江西某钨矿尾矿库的发展历程

钟 能

（江西大吉山钨业有限公司，江西 赣州 341000）

江西某钨矿尾矿库的发展历程

钟 能

（江西大吉山钨业有限公司，江西 赣州 341000）

描述了江西某钨矿尾矿库的发展历程。从该矿尾矿库的建设历史以及隐患综合治理的整治情况，可以看出尾矿库在当前国民经济安全生产中的重要性及矿山生产上的地位，该矿尾矿库的安全稳定性很好地服务了矿山的安全生产，意义十分重大。

安全生产；尾矿库；在线监测

江西某钨矿现有2个尾矿库暨1#、2#尾矿库，1#尾矿库已进入闭库阶段。该钨矿现正在运行生产的尾矿库为2#尾矿库，库等别为四等，目前坝顶高程达到53m，生产运行情况良好，很好地服务了矿山生产。

2#尾矿库，距选厂北面大约 1.5km，位于 1#尾矿库下游780m，利用自然山谷筑坝，库区上、下游1000m范围内无工矿企业；无大型水源地、水产基地；无公众聚集场所；库区下游开阔；无全国和省重点保护名胜古迹；地质构造简单，无不良地质现象。

1 尾矿库的建设历史

该钨矿 2#尾矿库委托南昌有色冶金设计院进行设计，于1975年由该钨矿自行进行施工，1976年6月建成投入运行，库容为780万立米，服务年限为24.8年。2003年又聘请南昌有色冶金设计院进行扩容改造设计，延长了使用年限13年。

2#尾矿库汇水面积为 0.118km2，设计总库容量为 858万立方米(已堆存尾砂约480万m3)，总坝高为53.0m，终期设计洪水标准为200年一遇。安全设施主要由尾矿坝和排洪（水）系统等组成。

1.12#尾矿库情况介绍

该尾矿库由初期坝、排洪系统、尾砂堆积坝等组成。

尾矿库初期坝位于库区北侧，初期坝为均质碾压土坝，初期坝顶以上采用尾砂堆坝。初期坝坝顶标哥382.0m，坝长89.0m，坝高14.0m，顶宽3.0m，上、下游边坡1∶2.5，下游373m标哥以下设堆石排水棱体，内外坡比为1∶1.0。初期坝无位移现象，无纵、横向裂缝，无滑坡，无渗漏，坝体运行工况良好，安全稳定，很好地服务了矿山生产。

尾砂堆积坝采用上游式筑坝法，总坝长约 1156m，坝高53m，最终坝顶标哥为421m，平均外坡坡比为1∶3.2。

在我国已有的尾矿坝，绝大部分是采用上游法尾矿堆坝，这种坝型的初期坝工程量小，后期堆积坝利用尾矿冲积筑坝，由于基建期投资较少，因此得到了广泛应用[1]。

根据国家安全生产监督管理总局发布的《尾矿库安全技术规程》[2]，对上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长做了规定，规定如表 1所示，上游式尾矿坝沉积滩顶至最高洪水位的高差不得小于表 1的最小安全超高值，同时，滩顶至设计最高洪水位边线距离不得小于表1的最小滩长值。

表1　上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长

该钨矿 2号尾矿库为四等库，相应的防洪要求为尾矿坝最小安全超高0.5m，尾矿坝最小干滩长度50m，2#尾矿库防洪标准均取200年一遇。

目前尾矿库堆积高程为+421m，沉积滩坡比为 1∶5，现干滩长度为180m，澄清距离大约200m。

尾矿库副坝位于初期坝东侧，原一级砂泵站西侧，于2003年施工建设，设计副坝为碾压堆石坝，坝顶标哥为412m，坝底标哥为409m，坝高3m，坝顶宽度3m，内外坡比为1∶1.2，坝长大约150m，坝基及上游坡铺设400g/m2土工布一层。自该副坝坝处采用上游法放矿并按1∶3.5坡比进行尾矿堆坝，412米以上与主坝合二为一，最终堆积标哥421米。

1.2尾矿库排渗设施

为防止沼泽化现象的产生以及尾砂流损，尾矿库经常设有坝面排渗设施。

2#尾矿库堆积坝上按设计设有排渗管；在381、387、393、399、405标哥处设有水平排渗管，管径为200mm，由管径150集水管相连接，将水排出坝体。堆积坝内设置两口内径为1.65m排渗井，1号井高程383.37m，井深为6.8m，2号井高程412.0m，井深为11.8m。各排渗系统出水正常，效果良好，多年的运行实践表明满足安全要求。

