尾矿设施设计规范GB 50863Word可复制版.docx

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尾矿设施设计规范

1  总  则

1.0.1为统一尾矿设施设计的原则和技术要求，使其符合国家的方针、政策和法令，达到安全、合理贮存尾矿和保护环境及节能节水的要求，制定本规范。

1.0.2本规范适用于金属和非金属矿山的新建、改建和扩建尾矿设施及氧化铝厂湿式堆存的赤泥堆场设计。

对于具有特殊性质的尾矿，如核工业有放射性物质尾矿、采用特殊处置方式的尾矿及电厂灰渣等处理设施设计，不适用本规范。

1.0.3选矿厂必须有完善的尾矿设施，严禁任意排放尾矿。

1.0.4尾矿设施设计应符合下列要求：

1符合企业的总体规划，尾矿库的服务年限与选矿厂的生产年限相适应；当采用多库分期建设方案合理时，应制定分期建库规划，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年～1年，维持矿山持续生产。

每期尾矿库的服务年限，小型选矿厂不少于5年；大中型选矿厂不少于10年；当采用多厂一库合理时，应制定合建库的运行规划。

2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，尽量不占、少占和缓占农田，充分考虑造地还田和尾矿库闭库后复垦；

3对有现实利用价值的尾矿考虑综合利用的可行性；

4宜采用安全可靠、符合国情、经济合理的新技术、新工艺、新设备、新材料；

5尾矿水充分回收利用；外排水水质标准应满足相关标准和规范的规定；

6供电的负荷等级与选矿厂一致。

1.0.5施工图设计文件中应有专供厂矿安全生产管理使用的要点说明及有关的图纸，作为尾矿设施生产运行的主要依据。

内容应包括：

1尾矿库设计总坝高、总库容、等别；尾矿库总平面图、纵剖面图和库容曲线图；

2尾矿库放矿方式及要求、尾矿坝堆积方式及要求、堆积坡比控制、坝坡覆土植被及排水要求、浸润线控制标准；尾矿坝横剖面图；

3尾矿库不同运行期防洪标准和最小调洪高度；最小安全超高及最小干滩长度的控制参数；

4尾矿库排水设施的运行及封堵要求；

5尾矿工艺参数：

尾矿量及颗粒组成、矿浆浓度及流量等；

6尾矿浓缩、输送、回水系统图；尾矿输送临界流速控制要求；

7尾矿设施监测系统设置及运行要求；

8其他应说明的内容和附图。

1.0.6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：

1选矿工艺资料（主要指尾矿颗粒组成、尾矿重量浓度、排出口标高等）；

2尾矿量和尾矿的物理、化学性质资料；

3尾矿浆的沉降和浓缩试验资料；

4尾矿水水质分析和水处理试验资料；

5尾矿水力输送试验或流变学试验资料；

6尾矿土力学试验资料；

7尾矿堆坝试验及渗流试验资料；

8气象及水文资料；

9尾矿库库区、坝址、排水构筑物沿线、筑坝材料场地和尾矿输送管槽线路等的地形图、工程地质与水文地质勘察（含地震有关参数）资料；

10矿区及周边地区的区域地形图、区域地质图、矿权矿点分布图等；

11尾矿库上、下游居民区、重要工业设施及工农业经济调查资料；

12尾矿库占用土地、房屋和其他设施拆迁及管道穿越铁路、公路、通航河流等的协议文件；

13尾矿及尾矿水的危害性属类等环保资料；

14受纳水体的环境功能要求。

1.0.7尾矿设施设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语

2.0.1尾矿库 tailingspond

用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所。

2.0.2全库容 wholestoragecapacity

