尾矿库设计规范

选矿厂尾矿设施设计规范关于发布行业标准《选矿厂尾矿设施设计规范》的通知(90)建标字第695号根据原国家计委计标发〔1986〕28号文的通知，同中国有色金属工业总公司北京有色冶金设计研究总院主编的《选矿厂尾矿设施规范》已经有关部门会审，现批准为行业标准，编号为ZBJ1-90，自1991年7月1日起施行。中华人民共和国建设部1990年12月30日选矿厂尾矿设施设计规范第一章总则第1.0.1条为使我国选矿厂尾矿设施设计符合国家的有关方针、政策和法令，达到妥善贮存尾矿和保护环境的要求，特制定本规范。第1.0.2条本规范适用于新建、扩建和改建的选矿厂尾矿设施设计。第1.0.3条选矿厂必须有完善的尾矿设施，严禁尾矿排入江、河、湖、海。第1.0.4条尾矿设施设计除应遵守本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。第1.0.5条尾矿设施设计应符合下列要求：一、符合企业建设的总体规划，尾矿库使用年限与选矿厂的生产年限相适应；当采用多库分期建设合理时，应制定出分期建库规划，确保后期库的竣工投产时间比前期库的闭库时间提前0.5～1年，每期尾矿库的使用年限，小型选矿厂不宜少于5年，大、中型选矿厂不宜少于10年；二、在满足生产要求和确保安全的前提下，充分利用荒地和贫瘠土地，不占、少占和缓占农田，有条件时可考虑造地还田和尾矿库闭库后复田；三、对有现实利用价值的尾矿考虑综合利用的要求；四、采用符合国情、安全可靠、经济合理的新技术、新工艺、新设备、新材料；五、充分回收利用尾矿澄清水，少向下游排放；六、供电的负荷等级与选矿厂一致；七、提交的最终设计文件中有专供厂矿生产管理使用的设计要点说明及有关的主要图纸。第1.0.6条尾矿设施设计视其工程规模、设计阶段、项目组成和重要性等因素，应具有下列相应的基础资料：选矿工艺资料；尾矿量和尾矿的物理、化学性质资料；尾矿浆的沉降和浓缩试验资料；尾矿水水质分析和水处理试验资料；尾矿水力输送试验或流变学试验资料；尾矿土力学试验资料；尾矿堆坝试验及渗流试验资料；气象及水文资料；尾矿库库区、坝址、排水构筑物沿线、筑坝材料场地和输送管槽线路等的测量、工程地质与水文地质勘察资料；尾矿库上、下游居民区工农业经济调查资料；尾矿库占用土地、房屋和其它设施拆迁及管道穿越铁路、公路、通航河流等的协议文件；环保资料。第二章尾矿库第2.0.1条尾矿库库址的选择应经多方案技术经济比较综合考虑，并遵守下列原则：一、不宜位于工业企业、大型水源地、水产基地和大居民区的上游；二、不宜位于大居民区及厂区最大频率风向的上风侧；三、不迁或少迁村庄；四、不应位于全国和省重点保护名胜古迹上游；五、不宜位于有开采价值的矿床上面；六、汇水面积小，有足够库容和初、终期库长；七、筑坝工程最小，生产管理方便；八、工程、水文地质条件好；九、尾矿输送距离短，能自流或扬程小。第2.0.2条所需尾矿库的有效库容按2.2.2-1式确定。尾矿库内的尾矿平均堆积干容重值应根据试验或类似尾矿库的实测资料确定：当缺少该资料时，颗粒密度ρg为2.7t/m3的尾矿可按表2.0.2选定，其它密度的尾矿，应将表中数值乘以校正系数β。β值可按2.0.2-2式确定。Vy=W/γd(2.0.2-1)β=ρg/2.7(2.0.2-2)式中，Vy为所需尾矿库有的效库容(m3)；W为尾矿库设计年限内需贮存的尾矿量(t)。当采用上游式尾矿筑坝时，即为选矿厂排出的尾矿量，当采用下游式尾矿筑坝时，则为选矿厂排出的尾矿量扣除筑坝用粗尾砂量；γd为尾矿库内的尾矿平均堆积干容量(t/m3)。尾矿平均堆积干容量表2.0.2原尾矿名称尾粗砂尾中砂尾细砂尾粉砂尾粉土尾粉质粘土尾粘土平均堆积干容重(t/m3)1.45～1.551.4～1.51.35～1.451.3～1.41.2～1.31.1～1.21.05～1.1第2.0.3条尾矿库的有效库容和调洪库容应按不同坡度的尾矿沉积滩面和库底地形计算确定。尾矿沉积滩的坡度it可按尾矿物理性质及放矿条件类似的其它尾矿库实测资料或由试验确定。当缺少该资料时可按附录二计算。