2#尾矿库还设有坝肩截水沟和坝面排水沟，坝肩沟500× 500mm，排水沟300×300mm，均采用块石结构。

目前坝肩截水沟和坝面排水沟无断裂现象，排水畅通，效果良好，满足安全要求。

2号尾矿库原设有井—管排水系统，后因地基沉陷被破坏，2006年新建井—管—洞排水系统，并将原井—管排水系统封堵，封堵的情况良好。

排水隧洞：排洪隧洞总长372m，原为圆拱直墙式，规格为1.5×2.0m，2006年后改造为矩形钢筋混凝土结构，规格为净断面1.5m×1.65m。排水隧洞出口出水清澈，尾矿排放水低于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准。

该钨矿尾砂由选矿厂自流到尾砂泵房，采用扬送方式用400mm复合聚乙烯管将尾砂排入尾矿库，复合聚乙烯管从东侧沿子坝接至西侧。

当前来矿根据矿量，采用分散均匀放矿入库，并水平推进，维持坝体均匀上升，不得任意在库后或一侧岸放矿，应避免滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量集中沉积于某端或某侧。在沿路排放管，打开足够的放砂口和水口（排砂、排水），使尾砂沉淀均匀筑坝，重心放在尾端上，矿浆排放不得冲刷子坝，严禁矿浆沿子坝内坡趾流动冲刷坝体。应做到粗粒尾矿沉积于坝前，细粒尾矿排至库内，在沉积滩范围内不允许有大面积矿泥沉积；按设计及规程保持足够干滩长度,现超过180m保持安全超高不低于1m。

2005年，2号尾矿库库内 3#～4#排水井之间的连接管在靠近 3#排水井附近出现沉降错位而致排水管周围的砂子垮塌，形成一个大洞，后采用猪笼子装废石进行填堵。

2006年，针对由于3#～4#排水井之间的连接管出现沉降错位而致排水管泄漏，以及库内外排水有时浑浊的问题，重新建设了一个新4号排洪井和排洪隧道。

2008年10月，对3号排水井进行封井。

2008年底，在2#尾矿库子坝坝面修建排洪沟。

2009-2011年陆续将铸铁放砂管更换为复合聚乙烯管排放尾砂。

尾矿库是矿山企业中十分重要的生产和环保设施，尾矿坝的安全直接关系到矿山生产的正常进行、环境保护及下游人民生命财产的安全。因此尾矿坝安全运行日益受到国内外的重视[3]。

该企业建立了尾矿库安全标准化管理体系，确定了尾矿库安全生产方针和目标，于2011年通过了三级尾矿库安全标准化评审，极大地提高了尾矿库的安全生产条件和管理水平。

2 排洪系统建设历史

2#尾矿库第一套排洪系统建于 1967年，类型为井+管的型式，由南昌有色冶金设计研究院设计。井-管排洪系统由 3座排水井和坝下埋管组成，3座排水井均为窗口式，内径800mm，钢筋混凝土结构，坝下埋管内径 600mm，壁厚 0.2cm，现浇钢筋混凝土结构。1975年该排洪系统由于地基沉陷，排水管於堵尾砂无法正常使用。1975年5月由江西省冶金局召开会议研究决定另建第二套排洪系统，并将原井-管排水系统封堵。

第二套排洪系统方式为井-管-洞的型式。在第一套排洪系统1号和2号排水井之间新增排水井，内径800mm，2号和3号排水井利用第一套排洪系统2号、3号排水井，各排水井之间采用内径600mm埋管相连，然后通过增1号排水井进入排洪隧洞，排洪隧洞为圆构直墙式，B×H=1.5m×1.8m，钢筋混凝土全程衬砌，分为预制和现浇两种类型，衬砌厚度20cm。

第三套排洪系统在2006年新建了窗口式排水井和排洪隧道。排水井顶标哥415.82m，井底标哥404.33m。排水井为窗口式圆形钢筋混凝土结构，井径2.0m，每层设4个溢水窗口，单个窗口尺寸为0.4m×0.4m，垂直间距0.5m。排洪隧道沿山脚埋设，总长约455.0m，出口位于初期坝下游，断面为方形钢筋混凝土结构，净断面1.5m×1.65m，纵坡0.01。

3 隐患综合治理

3.1尾矿库隐患排查

2008年9月8日，山西省襄汾县新塔矿业公司尾矿库发生溃坝事故；2010年9月21日，广东茂名市信宜紫金矿业银岩锡矿高旗岭尾矿库发生溃坝事故，都造成人员伤亡和巨大的经济损失。尾矿库一旦发生溃坝事故，对下游的建筑、居民的危害非常巨大[4]。