某坝顶标高时，坝顶标高平面以下、库底面以上所围成的空间的容积（不含非尾矿构筑的坝体体积）。

2.0.3有效库容 effectivestoragecapacity

某坝顶标高时，沉积滩面以下，库底以上用于贮存尾矿（含悬浮状尾矿浆体）的空间容积。

2.0.4调洪库容 floodregulationstoragecapacity

某坝顶标高时，正常水位以上，设计洪水位以下可蓄积洪水的容积。

2.0.5总库容 totalstoragecapacity

设计最终坝顶标高时的全库容。

2.0.6尾矿坝 tailingsdam

拦挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物。

通常指初期坝和尾矿堆积坝的总体。

2.0.7初期坝 starterdam

用土、石材料等筑成的，作为尾矿堆积坝的排渗或支撑体的坝。

2.0.8尾矿堆积坝 embankment

生产过程中用尾矿堆积而成的坝。

2.0.9上游式尾矿筑坝法 upstreamembankmentmethod

在初期坝上游方向堆积尾矿的筑坝方式。

其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝上游方向推移。

2.0.10中线式尾矿筑坝法 centerlineembankmentmethod

在初期坝轴线处用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。

其特点是堆积坝坝顶轴线始终不变。

2.0.11下游式尾矿筑坝法 downstreamembankmentmethod

在初期坝下游方向用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。

其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝下游方向推移。

2.0.12浸润线 phreaticline

在坝体横剖面上稳定渗流的顶面线称浸润线。

2.0.13临界浸润线 criticaledpositionofthephreaticline

是指坝体抗滑稳定安全系数能满足本规范最低要求时的浸润线。

2.0.14控制浸润线 controledpositionofthephreaticline

既满足临界浸润线要求又满足尾矿堆积坝下游坡最小埋深浸润线要求的坝体最高浸润线。

2.0.15正常生产水位nonmalproduction level

在用尾矿库内能满足生产回水和排放要求的水位。

2.0.16沉积滩 depositedbeach

水力冲积尾矿形成的沉积体表层，按库内集水区水面划分为水上和水下两部分，通常将水上部分称为干滩。

2.0.17滩顶 beachcrest

沉积滩面与子坝外坡面的交线。

2.0.18干滩长度 beachwidth

库内水边线至滩顶的水平距离。

2.0.19安全超高 freeheight

尾矿堆积坝：

滩顶标高与设计洪水位的高差；

挡水坝和一次性筑坝尾矿坝：

设计洪水位加最大波浪爬高和最大风壅水面高度之和与坝顶标高的高差，地震区的安全超高还应加地震沉降和地震壅浪高度。

2.0.20调洪高度 floodregulationheight

是指正常泄洪起始水位与设计洪水位的高差。

2.0.21尾矿坝高tailingsdamheight

对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处原地面的高差；对中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处原地面的高差。

