一种尾矿库风险隐患治理方法

技术领域

本发明属于尾矿库治理技术领域，具体涉及一种尾矿库风险隐患治理方法。

背景技术

尾矿库是用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所。非一次建坝的尾矿库，其安全超高即为在非地震运行条件下，滩顶标高与设计洪水位的高差；在地震运行条件下，滩顶标高与正常生产水位加地震沉降和地震壅浪高度之和的高差。同时，各等别尾矿库均有规定对应的最小安全超高和最小干滩长度。

我国私营中、小型矿山占矿山总量的90%以上，过去几十年，无正规设计的尾矿库占比较高，普遍存在选址不合理、库长过短、坝体稳定性不足、排洪构筑物强度低等情况，溃坝风险较大。

为深入落实安全生产工作的重要精神，聚焦非煤矿山高质量安全发展，以防治尾矿库重大安全风险为主线，采用闭库销号治理的方式，消除尾矿库重大安全风险，提高尾矿库安全风险防控能力。

目前，尾矿库隐患治理普遍治理方式为加固初期坝、堆积坝削坡、新建或改建排洪系统等措施。在工程治理过程中，相当一部分尾矿库因库区滩长较短，堆积坝削坡后，难以在满足防洪要求的同时满足最小干滩长度和最小安全超高的要求，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾矿库风险隐患治理方法，克服现有技术中存在的上述技术问题。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种尾矿库风险隐患治理方法，包括以下步骤：

步骤1）对存在隐患的尾矿初期坝加固，尾矿堆积坝削坡；

步骤2）在堆积坝顶修建防洪宽平台，在防洪宽平台的上游面设置防渗层；

步骤3）修建排洪箱涵，将排洪箱涵的进水口设置在防洪宽平台的上游面，且排洪箱涵的排水口与明渠连通；

步骤4）在防洪宽平台与岸坡的连接处修建坝肩排水沟至排洪箱涵的进水口；

步骤5）对堆积坝下游面及库区滩面进行土石覆盖。

步骤2）中在修建防洪宽平台时，用堆积坝的削坡方量修建坝顶防洪宽平台，防洪宽平台顶面设置自下而上的斜坡，坡比为0.5%-1%。

所述防洪宽平台的宽度不小于本等别尾矿库规定的最小干滩长度，所述防洪宽平台的高程不小于最小安全超高、最大波浪爬高、最大风壅水面高度和排洪箱涵进口进流水头四项之和；其中，最小安全超高0.4-1.5m，最大风浪雍高和最大波浪爬高之和为1.0-2.0m。

在设计流量以及排洪箱涵断面形状确定的条件下，所述排洪箱涵进口的结构断面尺寸，通过临界水深的试算进行优化，临界水深通过下式得到：

式中，α为动能修正系数；B

所述明渠的水面线通过下式得到：

式中，

所述排洪箱涵进口进流水头通过下式得到：

式中，Q为需要的下泄流量，m

所述防洪宽平台的宽度为40-150m。

所述防洪宽平台的防渗层自上而下依次为干砌块石保护层、粒径3-10mm砂、粒径2-5mm砂、无纺土工布、HDPE防渗土工膜、无纺土工布，所述干砌块石保护层厚度为25-35cm，所述粒径3-10mm砂厚度为25-35cm，所述粒径2-5mm砂厚度为25-35cm。

所述排洪箱涵进水口周边设置干砌块石护坦，干砌块石护坦厚度不小于0.5m，范围在排洪箱涵进水口周边10.0m。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种尾矿库风险隐患治理方法，采用防洪宽平台配合排洪箱涵—明渠的泄洪方式，有效的解决库区滩长过短导致的干滩长度和安全超高不足的问题，有效的提升尾矿坝整体安全，同时满足防洪要求，达到闭库后库区不存水的目的，实现闭库后工程的长治久安。

本发明不仅能够提升尾矿坝整体稳定性，同时能满足干滩长度和防洪安全超高的要求，解决了尾矿库的防洪安全隐患，降低了隐患治理工程施工难度，节约了工程投资，便于后期维修检查。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式示意图；

图2是本发明防洪宽平台的一种实施方式示意图；

图3是本发明排洪箱涵进水口示意图；

图4是排洪箱涵进水口干砌石护坦示意图；

图5是防渗层示意图。

图中：1、防洪宽平台；2、排洪箱涵；3、明渠；4、消能设施；5、加固后的尾矿初期坝；6、削坡后的尾矿堆积坝；7、干砌块石护坦；8、堆积坝面护坡；9、防渗层；10、滩面土石覆盖层；11、排进水口；12、宽平台上游坡顶；13、宽平台上游坡脚；14、坝肩排水沟；15、锚固沟。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1

本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，包括以下步骤：

步骤1）对存在隐患的尾矿初期坝加固，尾矿堆积坝削坡；加固后的尾矿初期坝5和削坡后的尾矿堆积坝6如图1所示；

步骤2）在堆积坝顶修建防洪宽平台1，在防洪宽平台1的上游面设置防渗层9；如图2所示；

步骤3）修建排洪箱涵2，将排洪箱涵2的进水口11设置在防洪宽平台1的上游面，且排洪箱涵2的排水口与明渠3连通；排洪箱涵2的进水口11见图3所示，排洪箱涵2修建在防洪宽平台1下；消能设施4在明渠出口处设置，如图1所示；