为此国家加强了对尾矿库的安全排查。尾矿库安全度主要根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定。分为危库、险库、病库、正常库四级。

经过排查该钨矿2#尾矿库主要存在以下安全隐患：

（1）尾矿坝局部坝坡过陡，堆积坝坝面坡度相差大，坝面、坝肩拉沟严重。

（2）副坝顶高程偏低，存在尾砂外泄隐患。

（3）初期坝坝基外草地长期潮湿。浸润线是尾矿库的生命线，浸润线过高往往会影响坝体稳定，造成坝体破坏[4]。

（4）尾矿库无安全监测设施。

该安全隐患治理工程于2009年被国家安监总局等部委列为隐患综合治理重点项目。

尾矿坝的排渗固结被认为是提高坝体稳定安全既经济又有效的途径。即通过在尾矿坝不同部位埋设各种排渗设施，来改善尾砂的排水条件，以降低坝体浸润线，加速尾矿固结，从而提高坝体的稳定安全系数[5]。

近年来国家安监部门对尾矿库监控出台了一系列技术标准和规程规范，尾矿库本体安全在线监测系统逐渐得到应用。

因为尾矿库是重大危险源，存在溃坝危险，容易造成重特大事故，故要求对三等以上尾矿库设在线监测系统，对尾矿库进行在线监测，及时发现不正常现象并提出警示，为尾矿库的管理与维护等提供数据参考。

2011年7月该钨矿委托长沙有色冶金设计研究院对该矿2#尾矿库进行隐患综合治理工程设计及安全专篇。

3.2设计治理方案

（1）尾矿坝坝面整治。对初期坝下游坝面进行整坡，增设混凝土预制块护坡；对堆积坝下游坝面进行整坡，并覆土、植草；增设坝面、坝肩排水沟。

（2）增设尾矿坝排渗设施。在初期坝373.0m高程增设排渗管20组，排渗管间距为3.0m。

（3）修建挡砂墙。为防止尾砂外泄，在东侧山坡副坝处修建一道浆砌石挡墙，总长342.0m，最大高度2.5m。

（4）增设尾矿库安全监测系统。1.人工监测系统：位移监测点3个；浸润线观测孔9个；排水井侧壁库水位标哥以及堆积坝顶标哥定期测量等。2.自动化监测系统：主坝表面位移监测断面3个，共8个测点；3个浸润线监测横断面，共7个测点；库区水位监测点一个；干滩高程监测点 2个；降雨量监测点1个；视频监控点4个。

该工程于2012年3月开工，主要建设内容：2#尾矿库隐患综合治理工程设计总坝高、筑坝方式以及总库容不变，主要治理工程有：

在初期坝370m高程，垂直坝轴线、横向植入排渗管20组，每根排渗管间距为3m，植入深度为50～70m，以降低浸润线水位。

对初期坝表面杂草、杂物清理，修整边坡，增加混凝土预制块护坡。

对原形成堆积坝面，按设计要求重新整坡，尾砂倒运，达到设计坡比后，覆土、植草皮。

新建在线观测系统。尾矿库安装了在线监测系统，并于2012年12月开始试运行，对尾矿库降雨量、坝体位移、浸润线高度、尾矿库水面高程等实行在线监测，确保尾矿库安全运行。

新建主坝面排水沟，完善排渗系统。

修建挡砂墙—尾矿自然堆积排放，为防止尾矿外泄，在东侧山坡修建一道浆砌石挡墙，总长 82.4m，下段宽 0.7～1.2m，高2.0m，上段宽0.3～0.6m，高1.5m。

老排水井在停用后进行了封堵，是对整个井筒进行全封堵。具体方案简述：先在井筒底部扎好钢筋，再用混凝土浇灌，实行全封堵。封堵后效果相当好，无任何的渗水。

3.3在线监测方案

2#尾矿库的坝体表面位移监测分主坝与副坝位移监测。主坝布置3个坝体表面位移监测断面，共8个测点。另外，在坝体西侧山体上布置 1个位移基准点。智能全站仪布置在尾矿库西侧附近的山体上。

对副坝位移不进行在线监测，而改为人工定期监测方式，在副坝拟布置3个人工位移监测点。

主坝布置3个浸润线监测横断面，共7个浸润线监测点。副坝由于坝体高度较小，不进行监测。

库区水位监测点的布置。

干滩长度监测点的布置：在坝顶中间处布置 2个监测断面，断面间距为 50～100m,每个断面在坝内坡脚处各布置 1个干滩高程监测点，共布置 2个干滩高程监测点。干滩内的干滩高程监测点视子坝抬升的速度而不断抬升。

