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1、某尾矿库排水系统防洪能力验算及评价SerialNo.508August.2011现代矿业M0DERNMINING总笫508期2011年8月第8期某尾矿库排水系统防洪能力验算及评价邰自安孙景敏冯煜彪陈亚杰(河南省岩石矿物测试中心)摘要介绍了某尾矿库排水系统,并对其进行了防洪能力验算.对尾矿库存在的问题进行了分析,提出了一些有针对性的安全对策.关键词尾矿库排水系统防洪水是造成尾矿库溃坝事故的主要因素,库内水位过高将极大地降低尾矿坝坝体的稳定性,特别是雨季山洪暴发时,如不能及时排出库内洪水,可能会发生洪
2、水漫顶,冲毁坝体等事故I1].尾矿库的防洪能力主要取决于排洪构筑物的泄洪能力及其结构,通常采用理论计算的方法,评价分析防洪系统的泄洪能力.1尾矿库排洪系统概况某矿山尾矿库为山谷型尾矿库,初期坝为碾压式透水堆石坝,内坡找平层铺设土工布,坝两肩修筑有浆砌石排水沟,初期坝蓄满后,利用库内的沉积尾砂于坝前干滩上采用上游堆坝法堆筑.目前坝体总高65m,堆积库容约110万Ill.尾矿库界定为三等库.该库排洪系统采用斜槽排水井.排水涵管.排水隧洞型式,库内设排水井,1,2排水井为框架结构,已被淹没;3井为连接井
3、,与排水斜槽相连接.2洪水计算J该尾矿库的汇水面积较小,属于小流域洪水计算.遵循国家规范要求,洪水计算按500a一遇,即0.2%洪水频率进行计算校核.库区内洪水来源主要为自然降水和尾矿矿浆排水,根据该地区历年降水资料,按照水科院推理公式计算洪峰流量,简化推理公式,s:筹,H24:Kp,:0.278一,(2)(3)(4)(5)l,:2l二,(6)J—T'u,式中,Q为设计频率P的洪峰流量,nl/s;S为频率为P的暴雨量,mm/h;F为坝趾以上的汇水面积,km;L为由坝趾至分水岭的主河槽长度,km;
4、m为汇流参数;',为主河槽平均坡降;为产流历时内流域平均人渗率,mm/h;,D为最大洪峰流量计算指数,可根据n值由最大洪峰流量计算系数表查取;n为暴雨递减指数,丁≤1时,取=n,7>1时,取=//,(,,17,可由当地水文手册查取);r为流域汇流历时,h;为模比系数;为年最大24h降雨量均值,mm,由当地水文手册查取;X,Y为计算指数,根据n:由值计算系数表查;h为历时t的主雨峰邰自安(1963一),男,所长,工程师,450012河南省郑州市金水路28号地矿大厦ll楼.136产生的迳流深,m
5、lTl,hR=24日;24为历时24h的降雨迳流系数.先取n:n(≤1),由水文手册查出A,D,按式(2),(4),(6)确定Sm,,L值,代入式(1),求出洪峰流量q,再用式(5)计算流域汇流历时,当计算的f≤1时,Q即为所求;若>1,则取n=17,2重新计算.经查尾矿库所在地区中小流域设计暴雨洪水图集可知,该尾矿库所在地区年最大24h降雨量均值为85him.洪水总量按下式计算:=1000aHIPF.(7)该尾矿库现状坝高时汇水面积为0.18km2,沟长373m.查得A=0.512,B=1
6、.159,C=o.638,D=0.322,水文基础数据见表1,洪水计算结果见表2.邰自安孙景敏等:某尾矿库排水系统防洪能力验算及评价2011年8月第8期表1水文基础数据尾矿库运重现期,汇水时间洪峰流量洪水总量行阶段/a//24P/h/(m/s)/7im生塑!:!竖::!:垄!兰:3调洪演算根据既定的排水系统确定所需的调洪库容及泄洪流量].尾矿库的不同坝高,在满足最小安全超高,最小干滩长度的情况下,对应的调洪库容不同,得出相应的泄洪量,取其最大值.计算公式如下:q=Q(1一),(8)24P式中,q为
7、排水构筑物的泄流量,ITI/s;为现状坝高时的调洪库容,1/1.该库滩面冲积坡度为1.5%,干滩长度120FI1,确定的安全超高为1.0m,调洪水深1.0m,经计算,尾矿库运行中期调洪库容为20970m,调洪后排水构筑物应泄流量按500a一遇中期为q=6.92m./s.4排水设施泄洪能力验证4.1排水斜槽排洪该库排水斜槽坡度约21%,断面1.11TI×1.5m,斜槽盖板为钢筋混凝土拱形盖板,拱高0.51TI.当斜槽上水头较低时,为自由泄流,由水位以下的斜槽侧壁和斜槽盖板上缘泄流.按自由泄流状态下斜
8、槽一管(或隧洞)式排水系统泄流计算.水位未超过盖板上沿最高点时:Q=Q2:0.80"m1(tan3+coq3)~/2gH.(9)水位超过盖板上沿最高点时:Q=Q+Q.(10)Q1=ml(6+0.8Hcot3)g5.(11)计算得()=7.12>6.92(m/s),即当水位未到达斜槽拱形盖板上缘时,泄洪流量即可满足库内泄洪流量要求.4.2排水涵管排洪该库排水涵管内径1.5m,坡度约12%,按特定断面形式下的明渠均匀流计算:Q=AC,(12)J2式中,A为过水断面积,:(0一si
