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尾矿库的选择与计算

(一)尾矿库址的选择
    尾矿库址选择的基本原则为：
    (1)不占或少占耕地，不拆迁或少拆迁居民住宅。
    (2)选择有利地形、天然洼地、修筑较短的坝堤(指坝的轴线短)即可形成足够的库容(一般应满足贮存设计年限内的尾矿量)。当一个库容不能满足要求时，应分选几个，每个库容年限不应低于5年。
    (3)尾矿库地址应尽可能选择近于和低于选矿厂，尽量做到尾矿自流输送，尾矿堆置应位于厂区、居民区的主导风向的下风向。
    (4)汇雨面积应当小，如若较大，在坝址附近或库岸应具有适宜开挖溢洪道的有利地形。
    (5)坝址和库区应具有较好的工程地质条件，坝基处理简单，两岸山坡稳定，避开溶洞、泉眼、淤泥、活断层、滑坡等不良地质构造。
    (6)库区附近需有足够的筑坝材料。
(7)库址、尾矿输送和储存方式、设施的确定，应进行方案比较。
(二)尾矿库的型式
    尾矿库是堆存尾矿的场所，多由堤坝和山谷围截而成。按照地形条件及建筑方式，尾矿库可分为山谷型、山坡型、平地型3种；按筑坝的方式划分，可分为一次筑坝型(包括废石筑坝)和尾矿堆坝型两种。
    (1)河谷型的尾矿库。此种尾矿库系由封闭河谷口而成。其优点是坝身短，初期坝工程量较小，生产期间用尾矿堆坝也容易。缺点是积水面积大，因而流入尾矿库内的洪水量大，使排水构筑物复杂。
    (2)河滩型和坡地型的尾矿库。利用河滩或坡地筑成的尾矿库，通常是由三面围筑而成。其优点是积水面积小，排水构筑物简单。缺点是三面筑坝，坝身较长，初期坝工程量较大，生产期间用尾矿堆坝也较不便。
    (3)平地型的尾矿库。此种尾矿库系利用平坦地段由四面围坝而成。其优点是积水面积小，排水构筑物简单。缺点是四面筑坝，坝身长，初期坝工程量大，生产期间操作管理不便。这类尾矿库通常是在当地缺乏适当的河谷、河滩、坡地或在上述两类尾矿库都不合适时才采用。
    (三)尾矿库等级的划分
    尾矿库的等级根据其总库容的大小和坝高按表2-1确定。
表2-1尾矿库等级表

    级  别
    库容／亿m3
    坝高／m
    工程规模
  一
    >1．O
    >100
    大型
 二
    1.0～0.1
    100～60
    中型
    四
    O．1～O．01
    60～30
    小一型
    五
    <0.0l
    <30
    小二型

注：1．库容系指校核洪水位以下尾矿库的容积；
  2．坝高系指尾矿堆积标高与初期坝轴线处坝底标高的高差；
  3．坝高与库容分级指标分属不同的级别时，以其中高的级别为准，当级差大于或等于两级时可降低一级。
    有下列情况之一者，按表2-1确定的尾矿库等级可提高一级：
    (1)当尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业、铁路干线遭受严重的灾害者；
    (2)当工程地质及水文条件特别复杂时，经地基处理后尚认为不彻底者(洪水标准不予提高)。
    (四)尾矿场的计算
    1．库容计算

    为明确起见，先说明各种库容名称的含义，由图2—2可以看出：
    几何库容：是指初期坝、堆积坝边坡与地形等高线封闭所形成的容积；
    总库容：是根据总尾矿量、调洪、矿浆水澄清及渗流控制条件所确定的与尾矿库最终堆积标高相应的几何库容；
    有效库容：是指尾矿在尾矿库中所占据的实际容积，以Vr表示：
    回水库容：是指正常高水位与控制水位之间水的容积，以Vx表示；
    调洪库容：是指最高洪水位与正常高水位之间水的容积，以 VT表示；
    死库容：是指控制水位以下水所占的容积，以Vo表示；
    空余库容：是指最终堆积标高与最高洪水位之间未被尾矿充填的容积，以厂k表示。所有尾矿库的Vk相应高度应满足安全超高要求。
  上述尾矿库的库容是经常变化的。
  (1)几何库容的计算。在地形图上绘出初期坝坝坡和堆积坝坝坡，用求积仪测量出各封闭等高线的面积，按式(2—1)计算：

