铜矿峪矿十八河尾矿库运行状态分析.pdf

2 0 0 2年 6月 第 3 1 卷第 3期 有色矿 山 No n f e r r o u s M i n e s J u n ． ， 2 0 0 2 Vo 1 ． 3 1 NO． 3 铜矿峪矿十八河尾矿库运行状态分析 王全 家，刘百平，柴垣民，王永红 中条 山有色金属 集团有 限公 n-q，山西 垣 曲 0 4 3 7 0 6 [ 关键词 】尾矿 库 ；浸润线 ；防洪高 差 [ 摘要】 本文通过对十八河尾矿库运行状态的分析， 指出了十八河尾矿库维护保养中存在的主要问题并提出 了解决 问题 的措 施和建议 。 [ 中图分类号】T V5 4 3 ． 8 9 [ 文献标识码 】 B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 3 ． 0 0 2 9 0 3 Ru nn i n g s i t u a t i o n a na l y s i s of S hi b a he t a i l i ng s po o l i n To n g ku a n g y u M i ne WANG Qu a n j i a ，LI U Ba i p i n g ，CHAI Yu a n mi n ，WANG Yo n g h o n g Z h o n g t i a o s h a n No n - f e r r o u s Me t a l s C o mp a n y ，Y u a n q u 0 4 3 7 0 6 ，C h i n a Ke y wo r ds t a i l i n g s p o o l ；l i ne of s e e p a ge；h e i gh t d i f f e r e nc e o f f l o o d p r e v e n t i on Ab s t r a c t Th r o u gh r un ni n g s i t u a t i o n a na l y s i s o f S hi b a h e t a i l i ng s p o o l ，t he ma i n pr ob l e ms i n t a i l i n g s p o o l ma i n t e n a nc e a r e p oi n t e d o u t ，a n d s o me m e a s u r e s a nd s u gg e s t i n s a r e 1 5 r o v i d e d． 1 十八河尾矿库概况 十八河尾矿库 1 9 7 2年建成， 1 9 7 4年 投入运行 ， 设计总库容 1 ． 2亿 m3 ， 有效 库容 0 ． 8 5亿 m3 ， 初期 坝底 标 高 4 8 6 m， 坝 顶 标 高 5 0 9 m， 最 终 堆 积 标 高 5 7 0 m， 总坝高 8 4 m， 根据总库容、 坝高及工程重要性 等因素， 确定为 Ⅱ级库。库上游利用拦洪 坝截 汇水 面积 5 4 ． 6 k m2的洪水进入 溢洪 道。库 区汇水 面积 6． 6 5km2 ，设有 1 和 2 排水系统排洪 水， 1 排水系 统已停 止使用 ， 现 使用 2 排 水系统。2 排水系统 由三 座 夺 3 ． 5 m 排 水 井和 断 面 为 1 ． 8 m 2 ． 2 m 长 5 0 6 m的涵洞 组成， 排水井 间 由 夺 1 ． 1 m 钢筋 混凝土 排水管相通。2 排水 系统的 1 排水 井于 1 9 9 9年 封闭， 现使用 2 排水井。尾矿库初期坝及 5 1 6 m标 高以下子坝为均质黄土筑成， 5 1 6 m标高以上子坝为 砂质坝， 外坝坡 总坡 比 1 6 。