2.0.22总坝高 totaldamheight

设计最终堆积标高时的坝高。

2.0.23堆坝高度或堆积高度 embankmentheightoraccumulationheight

上游式尾矿坝为尾矿堆积坝坝顶与初期坝坝顶的高差；中线式和下游式尾矿坝为尾矿堆积坝坝顶与坝顶轴线处的原地面标高的高差。

2.0.24尾矿库挡水坝 waterdamoftailingspond

长期或较长期挡水的坝体，常指不用尾矿堆坝的主坝及副坝。

2.0.25库长Lengthoftailingspond

由滩顶（对初期坝为坝轴线）起，沿垂直坝轴线方向至尾矿库最远水边线的距离，对于多面堆坝的尾矿库则为各处堆坝坝顶至库内排水口的距离。

2.0.26一次建坝one-stepconstructeddam

指全部用除尾矿以外的筑坝材料一次或分期建造的尾矿坝。

3尾矿库

3.1选址

3.1.1尾矿库不应设在下列地区：

1风景名胜区、自然保护区、饮用水源保护区；

2国家法律禁止的矿产开采区域。

3.1.2尾矿库选址应经多方案技术经济比较综合考虑确定，并遵守下列原则：

1不宜位于大型工矿企业、大型水源地、重要铁路和公路、水产基地和大型居民区上游；

2不宜位于居民集中区主导风向的上风侧；

3不占或少占农田，不迁或少迁居民；

4不宜位于有开采价值的矿床上面；

5汇水面积小，有足够的库容；

6上游式湿排尾矿库有足够的初、终期库长；

7筑坝工程量小，生产管理方便；

8应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；

9尾矿输送距离短，能自流或扬程小。

3.1.3在同一沟谷内建设两座或两座以上尾矿库时，后建库设计时应充分论证各尾矿库之间的相互关系与影响。

3.1.4对废弃的露天采坑及凹地储存尾矿的，应进行安全性专项论证；对露天采坑下部有采矿活动的，不宜储存尾矿。

3.2库容

3.2.1所需的尾矿库有效库容按3.2.1-1式确定。

（3.2.1-1）

式中：

V——所需尾矿库的有效库容（m3）；

W——尾矿库设计年限内需贮存的尾矿量（t）；

γd——尾矿库内的尾矿平均堆积干密度（t/m3）。

3.2.2尾矿库内的尾矿平均堆积干密度应根据试验或类似尾矿库的实测资料确定；当缺少资料时，尾矿颗粒密度ρg为2.7t/m3的水力冲积尾矿可按表3.2.1选定：

其他密度的尾矿，应将表中的数值乘以校正系数β。

β值可按3.2.1-2式确定。

         （3.2.2-2）

表3.2.2 尾矿平均堆积干密度（t/m3）

原尾矿名称

尾粗砂

尾中砂

尾细砂

尾粉砂

尾粉土

尾粉质黏土

尾黏土

平均堆积干密度

1.45～1.55

1.40～1.50

1.35～1.45

1.30～1.40

1.20～1.30

1.10～1.20

1.05～1.10

注：

原尾矿系指选矿厂排出未经自然或机械分级的尾矿。

3.2.3尾矿库的有效库容和调洪库容应按尾矿不同坡度的沉积滩面和库底地形分别计算确定。

尾矿沉积滩面的坡度it可按尾矿物理性质、尾矿库地形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B计算。

计算有效库容时可取较大值（1.0it～1.2it），计算调洪库容时可取较小值（0.8it～1.0it）。

3.3尾矿库等别和构筑物级别

3.3.1尾矿库等别应根据尾矿库的最终全库容及最终坝高按表3.3.1确定。

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3.3.1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，按高者降一等。

对于露天废弃采坑及凹地储存尾矿的，周边未建尾矿坝时，不定等别；建尾矿坝时，根据坝高及其对应的库容确定库的等别。

除一等库外，尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业、铁路干线或高速公路等遭受严重灾害者，经充分论证后，其设计等别可提高一等。