式中v——几何容积，m3；
    i——i=0、1、2、3，…，n，标高线序号；
    j——用求积仪测量封闭等高线3次，每次求积仪读数序号；
    k——求积仪的面积系数，与地形图的比例有关，求积仪说明书中给出；
    xij——第i个标高第J次求积仪读数；
    H——第i条等高线的标高，rn。
    (2)尾矿库所需库容的计算。尾矿库的库容应满足选矿厂服务年限的要求。其所需库容与选矿厂每年排出的尾矿量和服务年限有关，可按式(2—2)计算：

式中  Vz——选矿厂在生产服务年限内所需尾矿库的容积，mj；
    w——选矿厂每年排人尾矿库的尾矿量，t／a；
    ρd——尾矿的松散密度(即平均堆积干容重)，t/m3；
    N——选矿厂生产服务年限，a；
    ηz——尾矿库库容利用系数。
    pd的确定，一般参考类似尾矿的勘察资料或实验室的试验资料确定；在无上述资料时，可参考表2—2确定。
    ηz值的确定，一般应根据尾矿堆积的实际边坡、尾矿沉积滩的水上、水下冲积纵坡，绘出尾矿堆积平面图，计算出尾矿的实际堆积容积(尾矿库的有效库容)，按下式计算尾矿库库容利用系数：
表2—2   堆积尾矿的密度参考表
尾矿分类
各粒组颗粒的含量／％
尾矿的松散密度
名称
黏粒组
<0.005mm
粉粒组
0.005～0.05ram
砾砂组
O．05～2．Omm

pa／t·m一3

中尾砂
<5
<20
>O．25mm多于50
1.50～1.40
细尾砂
<5
<20
>0.10mm多于75
1.40～1.35
尾粉砂
<5
<45
>50
1.35～1.30
尾亚砂
5～10
<60
>30
1.30～1.20
尾亚粘
10～30
<60
>10
1.20～1.10
尾矿泥
    >30
    <60
    >10
    1.10～1.00
注：表中系按尾矿密度Pg=2．70t／m3编制的，若尾矿密度不等于2．70t／m3时，堆积密度数值应乘以校正系数卢=Pg／2．70。ηz=尾矿库的有效库容V，／尾矿库的总库容    (2—3)在缺少尾矿沉积滩水上、水下纵坡资料时，可按表2—3确定。
表2-3尾矿库库容利用系数参考表

    库容利用系数ηz
    尾矿库形状及放矿方式
    初  期
    终  期
  狭长曲折的山谷形、坝顶放矿
    0.30
    0.60～0.70
  较宽阔的山谷形，单向或两向放矿
    0.40
    0.70～O．80
  平地或山坡形，三面或四周放矿
    0.50
    O．80～0.90
根据式(2-2)的计算结果，查库容曲线可得尾矿所需的堆积标高。
  2．尾矿澄清距离的计算
  在尾矿水力冲积过程中，细粒尾矿随矿浆水进入尾矿池，并需在水中停留一定时间(流过一定距离——澄清距离)细颗粒才能下沉，使尾矿水得以澄清而达到一定的水质标准，澄清距离的计算参考图2—3，采用式(2-4)计算。

式中L——所需澄清距离，m；
    h1——颗粒在静水中下沉深度(即澄清水层的厚度)，一般不小于0．5～1．Om，视溢水口的溢水深度而定，要求h1大于溢水口的溢水水头，m；
    ν——平均流速，m／s；
    Q——矿浆流量，m3／S；
    h2，——矿浆流动平均深度，一般取为0．5～1．Om；
    n——同时工作的放矿口个数，根据放矿管和分散管(主管)直径而定，要求同时工作的放矿管断面面积之和等于分散管断面面积的两倍，参考表2—4；