尾礦壩

尾礦壩是由尾礦堆積碾壓而成的壩體，分為尾礦堆積壩和初期壩，初期壩可做成透水壩（有利於尾礦排水固結，近年來採用較多）和不透水壩（國內早期採用較多），在礦山環境的保護和治理中起到很大的作用，它主要應用於堆存金屬和非金屬礦山進行礦石選別後排出的尾礦或其他工業廢渣。不同於水庫，水庫要求防滲，而尾礦庫要求排滲，否則容易形成泥石流。如果尾礦含有害物質，則必須經處理才能把尾礦水排出。 ^[1] 

尾礦壩通常利用起伏的天然地形構築而成，壩上設有進料口、排料口和澄清液返回口。澄清的返回水通過設在壩上的抽水站返回水冶廠重新利用。尾礦壩的底部和周邊必須採取防滲漏措施，以防污染擴大並保持地下水源。

各種類型尾礦壩的應用條件主要取決於尾礦粒度組成和壩址地形條件。對於不能用於堆筑後期壩的極細尾礦，必須採用一次建壩的型式；當堆積尾礦顆粒較粗，且壩址地形是狹長山谷的尾礦壩，宜採用下游式或中線式壩型;其他場合一般均可採用上游式壩型。尾礦壩視其重要程度分為不同的級別，其級別與尾礦庫的等別一致。級別越高，壩體安全度要求也越高。尾礦壩的壩高係指初期壩和後期壩壩高之和。初期壩壩高指壩軸線處壩頂與壩基最低地面之間的高差;後期壩壩高指尾礦沉積灘頂與初期壩壩頂之間的高差。 ^[2] 

尾礦壩的使用過程也是後期壩的施工過程，使用管理工作直接關係到壩體的質量和安全。在長達十餘年甚至數十年的使用過程中，難免受到各種自然或人為的不利因素的影響，威脅壩體安全。應建立齊全的壩體監測設施，定期觀測分析，及時掌握壩體工況，防患於未然。對大、中型及高烈度地震區的尾礦壩，應在使用中期進行壩體安全鑑定，必要時應通過勘察、試驗和分析來進一步驗證設計，為後期築壩提供依據。 ^[3] 

尾礦壩排滲設施是為排除尾礦壩壩體滲水，增強壩體穩定性，在壩內設置的排水系統。尾礦庫內的水沿尾礦顆粒間的孔隙向壩體下游方向不斷滲透形成滲流。穩定滲流的自由水面線稱為浸潤線。尾礦壩內浸潤線位置越高，壩體穩定性越差，地震液化的可能性也越大。壩內設置排滲設施可有效地降低浸潤線，並有利於尾礦泥的排水固結，是增強壩體穩定性的重要措施。尾礦壩是否設置排滲設施，應通過滲流計算和穩定分析確定。初期壩為透水壩型時，運行期間能保持必要的幹灘長度的中小型尾礦壩，一般可不設或少設排滲設施。排滲設施儘可能預先埋設，以節省工程費用。當尾礦壩堆積到一定高度後，受不可預計因素影響，出現浸潤線過高，抗滑穩定性或滲透穩定性不符合要求時，才採用後期補設。排滲設施施工質量直接影響排滲效果，濾層的好壞是關鍵。如採用砂石結構濾層，則砂石料的顆粒級配必須嚴加控制;如採用土工織物濾層，則施工時應嚴防損傷和開縫。對用機械抽吸的排滲設施應定期檢查，及時維修，確保機械正常運行;對自排式的排滲設施應經常觀測滲水水量和水質，如發現水質變渾或水量驟減，須及時分析，查明原因，妥善處理。尾礦壩的排滲設施有水平排滲、豎向排滲和豎向水平組合排滲等三種基本類型。

水平排滲 在壩基範圍內或在不同高程的沉積灘面上預埋盲溝、濾管或濾板等排滲體，將滲水引至集水總管，自流排出壩外。對已堆積到一定高度而未預埋排滲體的尾礦壩，可用水平鑽機在下游坡面上向壩內頂管設置水平濾管。水平濾管具有不耗能源，管理簡便，施工快，造價低的優點。當尾礦壩內有厚層礦泥夾層時，僅用水平排滲效果稍差。