降雨量监测点的布置：由于库区汇水面积较小，布置一个降雨量监测点即可满足监测要求，为了便于日常维护和通讯，降雨量监测点布置在值班室的屋顶。

视频监控点的布置:共布置4个视频监控点，分别位于排水井处、初期坝处、堆积坝外坡中部以及坝顶处，以监测排水防洪设施的运行情况、初期坝情况、堆积坝外坡情况与坝顶放矿及滩面情况。其中，位于坝顶处的球机随着子坝的抬升而抬升。

3.4人工监测方案

库区设置人工监测设施，辅助在线监测，定期掌握尾矿库运行动态。主要人工监测设施包括：位移观测点、浸润线观测孔、堆积坝标哥观测和库水位观测。

位移观测:在坝体382m、402m、421m三个标哥，平行坝轴线一排布置位移观测点，共 9个。具体先预制 0.4×0.4× 0.55mC20块，按指定位置埋入坝内50cm，出露5cm，在沉降位移桩上预埋-50×200带刻度镀锌钢板。

浸润线观测:在坝体382m、402m、421m三个标哥，平行坝轴线一排布置位移观测点，共 9个，可利用工勘钻孔作为浸润线观测孔。

堆积坝标哥监测:为确保尾矿库运行期间堆积坝均匀上升，应定期对堆积坝顶标哥进行测量。堆积坝顶标哥监测采用全站仪每隔半个月对堆积坝顶进行测量，根据实测数据及时调整放矿管，填平坝顶低洼位置。

库水位监测:库区排水井侧壁用红油漆刷涂刻度和水位标哥，每隔0.1m一个刻度，0.5m标示该处出水位标哥。人工定期观测库内水位变化情况，记录在册，与在线监测数据比对，验证浸润线变化的准确性。

3.5尾矿库隐患治理工程

2#尾矿库隐患治理工程分三个分项工程暨尾矿库主坝加固改造、排洪系统、在线监测。

(1)尾矿库主坝治理情况：堆积坝外坡治理:堆积坝平均堆积边坡 1∶3.2，局部位置边坡陡于 1∶3.2，将堆积坝边坡削缓至1∶3.2，形成统一的堆积边坡。

坝体植被：为防止堆积坝坡雨水拉沟，破坏堆积坝坡，拟在堆积坝坡上设置30cm厚草皮护坡。

坝面排水沟：同时在坝面上布置纵横坝坡排水沟，浆砌石结构，断面尺寸0.3m×0.3m。堆积坝两侧坎肩设置坝肩排水沟，实际为梯形结构，坝沟上宽1000mm，下宽500mm，沟深500mm。

水平管排渗：因为上游式尾矿堆积坝可采取下列措施控制渗流：尾矿筑坝地基设置排渗褥垫、水平排渗管（沟）及排渗井等；与山坡接触的尾矿堆积坡脚处设置贴坡排渗或排渗管（沟）等。所以在排水棱体顶部垂直坝轴线打入20根排渗管，水平间距3m。排渗管采用套管施工，材质为￠75UPVC排渗管，每根长60m，其中开孔管段长25m，每周开4个1cm的孔，间距5cm，梅花型布置，开管身用土工布包裹一层，两头用铁丝扎紧。

挡砂墙：库区东侧山坡修建一道浆砌石挡墙，总长342m，顶宽0.5m，两侧边坡1∶1.05,0～1.5m。墙体基础坐落于基岩。

(2)尾矿库排洪系统治理情况：初期坝下游排水设施：在初期坝下游增设排水沟，顶宽0.5m，内侧坡比1∶0.25，净断面底宽1.5m，沟深2.0m。

挡砂墙兼水沟：浆砌块石挡砂墙，墙体采用M10浆砌石结构，墙顶设坝坡排水沟，高度1.0～2.5m，两侧直立。

（3）在线监测治理情况：2012年8月，由长沙冶金研究院设计，北京矿冶研究总院施工承建的尾矿库“6+1”在线监测系统，于2012年11月投入运行。2号尾矿库在线监测系统平面图见图1。

