CN105544459A - 尾矿坝结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾矿的尾矿坝结构及施工方法。坝体主体由柔性材料制成的块石网箱和刚性抗滑桩构成。块石网箱砌一侧为尾矿、另一侧为碎石过滤层，碎石过滤层平铺于块石网箱的一侧。在基底面下开设有深部滤导水槽及抗滑墙趾，深部滤导水槽及抗滑墙趾横向穿过碎石过滤层、抗滑桩、块石网箱，并延伸至块石网箱的另一侧。由于坝体透水性良好，因此能将尾矿库中水滤出，增加了库容，所以消除了水对尾矿库所有的不良影响；提高了尾矿库的库容，增加了经济效益；刚柔相济的坝体及时受到较大冲击，产生变形，也会为“溃坝”提供较长的预警时间，提高安全性；降低了尾矿坝建设的投入；适用于尾矿的防护。

Description

尾矿坝结构及施工方法

技术领域

本发明涉及尾矿坝技术领域。

背景技术

传统的尾矿坝通常采用粘土坝、粘土混凝土坝、粘土石坝或钢筋混凝土坝这几种形式。这些形式的坝无一例外都阻水的，或者说是不透水。基于此，这些尾矿坝容易产生以下三方面的问题：1、由于水的存在、减少库容；2、由于水的长期浸泡，坝体及坝基强度降低，容易溃坝；3、溃坝时破坏性极大。

尾矿坝的设计与建设最重要的核心问题是库容与安全问题。库容问题涉及到尾矿库的使用年限、投入产出比等经济层面的问题。而安全问题则涉及人民生命财产及生态环境保护等问题。尾矿坝溃坝往往是重大的安全事故是灾难性。这是因为尾矿坝溃坝的破坏性是极强的，而且对环境的破坏也是极强的。2008年9月8日7时58分，山西省襄汾县新塔矿业有限公司新塔矿区980平硐尾矿库发生特别重大溃坝事故。事故泄容量26.8万立方米，过泥面积30.2公顷，波及下游500米左右的矿区办公楼、集贸市场和部分民宅，造成277人死亡、4人失踪、33人受伤，直接经济损失达9619.2万元。以往的传统尾矿坝设计与技术，通常没能很好地解决这一问题。而我国目前有许多带病工作“病坝”与“险坝”存在。这些“病坝”、“险坝”就像一枚枚威力巨大的定时炸弹一样分布在祖国大地上。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种有效防护尾矿的尾矿坝结构及施工方法。

本发明采用的技术方案是，尾矿坝结构，尾矿坝结构，包括坝体，其特征在于：坝体中心为一组抗滑桩，抗滑桩下端插入基底面以下，在抗滑桩周围堆砌有块石网箱，块石网箱由网箱包裹石块制成。

块石网箱构成的坝体的一侧设有碎石过滤层，碎石过滤层平铺于坝体表面。

在基底面下开设有深部滤导水槽及抗滑墙趾，深部滤导水槽及抗滑墙趾横向穿过碎石过滤层、块石网箱，并延伸至块石网箱的另一侧。

碎石过滤层上包含至少三层碎石，碎石粒径最大的位于最外层，碎石粒径由上至下递减。

碎石过滤层上包含三层碎石，三层粒径在由外至内粒径分别为5～10mm、10～20mm、20～50mm。

深部滤导水槽及抗滑墙趾为开设在基底层下的水槽，水槽中填有碎石或石块。

尾矿内还设有库中心滤井，深部滤导水槽及抗滑墙趾与库中心滤井相连通。

块石网箱由六个网箱片连接成一个长方体，并在其中填充有石块。

尾矿坝施工方法，包括以下步骤：

a.根据坝址勘察报告，确定基底面标高；

b.根据勘察报告和库容、库压计算抗滑桩的入岩或入土深度，结构尺寸，配筋数量及块石网筋坝体的结构尺寸；

c.根据尾矿排出物确定深部滤导水槽、三层过滤层及库中心滤井的结构尺寸；

d.深部滤导水槽及抗滑坝趾可沿坝体延长方向通长布设或局部布设，视库容及库压大小及基底岩性等实际情况而定。

本发明的有益效果是极大地减少了尾矿坝“溃坝”的可能性与危害性，极大地提高了尾矿坝的安全性；提高了尾矿库的库容，增加了经济效益；降低了尾矿坝建设的投入；提供了“溃坝”较长的预警时间。

附图说明

图1本发明的尾矿坝结构俯视图。图2为图1中沿A-A方向的剖视图。

图3为图2中Y区域局部放大图。

图中标记为：1-块石网箱，2-碎石过滤层，21：5-10mm粒径碎石过滤层，22：10-20mm粒径碎石过滤层，23：20-50mm粒径碎石过滤层，5-基底面，6-抗滑桩，7-深部滤导水槽及抗滑坝趾，8-库中心滤井。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

由于尾矿中排出的主要是细颗粒的矿粉和水的混合物，其中水的作用产生以下五个方面的问题：①是充占了库容；②浸泡坝体和坝基，坝体、坝基的强度降低，容易产生溃坝；③由于吸附水和超孔隙水压力的共同作用，尾矿排出物中的水不容易迅速排出；④由于水压与土压的共同作用，导致库压增大，当坝体承受不了这种库压，就产生了溃坝；⑤溃坝时破坏性极强，由于细颗粒的矿粉与水共同形成一种“流体”，其冲击力是巨大，过泥面积(冲击面积)巨大，其破坏性、危险性都是巨大的，而且对生态环境的破坏也是巨大的。

