擦角为40°。故将尾矿回填至“箱型坝体”内,以满足坝体的重量要求,保证坝体的稳定性,还能大大减少坝体混凝土的工程量，降低坝体投资[4]。同时由于利用了库内尾砂,相应增大了尾矿库的库容,延长了尾矿库服务年限。

在箱型坝上设置溢洪道,避免了因另设排洪系统而增加投资。并结合尾矿库的运行特点,随着尾砂面的上升,通过逐步加设叠梁抬高溢流水位,控制尾矿库运行期间库内水位,保证尾矿库水体的澄清及排放。

该箱型坝体自2011年建成以来一直运行良好,与传统坝型相比,箱型坝主要回填库内尾砂,扩大了尾矿库库容,且与排洪系统相结合,为矿山节省资金约150万元,经济效益明显。

4 结语

箱型坝坝体结构计算相对复杂,施工难度也较传统坝型的大,目前在国内矿山行业应用较少,但由于其投资省,实现了废料(尾砂）利用,并能结合坝体构造设置排洪设施,故对国内尾矿坝坝型的选择有极大的推广借鉴意义。

[1] AQ2006-2005,尾矿库安全技术规程[S].

[2] 沈楼燕.关于尾矿库排洪系统设计中的问题探讨[J].有色冶金设计与研究,2002,23(4）：57.

[3] 秦荣,谢肖礼,彭文立.框格坝材料非线性及状态非线性空间有限元分析[J].工程力学,2000,18(S1)：107-111.

[4] 郑旌辉,王文禧,纪清岩,王郁海.浆砌石框格填渣坝的安全性与经济分析[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

赣鄱英才555工程领军人才培养计划项目。

刘晓峰(1982―),男,工程师,主要从事水工专业设计与研究工作。