图1　2#尾矿库在线监测系统平面图

浸润线观测采用PVC塑料测水管观测，从位移沉降、浸润线观测数据来看，该坝体稳定，观测设施行之有效。

尾矿库自动监测系统的投入使用，使得矿山安全生产的整体水平又迈上了一个新的台阶。降低了尾矿库生产管理人员的劳动强度，提高了尾矿库的管理水平[6]。

2011年，由长沙冶金研究院对1号尾矿库进行了闭库安全治理设计，2012年4月由江西冶金建筑公司承建，历时13个月。1号尾矿库整治了220000平方米，2号尾矿库整治了48000平方米，1号、2号尾矿库都进行了覆土植草。

依据有关安全生产法律法规的规定，江西省安全生产监督管理局于2013年12月24～25日组织有关专家，对该钨矿2#尾矿库隐患综合治理工程进行了竣工验收，验收合格。

4 尾矿库运行概况

放矿工艺及安全超高，干滩长度控制。

目前尾矿库已达到最终设计标哥 421m，今后放矿过程中，通过移动放矿管，前站式充填放矿，充分利用剩余库容。从库区东面和北面沿线放矿，421m标哥主放矿管总长度1330m，主放矿管往库内每次平移20m，分散放矿管连接主管，每隔20m布置一根，均匀分散放矿，不得在该处长期放矿。

尾矿库通过控制终期沉积滩坡度和干滩长度确保防洪安全。

尾矿库使用终期控制干滩长度≥90m，沉积滩坡度≥7.0%，则排洪系统可满足规范防洪安全的要求。目前尾矿库实测干滩长度120m，沉积滩坡度8.33%，满足防洪要求。

2013年4月28日老涵洞出浑水，5月对老涵洞进行封堵。

2013年在老涵洞与新涵洞之间增加一个沉淀池，用于澄清老涵洞与新涵洞外排水意外混浊，确保达标排放

近几年来由于矿山安全生产迅猛发展，当前2#尾矿库已堆积坝高53m（标哥421m），堆积坝高达到了设计要求，面临着再次扩容改造。2#尾矿库本次扩容改造设计主要包括堆积坝加高、副坝加高、新增排水井-随洞排洪系统、原排洪系统封堵及排渗设施等。预计扩容后尾矿库总坝高 61.0m，尾矿库为三等库，尾矿库汇水面积0.43km2，设计洪水标准为500年一遇。

该钨矿尾矿库整治后的运行状况见图2～图7。

图2　1#尾矿库整治后的情况

图3　2#尾矿库的现状

图4　2#尾矿库初期坝的现状

图5　2#尾矿库堆积坝的现状

图6　在线监测观测情况

图7　在线监测系统

5 结语

该钨矿2#尾矿库经近39年的正常运行，到目前为止，坝顶高度为421m（设计标高为421m），库容858万立方，干滩长度 180m，排放入库总尾沙 480万立方米，占总库容的55.94%，经近39个汛期的考验，并通过多次初期坝轴线测量无变形位移。两侧与山体结合部位无变形位移及开裂现象。坝面无明显的下沉现象，下游坡面无变形，排洪隧洞功能良好，无沉陷现象，坡面状态良好。该钨矿 2#尾矿库安全生产稳定运行，很好地服务着矿山发展。

[1] 胡祥群.尾矿坝的排渗设施及其应用[J].中国矿山工程, 2014,43(1):68-70.

[2] AQ2006-2005.尾矿库安全技术规程[S].北京:国家安全生产监督管理总局,2005.

[3] 雷丁丁,李龙福,许乔峰,等.尾矿坝浸润线预警研究[J].有色金属(矿山部分),2014,66(4):79-82.

[4] 王又武,袁平,陈珂佳,等.尾矿库溃坝有关问题探讨[J].工程建设,2009,41(5):39-41.

[5] 雷丁丁,李龙福,许乔山峰,等.尾矿坝浸润线预警研究[J].有色金属(矿山部分),2014,66(4):79-82.

[6] 胡祥群.尾矿坝的排渗设施及其应用[J].中国矿山工程, 2014, 43(1):68-70.

[7] 张永明.矿山尾矿库自动监测技术的应用[J].中国矿山工程,2010,39(6):11-14.

The development of a jiangxi tungsten tailings

Describes a jiangxi tungsten tailings. From the history of the construction of the mine tailings as well as the regulation of the hidden trouble comprehensive treatment, you can see the importance of the tailings in the current national economic safety and mine production status. The mine safe stability of the tailings is an excellent service to the mine safety in production, great significance。

Safety in production; tailings; on-line monitoring

TD92

A

1008-1151(2015)09-0047-05

2015-08-10

钟能（1969－），男，江西全南人，江西大吉山钨业有限公司选矿工程师，从事选矿技术工作。