尾矿库现 已堆存尾矿 砂 4 5 0 0万 m3 ， 剩余库容 4 0 0 0万 m3 ， 按 目前 生产能 [ 收稿 日期 】 2 0 0 2 0 3 3 1 [ 作者简介】王全家 1 9 5 7一 ， 男， 山西永济人， 山西省 中条 山有色金属 集团有 限公 司铜矿峪 选矿 厂选矿工程 师。 力计算 ， 可 维持铜 矿峪 矿和 蓖子 沟矿两 矿使 用 1 5 年。尾矿库设计 防洪能力为百年一遇， 千年校核， 一 次洪水总量 百年一遇为 1 3 0万 m3 ， 千年 一遇 为 2 0 0 万 m3 。防洪安全高差设计要求全程按 4 m 控制， 干 滩长度按 6 0 0 ～8 0 0 m 控制 ， 根据 国家 现行标 准，Ⅱ 级库最高 洪水 位时砂 水线距 坝脚 不得 少于 1 5 0 m。 尾矿库现筑坝标高为 5 6 0 m， 子坝全长 1 5 9 8 m， 2 0 0 1 年 2月 6 E t 投运放矿。 2 尾矿库 曾出现的问题及改进措施 十八河尾矿库坝坡 曾出现过较大裂缝， 并发生 过管涌现象 。1 9 8 3年 3月 2 9 E t ，I级子 坝 5 1 6 m 标高 西南端 1 3 0 m 处 的坝坡 曾出现一条 宽为 2 c m 左右 的横 向裂缝 ， 坝 外坡局 部下沉， 同时， 在 5 1 2 m 标高的坝坡面上 出现 管涌现象， 该裂缝最终发 展成 为长 1 5 0 m， 宽 6 0 c m 的塌陷 区， 坝坡 下沉近 8 0 c m。 在 Ⅱ级子坝 标高 5 2 0 m 的坝顶上产 生数条 纵向裂 缝 ； 在标高 5 0 9 m 排水沟中有多处涌水， 并带有大量 黄褐色粘土颗粒。事故发生后， 对裂缝和管 涌分别 进行了人工 处理 ， 在 Ⅱ级子 坝 标 高 5 2 0 m 近坡 脚 处， 曾出现一个上小下大的陷坑 ， 上 口直径 0 ． 2 m， 深 维普资讯 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 2 ． 5 m。尾矿库使用 5 ～6年后 ， 在尾 矿坝西 南端 曾 出现绕坝渗漏 ， 随着尾矿坝 的不断加高 ， 渗水量不 断 加大， 坝肩 附近局部有塌坍现象。1 9 9 0年 由北京有 色冶金设计研 究总院设计 曾在标 高 5 2 0 m 和 5 1 6 m 平台增设两排井、 管排渗系统 ， 以降低浸润 线， 提高 坝体的稳定性 。 3 近 几年尾 矿库运行 状况 分析 3 ． 1 低滩坡状态运行 目前， 尾矿库砂滩坡度仅为 0 ． 5 ％， 未达到设计 1 ． 0 7 ％的坡 度， 一是 由于近几年垣 曲地 区持续干旱 少 雨，造 成 库 区 内 严 重 缺 水，水 位 过 低 标 高 5 4 0 ． 7 2 m ， 尾矿在库 区内的输送 距离长 ， 干滩 长度 达 1 5 0 0 m 以上。二 是 由于流 槽沿线其 它水 流如沿 途磁选 厂生产水 、 电厂煤水 、 冶炼厂废水及 回水泵站 溢流水等的流入 ， 使尾矿浆浓 度降低。出厂尾矿浓 度为 3 5 ％～3 8 ％， 而到尾矿库后 的浓度只有 1 9 ％～ 2 0 ％， 尾矿浓度低， 干滩 长度长， 库 区水位低就形不 成需要的砂滩坡度， 如此带来的是很难形 成足够的 防洪高差。 3 ． 2 滩面不平整 达不到要求 2 0 0 0年 3月尾 矿库 5 4 5 m 标 高子坝 内矿砂 充 满， 已具备 堆筑子坝 的条件。 由于外 部原 因， 5 5 0 m 标高子坝堆筑迟迟 无法 实施， 加 坝工 程拖 了 1 0个 月， 只有采取临时措施 在 回水泵站处和结合 井处将 尾矿直接集中排入库 区， 致使 以上两处堆 积矿砂 约 3 0 0万 t 。