表3.3.1尾矿库各使用期的设计等别

等别

全库容V（10000m3）

坝高H（m）

一

二

三

四

五

V≥50000

10000≤V＜50000

1000≤V＜10000

100≤V＜1000

V＜100

H≥200

100≤H＜200

60≤H＜100

30≤H＜60

H＜30

3.3.2尾矿库构筑物的级别根据尾矿库的等别及其重要性按表3.3.2确定。

表3.3.2尾矿库构筑物的级别

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

二

三

四

五

1

2

3

4

5

3

3

5

5

5

4

4

5

5

5

注：

主要构筑物指尾矿坝、排水构筑物等失事后将造成下游灾害的构筑物；次要构筑物指除主要构筑物外的永久性构筑物；临时构筑物指施工期临时使用的构筑物。

3.4监测设施

3.4.1尾矿库应根据其设计等别、尾矿坝筑坝方式、尾矿及尾矿水污染物性质、地形地质条件及地理环境等因素，设置必要的安全和环保监测设施。

三等及三等以上尾矿库应设置人工监测与自动监测相结合的安全监测设施。

3.4.2监测仪器、设施的选择，应在可靠、耐久、经济、适用前提下，力求技术先进。

3.4.3安全监测项目应包括以下内容：

1湿排尾矿库应监测库水位、滩顶标高、干滩长度、浸润线深度、坝体坡度和位移；

2四等及四等以上湿排尾矿库还应监测降雨量；三等及三等以上湿排尾矿库必要时还应监测孔隙水压力、渗透水量及其水质；

3.4.4安全监测设施应按下列原则进行布置：

1能全面反映尾矿库的运行状态；

2尾矿坝位移监测点的布置应延伸到坝脚以外的一定范围；

3坝肩及基岩断层带、坝内埋管处宜加设监测设施。

3.4.5环保监测项目应包括以下内容：

1入库尾矿量及成分监测、外排尾矿水量及成分监测；

2尾矿库地下水及周边水体的水质监测。

3.4.6环保监测设施布置应满足反映尾矿库的运行状况的要求。

3.5辅助设施

3.5.1尾矿库的辅助设施是根据筑坝工程量、排水构筑物型式和操作要求以及库区与厂区的距离等因素而配备筑坝机械、工作船、工程车、交通道路、值班室、应急器材库、通讯和照明等设施。

必要时可设置宿舍和库区简易气象水文观测点。

3.5.2尾矿库值班室和宿舍宜避开坝体下游。

4尾矿坝

4.1一般规定

4.1.1坝址选择应满足下列要求：

尾矿坝坝址的选择应以筑（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、尾矿澄清距离及排水构筑物的布置等因素经综合论证确定。

4.1.2初期坝坝型选择满足下列要求：

1初期坝宜采用当地材料构筑。

2上游式尾矿库的初期坝宜采用透水坝型；中线式、下游式尾矿库的初期坝坝型根据需要确定。

3一次建坝的尾矿坝可分期建设，第一期坝应符合初期坝的有关规定，后期筑坝高度应始终大于尾矿堆积高度的要求。

4对于有特殊要求的尾矿库可采用不透水坝型。

4.1.3初期坝坝高的确定应满足下列要求：

1至少可贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量；

2能使尾矿水得以澄清；

3当尾矿堆积坝沉积滩顶与初期坝顶齐平时，满足相应等别尾矿库防洪标准要求；

4如投产初期需利用尾矿库调蓄生产供水时，能贮存所需的调蓄水量；

5在冰冻地区能满足冰下排矿的要求；

6新建上游式尾矿坝初期坝高与总坝高之比值宜采用1/8～1/4。

4.1.4尾矿坝必须满足渗流控制和静、动力稳定要求。

4.1.5遇有下列情况时，尾矿坝坝基应进行专门研究处理：

1易产生尾矿渗漏的砂砾石地基；

2易液化土、软黏土和湿陷性黄土地基；

3岩溶发育地基；

4涌泉、矿山井洞。

4.1.6尾矿堆积坝筑坝方式选择应满足下列要求：

1对于国家规定的地震设防烈度为7度及7度以下的地区宜采用上游式筑坝；地震设防烈度为8度~9度的地区宜采用下游式或中线式筑坝，如采用上游式筑坝应采取可靠的抗震措施。

2上游式尾矿筑坝，尾矿颗粒较粗者可采用直接冲积法筑坝；尾矿颗粒较细者宜采用分级冲积法筑坝。

3下游式或中线式尾矿筑坝分级后用于筑坝的d≥0.074mm的尾矿颗粒含量不宜少于75%，d≤0.02mm的尾矿颗粒含量不宜大于10%，否则应进行筑坝试验。

筑坝上升速度应满足沉积滩面上升速度的要求。

4上游式堆坝的尾矿浓度超过35%（不含干堆尾矿）时，不宜采用冲积法直接筑坝，否则应进行尾矿堆坝试验研究。

5对于湿式尾矿库，当全尾矿颗粒极细（d<0.074mm含量大于85%或d<0.005mm含量大于15%），宜采用一次建坝，并可分期建设，否则应进行尾矿堆坝试验研究。