计算有效库容时可取较大值(1.0～1.2it)；计算调洪库容时可取较小值(0.8～1.0it)。第2.0.4条尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表2.0.4确定。当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库的等别表2.0.4等别全库容V(万m3)坝高H(m)一二等库具备提高等别条件者二V≥10000H≥100三1000≤V＜1000060≤H＜100四100≤V＜100030≤H＜60五V＜100H＜30尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。第2.0.5条尾矿库构筑物的级别根据尾矿库的等别及其重要性按表2.0.5确定。尾矿库构筑物的级别表2.0.5尾矿库等别构筑物的级别主要构筑物次要构筑物临时构筑物一1＜34二234三355四455五555注：主要构筑物指尾矿坝、库内排水构筑物等失事后难以修复的构筑物；次要构筑物指库外排水构筑物；临时构筑物指尾矿库施工期临时使用的构筑物。第2.0.6条尾矿库的设计应视其筑坝工程量、排水构筑物型式和操作要求以及库区距矿区的距离等因素配备筑坝机械、工作船、工程车等必要的装备和交通工具，并需设置值班室、材料库(棚)、通讯和照明设施。必要时可设置宿舍和库区简易气象水文观测点。第三章尾矿坝第一节一般规定第3.1.1条尾矿坝的选择应以筑(堆)坝工程量小，形成的库容大和避免不良的工程、水文地质条件为原则，并结合筑坝材料来源、施工条件与排水构筑物的布置等因素综合考虑确定。下游式尾矿筑坝宜选择具有一定长度的狭窄谷口作为筑坝坝址。第3.1.2条尾矿坝宜以滤水坝为初期坝，利用尾矿筑坝。当遇有下列条件之一时，才可全部采用当地土石料或废石建坝。一、尾矿颗粒很细，粘粒含量大，排水固结不易；二、由尾矿库后部放矿合理；三、尾矿库与废石场结合考虑，用废石筑坝合理。第3.1.3条初期坝坝高的确定应满足下列要求，并符合本章第二节的规定。一、贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量；二、澄清尾矿水；三、调蓄洪水；四、利用尾矿库调蓄生产供水时，贮存所需的调蓄水量；五、冰冻地区容纳冰层和冰下排矿的容积。第3.1.4条坝基处理应满足渗流控制和静、动力稳定要求。遇有下列情况，应进行专门研究处理：一、透水性较大的厚层砂砾石地基；二、易液化土、软粘土和湿陷性黄土地基；三、溶岩发育地基。第3.1.5条尾矿筑坝的方式，对于设计地震烈度为7度及7度以下的地区宜采用上游式筑坝，设计地震烈度为8～9度的地区宜采用下游式或中线式筑坝。第3.1.6条上游式尾矿筑坝，中、粗尾矿可采用直接冲积筑坝法，尾矿颗粒较细时宜采用分级冲积筑坝法。第3.1.7条下游式或中线式尾矿筑坝分级后用于筑坝的尾矿，其粗颗粒(d≥0.074mm)含量不宜少于70%，否则应进行筑坝试验。筑坝上升速度应满足库内沉积滩面上升速度的要求。第3.1.8条下游式或中线式尾矿坝应设上游初期坝，下游可设置滤水坝址，二者之间的坝基应设置排渗褥垫或排渗盲沟。第3.1.9条尾矿库挡水坝应按水库坝要求设计。第二节沉积滩的最小安全超高和最小滩长第3.2.1条上游式尾矿坝学积滩顶至最高洪水位的高差不得小于表3.2.1的最小安全超高值，同时，滩顶至最高洪水位水边线的距离不得小表3.2.1的最小滩长值。上游式尾矿坝最小安全超高与最小滩长表3.2.1坝的级别12345最小安全超高(m)1.51.00.70.50.4最小滩长(m)150100705040第3.2.2条下游式与中线式尾矿坝坝顶外缘至最高洪水位水边线的距离不宜小于表3.2.2的最小滩长值。当坝体采取防渗斜(心)墙时，坝顶至最高洪水位的高差亦不得小于表3.2.1的最小安全超高值。第3.2.3条尾矿库挡水坝坝顶至最高洪水位的高差不得小于表3.2.1的最小安全超高值、最大风雍水面高度和最大波浪爬高三者之和。风雍水面高度和波浪爬高可按《碾压式土石坝设计规范》推荐的方法计算。