豎向排滲 在壩基範圍內預設或在尾礦沉積灘上補設滲水豎井，滲入井內的水用機械抽吸或在井底另設水平管自流排出壩外。滲水豎井可採用外包濾層的鋼管井、鋼筋混凝土管井、無砂混凝土管井、碎石盲井、袋裝砂井或塑料插板等結構。豎向排滲的優點是可貫穿礦泥夾層，溝通上下各土層的滲水，迅速降低浸潤線。但大多需專人維護管理，且耗電。

豎向水平組合排滲 由豎向排滲和水平排滲有機組合而成的排滲方式。豎向滲井內聚集的滲水，通過水平排滲設施排出壩外。它兼有兩種排滲方式的優點，但造價較高。多用於有較厚礦泥夾層，浸潤線位置很高的尾礦壩。

尾礦壩觀測裝置是為監測尾礦壩實際工況所安裝的設備。常用於監測壩體變形、浸潤線位置、孔隙水壓力、滲流水量和水質以及土壓力等。尾礦壩的觀測除採用設備監測外，藉助肉眼觀察也十分重要。其觀察內容較廣，如壩坡有無明顯變形、塌坑、沼澤化、滲水、裂縫及蟻穴鼠洞等。觀察到的情況可作為監測資料的補充。

壩體變形觀測裝置 用以監測壩體變形情況，從而預測壩體有無局部滑坡或整體滑動的趨勢。監測壩體表面位移的觀測裝置通常由埋設的觀測標點樁和工作基點樁組成。觀測標點樁佈置在有代表性或控制性的壩體橫斷面上;(圖1)工作基點樁設於壩端兩岸不受壩體變形影響，不易受外界因素損壞，且便於觀測的地點。設置高程儘量與同一排觀測標點一致。對於較重要的尾礦壩，還可埋設鑽孔測斜儀和分層沉降儀觀測壩體內部變形。

浸潤線觀測裝置 用以監測壩體內浸潤線的位置。在控制性壩體橫斷面上，埋設一組測壓管(不少於三個)，(圖2)測壓管底部應低於設計預期浸潤線1m左右。測壓管用直徑30～50mm的鋼管或塑料管制作，下端封閉，管壁鑽孔，外纏濾網或包土工布。埋設時應詳細記錄管口和管底標高、濾網結構及進水段的長度和位置。該資料應長期保存備查。觀測時用自動水位測讀儀測出各測壓管內水位，再將同 一橫斷面各測壓管水位連成一條曲線，即可近似作為浸潤線。根據浸潤線位置變化情況，可初步評價尾礦壩的安全狀態。

孔隙水壓力觀測裝置 通常用孔隙水壓力儀觀測壩體的孔隙水壓力，為用有效應力法分析壩體穩定性提供依據。孔隙水壓力儀一般由感應測頭、導管或導線和測讀裝置組成。測頭埋入壩體內，測讀裝置設在壩外觀測室內，兩者通過導管或導線連接。常用的有水管式、鋼弦式和電阻應變片式等壓力儀。水管式壓力儀常用於觀測非飽和土的孔隙水壓力;鋼弦式應用廣泛，性能穩定，耐用;電阻應變片式較靈敏，適用於動孔隙水壓力測量，但長期穩定性差。埋設測頭時，應使測頭周圍的土料儘量保持原狀，導管或導線應及時引入觀測室與測讀裝置相連接。有關資料，如埋設時周圍土質性質、回填土試驗、埋設時間、天氣情況、儀表的標定和初始觀測的記錄等，應及時整理，移交生產管理部門，歸檔備查。

土壓力觀測裝置 通常用土壓計測量壩體作用於排水管上的土壓力，為正確分析排水管內力提供依據。測點佈置見圖3。土壓計由壓力盒、導線和測讀儀構成。壓力盒在排水管澆注混凝土時嵌入管壁內，使其承壓面與管壁外表面齊平。測讀儀設在壩外觀測室內，壓力盒通過電纜線與測讀儀連接。常用的有鋼弦式和電阻應變片式土壓計。前者採用頻率接受器測讀鋼弦振動頻率，從率定曲線上查出土壓力;後者採用電橋測讀電阻應變片的電阻及電阻比，再從率定曲線上查出土壓力大小。