4.1.7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。

每期子坝宜采用尾矿堆筑，也可采用废石、砂石堆筑。

4.1.8尾矿库的挡水坝应按水库坝的规范设计。

防洪标准按照本规范采用。

4.2沉积滩的最小安全超高和最小干滩长度

4.2.1上游式尾矿堆积坝沉积滩顶与设计洪水位的高差不应小于表4.2.1的最小安全超高值。

同时，滩顶至设计洪水位水边线的距离不应小于表4.2.1的最小干滩长度值。

表4.2.1上游式尾矿堆积坝的最小安全超高与最小干滩长度

坝的级别

1

2

3

4

5

最小安全超高（m）

1.5

1.0

0.7

0.5

0.4

最小干滩长度（m）

150

100

70

50

40

注：

①3级及3级以下的尾矿坝经渗流稳定论证安全时，表内最小干滩长度最多可减少30%。

  ②地震区的最小干滩长度还应满足现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB50191的有关规定。

4.2.2下游式和中线式尾矿坝坝顶外缘至设计洪水位时水边线的距离不宜小于表4.2.2的最小干滩长度；同时，坝顶与设计洪水位的高差不应小于表4.2.1的最小安全超高值。

表4.2.2下游式和中线式尾矿坝的最小干滩长度

坝的级别

1

2

3

4

5

最小干滩长度（m）

100

70

50

35

25

注：

地震区的最小干滩长度还应满足现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB50191的有关规定。

4.2.3尾矿库挡水坝坝顶与设计洪水位的高差不应小于表4.2.1的最小安全超高值、最大风壅水面高度和最大波浪爬高三者之和。

风壅水面高度和最大波浪爬高可按现行行业标准《碾压式土石坝设计规范》SL274推荐的方法计算。

4.2.4地震区（地震水平加速度不小于0.05g，相当于地震烈度不小于6度）的尾矿库挡水坝坝顶（滩顶）与设计洪水位的高差不应小于表4.2.1的最小安全超高值与地震沉降、地震壅浪高度、最大风壅水面高度及最大波浪爬高之和。

地震壅浪高度按《水工建筑物抗震设计规范》SL203的有关规定确定。

4.3渗流控制要求及控制措施

4.3.1尾矿坝设计应进行渗流计算，一级及二级尾矿坝还应视地形条件作专门渗流模拟试验，以确定坝体浸润线、渗流量和逸出坡降。

1新建尾矿坝在可行性研究阶段可不进行坝体渗流计算；

2扩建或加高的尾矿坝在可行性研究阶段应进行坝体渗流计算；

3初步设计阶段应对坝体进行渗流计算。

4.3.2尾矿坝浸润线的确定还应考虑放矿、雨水和地震等影响因素。

4.3.3尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深在满足坝坡抗滑稳定的条件下，还应满足表4.3.3要求。

表4.3.3尾矿堆积坝下游坡浸润线的最小埋深

堆积坝高度H（m）

H≥150

150>H≥100

100>H≥60

60>H≥30

H<30

浸润线最小埋深（m）

10～8

8～6

6～4

4～2

2

注：

任意高度堆积坝的浸润线最小埋深可用插入法确定。

4.3.4对于尾矿堆积坝，设计时可用拟合法确定各使用期及各运行条件下的临界浸润线，并结合表4.3.3的要求确定控制浸润线，以此作为设置浸润线监测设施和安全运行管理的依据。