下游式及中线式尾矿坝最小滩长表3.2.2坝的级别12345最小滩长(m)10070503525第3.2.4条地震区的尾矿除应符合第3.2.1条的规定外，尚应符合下列规定：上游式尾矿坝沉积滩顶至正常高水位的高差不得小于表3.2.1的最小安全超高值与地震涌浪高度之和，滩顶至正常高水位边线的距离不得小于表3.2.1的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和。下游式与中线式尾矿坝坝顶外缘至正常高水位水边线的距离不宜小于表3.2.2的最小滩长值与地震涌浪高度对应滩长之和。尾矿库挡水坝坝顶至正常高水位的高差不得小于表3.2.1最小安全超高值与地震涌浪高度之和。地震涌浪高度可根据设计地震烈度和水深确定，可采用0.5～1.5m。第三节渗流计算与渗流控制第3.3.1条尾矿坝设计应进行渗流计算，以确定坝体浸润线和渗流量。浸润线出逸的尾矿堆积坝坝坡，应设反滤保护，1、2级尾矿坝还应进行渗流稳定研究。第3.3.2条上游式尾矿坝的渗流计算应考虑尾矿筑坝放矿水的影响。1、2级山谷型尾矿坝的渗流应按三向计算或由模拟试验确定；3级及3级以下尾矿坝的渗流计算可按附录三进行。第3.3.3条上游式尾矿坝的初期透水堆石坝坝高与总坝高之比值宜采用1/4～1/6。8度地震区的尾矿坝，该比值应适当提高。第3.3.4条上游式尾矿堆积坝可采取下列措施控制渗流：一、尾矿筑坝地基设置排排褥垫，水平排渗管(沟)及排渗井等；二、尾矿堆积体内设置水平排渗管(沟)或垂直排渗井等；三、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；四、适当降低库内水位，增大沉积滩长；五、坝前均匀放矿。第四节稳定计算与稳定措施第3.4.1条尾矿初期坝与堆积坝坝坡的抗滑稳定性应根据坝体材料及坝基土的物理力学性质，考虑各种荷载组合，经计算确定。计算方法宜采用瑞典圆弧法。当坝基或坝体内存在软弱土层时，可采用改良圆弧法。考虑地震荷载时，应按《水工建筑物抗震设计规范》的有关规定进行计算。非地震区的5级尾矿坝，当坝坡取1∶4～1∶5时，除原尾矿属尾粘土和尾粉质粘土以及软弱坝基外，可不做稳定计算。第3.4.2条尾矿坝稳定计算的荷载分下列五类，可根据不同运行情况按表3.4.2进行组合：荷载的组合表3.4.2荷载类别荷载组合12345正常运行总应力法有有有效应力法有有有洪水运行总应力法有有有效应力法有有有特殊运行总应力法有有有有效应力法有有有有一、筑坝期正常高水位的渗透压力；二、坝体自重；三、坝体及坝基中的孔隙压力；四、最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力；五、地震荷载。第3.4.3条坝坡抗滑稳定的安全系数不应小于表3.4.3规定的数值。坝坡抗滑稳定最小安全系数表3.4.3坝的级别运用情况1234.5正常运行1.301.251.201.15洪水运行1.201.151.101.05特殊运行1.101.051.051.00第3.4.4条尾矿坝坝体材料及坝基土的抗剪强度指标类别，应视强度计算方法与土类的不同按表3.4.4选取。第3.4.5条上游式尾矿坝的计算断面应考虑到尾矿沉积规律，根据颗粒粗细程度概化分区。各区尾矿的物理力学指标可参考类似尾矿坝的勘察资料或按附录四确定。必要时通过试验研究确定。第3.4.6条上游式尾矿坝堆积至1/2～2/3最终设计坝高时，宜对坝体进行一次全面的勘察，以验证最终设计坝体的稳定性和确定后期的处理措施。尾矿及土的抗剪强度指标类别表3.4.4强度计算方法土的类别强度指标类别使用仪器试样起始状态试验方法强度指标总应力法无粘性土固结不排水剪Cu、Φu三轴仪一、坝体材料1、含水量及密度与原状一致；2、浸润线以下和水下要预先饱和；3、试验应力与坝体实际应力相一致。二、坝基用原状土少粘性土固结快剪直剪仪固结不排水剪三轴仪粘性土固结快剪直剪仪固结不排水剪三轴仪有效应力法无粘性土慢剪C，、Φ′直剪仪固结排水剪三轴仪粘性土慢剪直剪仪固结不排水剪、测孔压三轴仪注：①少粘性土-指粘粒含量小于15%的尾矿。②软弱尾粘土类粘性土采用固结快剪指标时，应根据其固结程度确定；当采用十字板抗剪