步骤4）在防洪宽平台1与岸坡的连接处修建坝肩排水沟14至排洪箱涵2的进水口11；

步骤5）对堆积坝下游面及库区滩面进行土石覆盖。

通过坝肩排水沟14，将山坡降雨引至箱涵进口，防止山坡降雨冲刷平台面；整改完成后按要求进行库区滩面土石覆盖，形成滩面土石覆盖层10，完成工程隐患治理，进一步实现闭库销号的目的。

针对中、小型尾矿库风险隐患治理的过程中存在的库区滩长过短的问题，本发明采用防洪宽平台1配合排洪箱涵2—明渠3的泄洪方式，不仅能够提升尾矿坝整体稳定性，同时能满足干滩长度和防洪安全超高的要求。解决了尾矿库的防洪安全隐患，降低了隐患治理工程施工难度，节约了工程投资，便于后期维修检查。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，步骤2）中在修建防洪宽平台1时，用堆积坝的削坡方量修建坝顶防洪宽平台1，防洪宽平台1顶面设置自下而上的斜坡，坡比为0.5%-1%。

如图5所示，防洪宽平台1通过锚固沟15固定在堆积坝顶，防洪宽平台1的背水面为堆积坝面护坡8，防洪宽平台1上游面为迎水面。防洪宽平台1顶面设置沿河道走向自下而上的坡，在本实施例中，宽平台上游坡顶12与宽平台上游脚13的坡比为0.5%，目的是将防洪宽平台1顶面降雨引至防洪宽平台1上游面，避免因坡度过陡对坝面形成冲刷，过于平缓则不利于平台顶面降雨的汇集。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，所述防洪宽平台1的宽度不小于本等别尾矿库规定的最小干滩长度，所述防洪宽平台1的高程不小于最小安全超高、最大波浪爬高、最大风壅水面高度和排洪箱涵2进口进流水头四项之和；其中，最小安全超高0.4-1.5m，最大风浪雍高和最大波浪爬高之和为1.0-2.0m。

所述防洪宽平台1的宽度为40-150m。

防洪宽平台1的顶高程确定需要在计算出箱涵进流水头后，考虑最小安全超高、最大波浪爬高和最大风壅水面高度之后进行优化设计。根据工程等别的不同，安全超高选用0.4-1.5m，风浪雍高和波浪爬高后选用1.0-1.5m。根据工程等级不同，防洪宽平台1的宽度为40-150m，一般四等尾矿库选用50.0m防洪安全宽度，即防洪宽平台1在大多数情况下宽度为50.0m。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，在设计流量以及排洪箱涵2断面形状确定的条件下，所述排洪箱涵2进口的结构断面尺寸，通过临界水深的试算进行优化，临界水深通过下式得到：

式中，α为动能修正系数；B

通常需要推算排洪箱涵2全段水面线，按照能量方程，采用分段求和法计算，进一步优化排洪箱涵2各段的断面尺寸。水面线推求起点位于涵洞进口，起点水深为临界水深。在设计流量以及排洪箱涵2断面形状确定的条件下，临界水深通过试算，迭代产生。通过临界水深的试算，进一步优化箱涵进口的结构断面。

修建箱涵进口干砌石护坦，防止多次洪水淘刷箱涵基础。

实施例5

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，所述明渠3的水面线通过下式得到：

式中，

水面线推算是在确定宽度的情况下进行计算的，根据水面线计算结果可以再进一步调整优化明渠3的宽度。

实施例6

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，所述排洪箱涵2进口进流水头通过下式得到：

式中，Q为需要的下泄流量，m

结合现场工程地质条件，设计并验算排洪箱涵2进水口11结构形式和断面尺寸、通过水面线推算优化明渠3断面，通过排洪箱涵2进口的进流计算，临界水深计算，经试算后确定防洪宽平台1的高度。

实施例7

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种尾矿库风险隐患治理方法，所述防洪宽平台1的防渗层9自上而下依次为干砌块石保护层、粒径3-10mm砂、粒径2-5mm砂、无纺土工布、HDPE防渗土工膜、无纺土工布，所述干砌块石保护层厚度为25-35cm，所述粒径3-10mm砂厚度为25-35cm，所述粒径2-5mm砂厚度为25-35cm。

如图4所示，所述排洪箱涵2进水口11周边设置干砌块石护坦7，干砌块石护坦7厚度不小于0.5m，范围在排洪箱涵2进水口11周边10.0m。

防洪宽平台1上游面设置防渗层9，防止库区洪水进入坝体，影响防洪宽平台1的稳定性。外表面采用干砌块石护坡，防止降雨淘刷坝面，产生不安全因素。

本发明适用于山谷型尾矿库，在隐患治理和闭库治理工程中，因沟道自然条件较差，库区滩长较短，削坡治理后难以在满足防洪要求的同时满足最小干滩长度和最小安全超高的要求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。