4.3.5尾矿坝的渗流控制措施必须确保浸润线低于控制浸润线。

4.3.6降低浸润线的措施应结合坝的级别、坝体稳定计算和抗震构造等要求综合分析确定，宜采取下列措施：

1尾矿库建设阶段在尾矿堆积坝坝基范围内设置排渗褥垫（碎石或土工排水网垫）、排渗管（或盲沟）及排渗井等型式的水平和垂直排渗系统；

2尾矿坝运行中随坝体升高适时设置排渗管（或盲沟、席垫）、垂直塑料排水板或排渗井等型式的排渗系统；

3尾矿坝运行中当实测浸润线高于控制浸润线时，可在坝坡或沉积滩上增设排渗管、辐射排渗井等排渗设施；

4降低库内水位。

4.4稳定计算

4.4.1尾矿坝的稳定性计算应符合下列要求：

1尾矿库初期坝与堆积坝的抗滑稳定性应根据坝体材料及坝基的物理力学性质，考虑各种荷载组合，经计算确定。

计算方法应采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法，地震荷载按拟静力法计算。

稳定计算应按下列要求进行：

1）新建尾矿坝在可行性研究阶段可不进行坝体稳定计算；

2）扩建或加高的尾矿坝在可行性研究阶段应进行坝体稳定计算；

3）初步设计阶段应对坝体进行稳定计算；

4）三等及三等以下的尾矿库在尾矿坝堆至1／2～2／3最终设计总坝高时，一等及二等尾矿库在尾矿坝堆至1／3～1／2最终设计总坝高时，应对坝体进行全面的工程地质和水文地质勘察；对于某些尾矿性质特殊，投产后选矿规模或工艺流程发生重大改变，尾矿性质或放矿方式与初步设计相差较大时，可不受堆高的限制，根据需要进行全面勘察。

根据勘察结果，由设计单位对尾矿坝做全面论证，以验证最终坝体的稳定性和确定后期的处理措施。

5）尾矿库挡水坝应根据相关规范进行稳定计算。

2尾矿坝稳定计算的荷载分下列五类，可根据不同运行工况按表4.4.1-1进行组合。

表4.4.1-1尾矿坝稳定计算的荷载组合

运行条件

荷载类别

计算方法

1

2

3

4

5

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

注：

1荷载类别1系指运行期正常库水位时的稳定渗透压力；

2荷载类别2系指坝体自重；

3荷载类别3系指坝体及坝基中的孔隙水压力；

4荷载类别4系指设计洪水位时有可能形成的稳定渗透压力；

5荷载类别5系指地震荷载。

3坝坡抗滑稳定的安全系数不应小于表4.4.1-2规定的数值。

表4.4.1-2坝坡抗滑稳定的最小安全系数

计算方法

坝的级别

运行条件

1

2

3

4、5

简化毕肖普法

正常运行

1.50

1.35

1.30

1.25

洪水运行

1.30

1.25

1.20

1.15

特殊运行

1.20

1.15

1.15

1.10

瑞典圆弧法

正常运行

1.30

1.25

1.20

1.15

洪水运行

1.20

1.15

1.10

1.05

特殊运行

1.10

1.05

1.05

1.00

4尾矿坝坝体材料及坝基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4.4.1-3给出的试验方法取得。

表4.4.1-3尾矿坝坝体材料及坝基土的抗剪强度指标试验方法

强度计算方法

土的类别

使用

仪器

试验方法及代号

强度指标

试样起始

状态

总

应

力

法

无黏性土

三轴仪

固结不排水剪（CU）

cu,φu

一、坝体材料

1含水量及密度与原状一致；

2浸润线以下和水下应预先饱和；

3试验应力与坝体实际应力一致。

二、坝基土用原状土。

少黏性土

直剪仪

固结快剪（CQ）

三轴仪

固结不排水剪（CU）

黏性土

直剪仪

固结快剪（CQ）

三轴仪

固结不排水剪（CU）

有

效

应

力

法

无黏性土

直剪仪

慢剪（S）

c',φ'

三轴仪

固结排水剪（CD）

黏性土

饱和度小于80%

直剪仪

慢剪（S）

三轴仪

不排水剪测孔压（UU）

饱和度大于80%

直剪仪

慢剪（S）

三轴仪

固结不排水剪测孔压（CU）

注：

①无黏性土－指黏粒含量小于5%的尾矿或坝基土。

少黏性土－指黏粒含量小于15％的尾矿及坝基土。

②软弱尾黏土类黏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