在结合井处， 库 区放矿直指 2 排水 井， 为 不使 2 排水井跑浑 ， 一是先后两次将排水井上堰加 高 共加 1 ． 8 m ， 另外先后三次在库 区内人工堆筑小 坝， 人为使水流避开 2 排水井 的方 向， 花费了大量 的 人 力 物 力。 当年 汛 期 前 2 排 水 井上 堰 标 高 5 4 2 ． 5 m， 安全防洪高差不足 2 ． 5 m， 幸亏汛期 无大暴 雨， 否则当时尾矿库的安全形势将十 分严峻。在回 水泵站处尾砂堆积成 的一片孤岛， 造成整个库 区滩 面不平整， 东高西低 。5 5 0 m 标高子坝管路 2 0 0 1年 2月 6日投运放 矿后分散放矿 至 6月， 管路 尾端 处 砂滩标高只达到 5 4 6 m， 仅高于 2 排水井上堰 1 ． 7 m 2 排水井上堰标高 5 4 4 ． 3 m 。为了满足汛期防洪 高差 4 m的要求 ， 又迫使在尾端 集中放矿近 1个 月。 这属于不正常的放矿方 式， 不利于滩 面的平整。同 时在回水泵站处形成 的孤岛， 一遇刮风就产生扬尘 ， 造成严重的环境污染。 3 ． 3 母坝导渗排水能力达不到要求 浸润线偏高 十八河 尾矿库设计的坝体浸润线最高洪水位时 为距坝坡面以下 5 ． O m， 正常水位时为距坝坡面以下 7 ． O m。但从近几年统计情况看， 只有位 于 5 2 3 m 标 高的浸润线高度在距坝坡面以下 5 ． 8 2 m左右， 接近 7 ． O m 详见表 1 ， 位于 5 1 6 m 标高子坝 的浸润 线在 距坝坡 面以下 1 ． 8 5 ～3 ． 2 5 m； 位于 5 0 9 m 标高子 坝 的浸润线高度在距坝坡面 以下 1 ． 6 7 ～2 ． 7 0 m， 实际 浸润线与设计 的最 高洪水位时距坝坡 面以下 5 ． O m 相差较大， 与设 计正 常水位时 的 7 ． O m 的浸润 线高 度相差更远。从放矿条件及 库区水位情况看 ， 1 9 9 6 ～ 1 9 9 9年属正常放矿， 库 区内干滩长度基本保持 在 6 0 0 ～8 0 0 m， 库 区水位较高 详 见表 2 ， 这期 间库 区 水位 升 高 了 6 ． 3 8 m， 南 2 观 测 井 浸 润 线 抬 高 了 1 ． 4 m； 南 3 观测 井浸润 线抬高 了 1 ． 5 6 m； 北 1 观 测井浸润线基 本上保持 不变。1 9 9 9年后 由于天气 干旱少雨 ， 库 区水位基本上保持在标高 5 4 0 m 左右， 干滩长度 由 6 0 0 ～8 0 0 m增加到 1 5 0 0 m以上， 属不正 常放矿， 这期 间南 2 、 3 观测井浸 润线有所 降低， 但北 1 观测 井浸润线仍然在不断抬高。按照 1 9 9 6 ～ 1 9 9 9年南 2 观测井浸润线随库 区水位升高速度 计， 水位每升高 l m， 浸润线抬高 0 ． 2 1 9 m。以此浸润 线上升速度计 ， 库区水位再 升高 8 ． 4 5 m 即尾矿坝标 高达到 5 6 2 ． 4 5 m ， 南 2 观 测井所属 的 5 1 6 m 标高 子坝将可能出现沼泽化。 表 1 浸润线测量统计对照表 m 注 南 1 、 北 2 、 北 3 观测 井坏。 维普资讯 3 ． 4 各子坝外坡排水沟质量存在较大隐患 5 2 0 m标高 以下子坝 外坡 排水沟经过 多年的排 水运行 ， 排水沟质量存在较大隐患， 有许多地方的水 泥已被常年累月流动的水流 冲蚀 掉， 形成大 小不等 的空洞。这样， 经过上 一级 子坝坝体 内的排渗 管排 出来的水没有按 要求排走， 却进入下一级 子坝的坝 体 内， 抬高 了下一级子坝 的浸润线， 很容易产生管涌 和局部滑坡现象 。