徐 微

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410019）

1 樣例尾礦庫(kù)簡(jiǎn)介

某尾礦庫(kù)位于浙江省龍泉市，庫(kù)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候型，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，雨量充沛，常年氣溫為16℃～25℃。全年有兩個(gè)雨季：5月～6月為梅雨期，8月～9月為臺(tái)風(fēng)雨期。年平均降水量1500mm～1800mm。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，夏季為西南風(fēng)，庫(kù)區(qū)下游地表水系發(fā)育。

尾礦庫(kù)1988年建成投產(chǎn)，初期壩采用碾壓堆石壩，壩頂標(biāo)高282m，壩高24m。后期采用尾砂上游法堆壩，尾礦平均堆積邊坡1：4，尾礦最終堆積標(biāo)高360m，總壩高102m，總庫(kù)容278×104m3。因其下游有重要設(shè)施，原設(shè)計(jì)時(shí)將其等級(jí)提升為二等。

2 排洪系統(tǒng)改建緣由

庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)采用D=1.4m排水斜槽-D=2m連接井-D=1.2m排水管，庫(kù)內(nèi)排水斜槽和排水管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均按尾礦后期堆積至360m標(biāo)高考慮。

尾礦庫(kù)的尾礦堆至約351m標(biāo)高時(shí)，對(duì)尾礦庫(kù)排洪系統(tǒng)（斜槽—排水管）進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告表明排洪系統(tǒng)部分段有破損情況，存在安全隱患，一旦結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能承受將會(huì)發(fā)生垮塌、潰壩等事故。如若對(duì)排洪系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)襯加固，會(huì)使得排洪系統(tǒng)尺寸縮小，不能滿足原設(shè)計(jì)防洪能力要求，因此只能新建排洪系統(tǒng)以滿足尾礦庫(kù)正常運(yùn)行需求。

3 排洪系統(tǒng)改建方案優(yōu)化

改建考慮了新建排水井—隧洞系統(tǒng)和新建排水井—排水管系統(tǒng)兩種方案。

尾礦庫(kù)的尾礦堆至約351m標(biāo)高時(shí)，對(duì)尾礦庫(kù)排洪系統(tǒng)（斜槽—排水管）進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告表明排洪系統(tǒng)部分段有破損情況，存在安全隱患，一旦結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能承受將會(huì)發(fā)生垮塌、潰壩等事故。如若對(duì)排洪系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)襯加固，會(huì)使得排洪系統(tǒng)尺寸縮小，不能滿足原設(shè)計(jì)防洪能力要求，因此只能新建排洪系統(tǒng)以滿足尾礦庫(kù)正常運(yùn)行需求。

4 排洪系統(tǒng)改建方案優(yōu)化

改建考慮了新建排水井—隧洞系統(tǒng)和新建排水井—排水管系統(tǒng)兩種方案。

新建排水井接隧洞方案：在庫(kù)尾現(xiàn)有斜槽進(jìn)口處建D=3.0m排水井接B×H=2.0m×2.0m排水隧洞，隧洞沿庫(kù)區(qū)左岸山體通往堆積壩下游然后接壩肩明渠，隧洞全長(zhǎng)約440m，后接明渠長(zhǎng)度約360m。

新建排水井—排水管方案：在庫(kù)尾現(xiàn)有斜槽處建D=3.0m排水井接D=1.5m排水管沿庫(kù)左岸地形線通往堆積壩下游，出最上子壩以后排水管出口接壩肩明渠。其中排水管全長(zhǎng)約357m，后接明渠長(zhǎng)度約400m。

設(shè)計(jì)綜合比較兩種排洪系統(tǒng)方案，原排洪系統(tǒng)部分段有破損情況，存在安全隱患，須盡快建成新排洪系統(tǒng)以降低風(fēng)險(xiǎn)，而隧洞施工工期相對(duì)較長(zhǎng)；隧洞施工對(duì)巖石條件要求較高，排水管施工在地表較安全便捷。因此，本次設(shè)計(jì)擬采用新建排水井—排水管作為新的排水系統(tǒng)。

5 水文計(jì)算

根據(jù)《尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50863-2013）[1]，尾礦庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)按1000年一遇，尾礦庫(kù)地形特征系數(shù)如表1所示，設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)參照《浙江省短歷時(shí)暴雨》（浙江省水文勘測(cè)局，2003年2月）。

表1 尾礦庫(kù)地形特征系數(shù)表

根據(jù)尾礦庫(kù)地形特征系數(shù)和暴雨參數(shù)，計(jì)算該尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)洪水如表2。

表2 洪水計(jì)算結(jié)果表

6 調(diào)洪演算

沉積灘平均坡度結(jié)合原設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)取2%，死水位取357.0m。調(diào)洪庫(kù)容計(jì)算結(jié)果如表3。

表3 調(diào)洪庫(kù)容計(jì)算表

通過(guò)內(nèi)徑3.0m排水井和內(nèi)徑1.5m排水管排洪，泄流過(guò)程線如圖1所示，調(diào)洪演算結(jié)果見(jiàn)表4。

圖1 泄流過(guò)程曲線圖

表4 調(diào)洪演算結(jié)果表

調(diào)洪演算結(jié)果干灘長(zhǎng)度大于100m，安全超高大于1.0m，滿足二等庫(kù)最小安全超高和最小干灘長(zhǎng)度要求。

7 明渠泄流能力驗(yàn)算

新建排水管出口接壩肩明渠，明渠全長(zhǎng)約400m，經(jīng)過(guò)子壩壩坡段一般斷面為B×H=1.5m×1.2m，平臺(tái)段一般斷面為B×H=1.5m×1.6m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中明渠平臺(tái)段最小坡度為3%，壩坡段及經(jīng)過(guò)山坡段最小坡度為10%。水位安全超高取根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2018）取0.5m。截水溝溝斷面設(shè)計(jì)均按相應(yīng)洪峰流量考慮，泄流能力采用明渠均勻流泄流公式Q=1/nAi0.5R0.667進(jìn)行計(jì)算。明渠水力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 明渠水力計(jì)算結(jié)果表

經(jīng)計(jì)算，壩坡段明渠過(guò)流能力9.92m3/s，平臺(tái)段明渠過(guò)流能力9.81m3/s，均大于設(shè)計(jì)頻率排水管最大下泄流量9.31m3/s，泄流能力滿足排洪要求。

8 結(jié)語(yǔ)

排洪系統(tǒng)作為尾礦庫(kù)不可或缺的一個(gè)部分，其可靠度直接影響尾礦庫(kù)的防洪安全及穩(wěn)定安全。對(duì)某尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)工程進(jìn)行改建，采用新建排水井—排水管作為庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)，及時(shí)解決了現(xiàn)庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)存在破損情況的安全隱患。同時(shí)改建后的排洪系統(tǒng)在設(shè)計(jì)頻率洪水情況下，安全超高和干灘長(zhǎng)度富余度更大，使得尾礦庫(kù)的防洪安全更有保障。