如图1、图2所示，本发明的尾矿坝结构，其坝体主要为块石网箱1，块石网箱1中心为一组刚性抗滑桩6，抗滑桩6插入基底面5以下，在抗滑桩6周围堆砌有块石网箱1，块石网箱1为高渗水性的柔性材料制成。块石网箱1的一侧为尾矿、另一侧为碎石过滤层2，碎石过滤层2平铺于块石网箱1的一侧。在基底面下开设有深部滤导水槽及抗滑墙趾7，深部滤导水槽及抗滑墙趾7横向穿过碎石过滤层2、抗滑桩6、块石网箱1，并延伸至块石网箱1的另一侧。

由于块石网箱1及碎石过滤层2构成的坝体是透水的，因此能将尾矿库中水滤出，增加了库容，所以消除了水对尾矿库所有的不良影响；同时，减少了水对坝体、坝基的破坏，减少或完全消除了水压力，降低了溃坝的可能。深部滤导水槽及抗滑墙趾3为开设在基底层下的水槽，水槽中填有碎石。它能迅速有效地排出坡体中的积水，同时也是防护体系抗滑移的重要设置，它可以通长设置也可局部设置，视具体情况而定。

抗滑桩6为刚性的，可以提高坝体的强度，降低了溃坝的可能，抗滑栓最好采用钢筋混凝土制作，也可以根据具体施工条件选择其他刚性材料例如石柱等等。块石网箱1由六个网箱片连接成一个长方体，并在其中填充有石块。网箱片为柔性材料制成，例如尼龙材料、高密度聚乙烯等，具有一定强度和韧性，所构成的块石网箱1牢固而坚韧。那么坝体中心的刚性的钢筋混凝土抗滑桩6与块石网箱1共同构成“刚柔相济”的防护体系，大大增强了尾矿坝的安全可靠性。

同时，每个块石网箱构成一个具有一定强度和韧性的小单元，其变形可以消散和吸收滑动体的下滑力，可以在一定范围内抵抗外力的作用。由刚性的钢筋混凝土抗滑桩6与柔性的块石网箱1共同组成相柔相济的防护体系，柔性砌体的变形范围较大，那么在外力作用下完全破坏时需要历时一个“较长时间”的变形破坏，这就为坝体的“溃坝”提供了一个“较长时间”的预警，这样就可以使其破坏而产生的损失减少到最小。

由于没有水压力的作用，坝体仅承受由松散矿粉产生的主动土压力，因此，坝体所承受的压力大大减少，降低建设投入。即使产生溃坝问题，由于库区中的主要物质是松散的矿粉，形不成流体，其冲击力及冲击范围(过泥面积)均有限，其破坏力亦有限。

尾矿中排出的主要是细颗粒矿粉与水的混合物，其中库容核心部分及深部中的水不易排出。因此，本发明设置了库中心滤井8，深部滤导水槽及抗滑坝趾能通过库中心滤井8能将库容核心部位及深部的水排出。

坝体的透水性良好，坝体的强度计算只考虑矿粉的主动土压力，而不必考虑水压的作用，因此减少了投资。

根据尾矿特性设计施工尾矿坝的步骤如下：

a)根据坝址勘察报告，确定基底面5标高；

b)根据勘察报告和库容、库压计算抗滑桩6的入岩(入土)深度，结构尺寸，配筋数量及块石网筋坝体的结构尺寸；

c)根据尾矿排出物确定深部滤导水槽、三层过滤层及库中心滤井8的结构尺寸；

d)深部滤导水槽及抗滑坝趾7可沿坝体延长方向通长布设或局部布设，视库容及库压大小及基底岩性等实际情况而定。

具体计算和施工方式可以参考《混凝土结构设计规范》和《建筑桩基技术规范》。

Claims (9)

1.尾矿坝结构，包括坝体，其特征在于：坝体中心为一组抗滑桩，抗滑桩下端插入基底面以下，在抗滑桩周围堆砌有块石网箱，块石网箱由网箱包裹石块制成。

2.如权利要求1所述的尾矿坝结构，其特征在于：块石网箱构成的坝体的一侧设有碎石过滤层，碎石过滤层平铺于坝体表面。

3.如权利要求2所述的尾矿坝结构，其特征在于：在基底面下开设有深部滤导水槽及抗滑墙趾，深部滤导水槽及抗滑墙趾横向穿过碎石过滤层、块石网箱，并延伸至块石网箱的另一侧。

4.如权利要求2所述的尾矿坝结构，其特征在于：所述碎石过滤层上包含至少三层碎石，碎石粒径最大的位于最外层，碎石粒径由上至下递减。

5.如权利要求4所述的尾矿坝结构，其特征在于：所述碎石过滤层上包含三层碎石，三层粒径在由外至内粒径分别为5～10mm、10～20mm、20～50mm。

6.如权利要求3所述的尾矿坝结构，其特征在于：深部滤导水槽及抗滑墙趾为开设在基底层下的水槽，水槽中填有碎石或石块。

7.如权利要求6所述的尾矿坝结构，其特征在于：所述尾矿内还设有库中心滤井，深部滤导水槽及抗滑墙趾与库中心滤井相连通。

8.如权利要求1所述的尾矿坝结构，其特征在于：块石网箱由六个网箱片连接成一个长方体，并在其中填充有石块。

9.尾矿坝施工方法，包括以下步骤：

a.根据坝址勘察报告，确定基底面标高；

b.根据勘察报告和库容、库压计算抗滑桩的入岩或入土深度，结构尺寸，配筋数量及块石网筋坝体的结构尺寸；

c.根据尾矿排出物确定深部滤导水槽、三层过滤层及库中心滤井的结构尺寸；

d.深部滤导水槽及抗滑坝趾可沿坝体延长方向通长布设或局部布设，视库容及库压大小及基底岩性等实际情况而定。