尾礦庫加高擴容工程面臨的不確定因素有哪些?
尾礦庫加高擴容設計要求
5.2.8 加高擴容的尾礦庫改建、擴建項目應滿足下列要求:
——除一等庫外,防洪標準應在按5.4.1確定的防洪標準基礎上提高一個等別;
——設置可靠的排滲設施,尾礦堆積壩的控制浸潤線埋深應不小于通過計算確定的控制浸潤線的1.2倍;
——利舊的排洪構筑物應根據(jù)加高擴容要求核算其可靠性,終止使用的排洪構筑物應進行可靠封堵;
——尾礦庫一次加高高度不得超過50m。
——《尾礦庫安全規(guī)程》(GB39496-2020)
本條是關于加高擴容的尾礦庫改建、擴建項目的相關要求。
通常,尾礦庫加高擴容應著重進行以下三個方面的工作:
(1)尾礦庫加高擴容之前,應充分分析原壩體的監(jiān)測資料,并對原壩體進行巖土工程勘察工作,了解壩體質量和安全狀況,對尾礦壩進行穩(wěn)定性分析,對尾礦庫加高擴容的可行性進行分析。
(2) 根據(jù)加高擴容后尾礦庫的等別確定相應標準,根據(jù)要求進行加高擴容后尾礦庫的論證與研究工作。
(3)對原尾礦壩的壩基處理、壩坡穩(wěn)定、填筑質量,以及壩體與岸坡和其他建筑物的連接進行安全復核;對已建的泄水、引水建筑物的泄水能力和安全應進行核算,不滿足加高后使用要求時應進行加固或改建。
近些年,隨著金屬非金屬礦山采選業(yè)的發(fā)展,我國許多尾礦庫陸續(xù)進入使用后期,相當一部分尾礦庫生產(chǎn)經(jīng)營單位計劃通過實施加高擴容工程延長尾礦庫服務年限。不可否認的是加高擴容尾礦庫在減少土地林地占用、節(jié)約資源的同時,也加大了尾礦庫運行的安全風險。很多尾礦庫初始設計并未考慮后期加高情形,由于各種原因設計安全裕度十分有限,而且由于我國尾礦庫數(shù)量眾多,歷史久遠,成因復雜,很多尾礦庫先天不足,一些中小型尾礦庫甚至有可能在設計之前沒有進行過巖土工程勘察,或者初始設計資料缺失,生產(chǎn)運行過程中缺少記錄,甚至出現(xiàn)事故處理記錄丟失的情況。在沒有基礎資料的情況下,即使進行巖土工程勘察也很難全面反映尾礦壩體的實際情況。對于排洪井、隧洞等混凝土構筑物,現(xiàn)有技術手段也很難完全準確地反映運行狀態(tài),加高擴容設計中面臨的不確定因素遠比新建工程多。
因此,本條分別對防洪標準、浸潤線控制、排洪設施可靠性、壩體穩(wěn)定性四個方面提出進一步要求,這四個方面也是影響尾礦庫安全運行最重要的環(huán)節(jié)。具體操作層面上說明如下:
(1)尾礦庫防洪標準都是連續(xù)的,除五等庫以外,剩余等別的尾礦庫防洪標準都是一個范圍。尾礦庫防洪標準提等后,防洪標準的選取也應該是連續(xù)的。以某三等庫為例,加高擴容后仍為三等庫,按5.4.1條確定防洪標準應為三等庫上限取500年一遇,按照本條要求實際的防洪標準應該為二等庫上限取1000年一遇;如某四等庫,加高擴容后為三等庫,按照5.4.1條確定防洪標準應該為三等庫下限取200年一遇,按照本條要求實際的防洪標準應該為二等庫下限取500年一遇。
(2)控制浸潤線應按本條相關條款確定后,在此基礎上增加不小于1.2倍,例如某尾礦庫某一點按正常設計其控制浸潤線埋深為6.0m,則改建、擴建項目實際給出的控制浸潤線埋深應不小于7.2m。
(3)尾礦庫加高后,排洪系統(tǒng)的荷載有所變化,對于新建排洪設施需要按照加高后的荷載進行設計,對于全部或者局部利用已有排洪設施的情形,需要對已有排洪設施按照最新的荷載進行復核。本條特別強調對于終止使用的已有排洪設施需要進行可靠封堵,
且宜采用剛性結構,對于排水井,封堵體不得設置在井頂。封堵后應同時保證封堵段下游的永久性結構安全、封堵段上游尾礦堆積壩滲透穩(wěn)定安全和相鄰排水建筑物安全。
終止使用的排供構筑物除包括已建成的經(jīng)復核不滿足要求的構筑物,也包括按原設計已經(jīng)封堵的構筑物。已封堵的排洪構筑物也要求重新復核,原封堵設施如不滿足加高擴容要求,應進行再次封堵。特別要強調的是,無論是新建的構筑物還是原有的構筑物,其荷載均應按加高擴容后的荷載選取。
(4)對于一次加高高度的限制還是針對尾礦壩的特點,尾礦壩加高高度應根據(jù)礦山服務年限、地形條件、地質情況、尾礦壩穩(wěn)定性(三大穩(wěn)定)、周邊環(huán)境等綜合判斷。對于尾礦壩而言,受礦石性質、選礦流程波動、尾礦分級效率等影響較大,其筑壩材料與壩體結構分區(qū)的可控性相對較差,結合運行過程中排滲設施、監(jiān)測設施容易淤堵、破壞等實際情況,因此本標準針對尾礦壩自身特點,對于一次加高的高度進行限制,保證尾礦壩的本質安全。
加高高度的限制值不宜過低,避免重復勘察等不必要的工作;限制值也不宜過高,除考慮安全性因素外,還要注意尾礦處理新技術、新方法的應用,給尾礦綜合利用等留有空間。考慮到加高前后尾礦庫變等等因素,合理的范圍應該是30~50m,本標準采用上限,確定一次加高高度不得超過50m。