劉曉峰，沈樓燕

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

箱型壩在尾礦庫工程中的應(yīng)用

劉曉峰，沈樓燕

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

以某尾礦庫工程為例,介紹其采用箱型壩體取代傳統(tǒng)的土石壩以及堆石壩作為尾礦壩,并在箱型壩體上設(shè)置溢洪道。隨著尾砂面的上升,通過安放疊梁閘門來控制尾礦庫的水體澄清及排放。

箱型壩；尾礦庫；疊梁閘門

0 引言

尾礦庫安全設(shè)施[1]主要包含尾礦壩及排洪系統(tǒng)。傳統(tǒng)尾礦壩按筑壩材料來分,主要有土石壩、堆石壩、漿砌石壩以及混凝土壩。土石壩在我國尾礦壩中應(yīng)用較廣,主要采用土、石及風(fēng)化料等當(dāng)?shù)夭牧辖ǔ?對筑壩材料及壩基承載力要求較低，且施工簡單方便,工程造價(jià)較底;堆石壩作為尾礦壩也較為常見,常作為上游法筑壩工藝的初期壩,主要采用石渣或爆破石料筑成,對地基承載力要求不高，施工難度一般,工程造價(jià)較高;漿砌石以及混凝土等重力壩則較少用作尾礦壩，主要原因是其對地基承載力要求高、施工難度大且工程造價(jià)高。

尾礦庫排洪系統(tǒng)不僅要及時(shí)有效地排出庫區(qū)澄清水及洪水，還需確保尾砂不泄漏,即排水不排砂,避免“跑渾”[2]。排洪系統(tǒng)主要由進(jìn)水構(gòu)筑物和排水構(gòu)筑物兩部分組成。進(jìn)水構(gòu)筑物主要有排水斜槽和排水井。而排水構(gòu)筑物包含排水涵管、排水隧洞以及溢洪道等。進(jìn)水構(gòu)筑物顯著特點(diǎn)是隨著尾砂面的不斷升高,需不斷調(diào)整進(jìn)水口高程保證尾礦水的澄清,同時(shí)避免尾砂隨水體一起排出,造成污染。

本文以某尾礦庫工程為例,結(jié)合庫區(qū)現(xiàn)場地形及現(xiàn)狀,采用箱型壩[3]作為尾礦壩,同時(shí)在壩體上設(shè)置溢洪道用于尾礦庫排洪。

1 尾礦庫基本情況

原有尾礦庫建有一座主壩，壩型為土石壩，采用一次性筑壩方式。在庫尾設(shè)有一套臥管式排洪系統(tǒng)，尾礦庫采用壩前放礦方式，水體庫尾澄清。由于礦山生產(chǎn)能力增大,原有尾礦庫庫容不能滿足要求,需對其進(jìn)行加高擴(kuò)容改造。而現(xiàn)狀庫尾有一豁口,根據(jù)庫容要求,需新增一座副壩。原有臥管排洪能力較小,不能滿足排洪要求,且其位置與新建副壩壩址有沖突,故還需重新設(shè)置排洪系統(tǒng)。副壩如采用土石壩或者堆石壩,則存在水下作業(yè)等一系列問題;且考慮到庫尾豁口上下游地形均較陡,受壩體坡度影響,壩體工程量將較大。若壩軸線往庫內(nèi)偏移,又將增大水下作業(yè)的工程量,且尾礦庫庫容也會(huì)相應(yīng)減少。故此,在該處設(shè)置鋼筋混凝土箱型填渣壩[3],同時(shí)考慮將排洪系統(tǒng)設(shè)置在壩體上。

2 箱型壩體特征

壩體頂高程370.0 m,最大壩高21.0 m,壩頂寬4.0 m,壩底寬28.0 m,壩軸線長89.5 m,壩內(nèi)扶壁間跨度為3.5 m。壩基坐落于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上,在兩岸山體結(jié)合處采用漿砌塊石壩與箱型壩連接。以箱型壩中部一跨作為溢流通道,并在壩頂設(shè)置起吊架,以便于疊梁閘門的安放。壩體上游立面詳見圖1。

圖1 壩體上游立面

3 箱型壩體優(yōu)勢

由于該礦山選礦工藝主要為重選,尾礦粒徑粗,容重大,試驗(yàn)測得內(nèi)摩擦角為40°。故將尾礦回填至“箱型壩體”內(nèi),以滿足壩體的重量要求,保證壩體的穩(wěn)定性,還能大大減少壩體混凝土的工程量，降低壩體投資[4]。同時(shí)由于利用了庫內(nèi)尾砂,相應(yīng)增大了尾礦庫的庫容,延長了尾礦庫服務(wù)年限。

在箱型壩上設(shè)置溢洪道,避免了因另設(shè)排洪系統(tǒng)而增加投資。并結(jié)合尾礦庫的運(yùn)行特點(diǎn),隨著尾砂面的上升,通過逐步加設(shè)疊梁抬高溢流水位,控制尾礦庫運(yùn)行期間庫內(nèi)水位,保證尾礦庫水體的澄清及排放。

該箱型壩體自2011年建成以來一直運(yùn)行良好,與傳統(tǒng)壩型相比,箱型壩主要回填庫內(nèi)尾砂,擴(kuò)大了尾礦庫庫容,且與排洪系統(tǒng)相結(jié)合,為礦山節(jié)省資金約150萬元,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)語

箱型壩壩體結(jié)構(gòu)計(jì)算相對復(fù)雜,施工難度也較傳統(tǒng)壩型的大,目前在國內(nèi)礦山行業(yè)應(yīng)用較少,但由于其投資省,實(shí)現(xiàn)了廢料(尾砂）利用,并能結(jié)合壩體構(gòu)造設(shè)置排洪設(shè)施,故對國內(nèi)尾礦壩壩型的選擇有極大的推廣借鑒意義。

[1] AQ2006-2005,尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 沈樓燕.關(guān)于尾礦庫排洪系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題探討[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2002,23(4）：57.

[3] 秦榮,謝肖禮,彭文立.框格壩材料非線性及狀態(tài)非線性空間有限元分析[J].工程力學(xué),2000,18(S1)：107-111.

[4] 鄭旌輝,王文禧,紀(jì)清巖,王郁海.漿砌石框格填渣壩的安全性與經(jīng)濟(jì)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

贛鄱英才555工程領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目。

劉曉峰(1982―),男,工程師,主要從事水工專業(yè)設(shè)計(jì)與研究工作。