5 2 0 m 标高 以上子坝 的外坡排水 沟经过常年的风吹 日晒， 许多地方 的水沟底面 、 侧梆 水泥脱落， 遇到雨季需要 排水时， 有一部分水不 能随 排水沟排走而进入坝体， 也对坝体 的安 全运行造成 了很大 隐患。 3 ． 5 监测项 目不全 十八河 尾 矿库 现 有能 观 测的 项 目仅 有 5 0 9 ～ 5 2 3 m标高处的三个浸润线观测井 此段还有三个浸 润线观测井 已坏 多年， 尚未得到修复 。而对于坝体 的水平位移观测、 坝体孔隙水压力观测 、 坝体沉降观 测、 坝体固结观测等无任何监测手段， 这对于一座 Ⅱ 级尾矿库来说， 无疑给管理增加了很大难度。 3 ． 6 主坝体及东梁稳定性存在问题 主坝体及东梁稳定性存在 问题， 当坝体 标高到 5 4 0 m左右时， 东梁就 出现了渗流稳 定问题， 这个 问 题一直没有得到解决 。 4 采取的措施及建议 1 子坝 的堆筑要及 时到位， 不 可随意推 时延 期 ； 子坝的堆筑时间应放在每年 的 9 ～1 1月， 这样管 口的密封质量好， 不易出现管 口决 口等现象， 并可以 做到按工艺要求进行放矿， 保证库 区内滩面平整， 有 利于以后的维护保 养和降尘工作， 每年 的 9 ～1 1月 加坝后经过 一段时间的放矿到第二年的 6月可满足 防洪高差要求 ， 能够确保尾矿库的安全运行 。 2 目前十八河尾矿库的干滩 长度和坡度均达 不到要求 ， 这是 由于库 区水位低和 尾矿浓 度过 低引 起的。为此， 建议尽可能少用尾矿库的回水， 多用皋 落河道的新水 ； 尽可能 回收 回水中途人为损失部分， 以增加库区内蓄 水量。将 尾矿流槽北槽疏通 ， 使沿 途磁选厂生产水 、 电厂煤水和冶炼 厂废水集 中于北 槽， 从 1 2 桥 出口端直接汇入库 区上游， 以提高尾矿 浓度。 3 浸润线偏高要引起高度重视。引起此 问题 的主要原 因是 5 2 0 m标高以下子坝 的导 渗排水能力 差， 坝体 内的积水不能及时排 出， 同时 1 9 9 6年 7月 3 1日的大暴雨使 5 2 0 m标高 以下子坝的部分导渗 系 统遭到破坏， 更加导致现有导渗 系统排水能力不畅。 ．为此， 建议 在 5 2 0 m标高平台和 5 1 6 m标高平台增加 井 、 管排渗系统 。 4 主坝体及东梁渗流稳定 问题应引起高度重 视 。鉴于十八河 尾矿库浸润线 偏高 ， 主坝体 及东梁 渗流稳定性存在的问题， 建议与有关设计部 门联系， 对现有坝体的静 、 动态和最终坝体 的动 态稳定性 进 行分析 ， 检查坝体 的静 、 动 态稳定性 是否符合要求 ， 如果不符合要求应该采取措施。 5 各级管理部门一定要意识到尾矿库设施的 重要性， 要加强对尾矿库设施的管理， 对存在的问题 要及时处理， 不能 等小 问题变 成大 问题才 去处 理。 只有尾矿库设施能正常运转 ， 才能确保 尾矿库 的安 全运行， 也才能确保矿山生产正常进行。 6 建议对现 已不能使用的三个 浸润线观测井 进行恢复 ； 增加坝体的水平位移观测 、 坝体孔隙水压 力观测 、 坝体沉降观测和坝体 固结观测等设 施。 5 结语 由于设计单 位与使用单 位的共同努力， 十八河 尾矿库 自 1 9 7 4年投产以来运行状况总的 比较好， 没 有出现过大的问题。但近 几年 出现 的浸 润线偏高， 主坝体及东 梁 出现渗 流稳 定问题 必须 引起高 度重 视， 特别是铜矿峪矿 二期工程拟将 十八河尾矿库 由 原设计最终 标高 5 7 0 m 升高到 5 9 0 m。能不 能再继 续加高， 必须对现有坝体 的静 、 动态及最终坝体 的动 态稳定性 进行 分析， 采取 一定措 施， 以求 方 案更完 善， 措施更恰当。 维普资讯