一、概述 尾矿库是安全贮存矿山选矿后产生的尾矿的各种构筑物的联合体，主要由尾矿财主和排洪系统等构成。根据有关统计资料显示，国内尾矿库病害事故中，排洪系统的病害事故占33.3%，洪水漫坝的占44.4%，我国有色金属矿山因排洪系统失事引起灾难的几科占整个尾矿库事故的50%，因此尾矿库的排洪系统对于尾矿坝的安全稳定性具有十分重要的作用。我国有数量巨大的个体和乡填集体经营的小型矿山，其尾矿库一般较小，这些小型尾矿库，由于管理和安全等原因，不少是一次筑坝贮存尾矿的（不采用尾矿堆坝）。尾矿坝筑坝工艺分为两种，采用尾矿堆坝和不采用尾矿堆坝（人工土、石方筑坝）。对于不采用尾矿堆坝的尾矿库，其传统排洪工艺一般仅采用一套设计洪水频率的排洪系统，由于该排洪系统不仅要安全及时地排出库区的洪水和尾矿澄清水，而且要确保不让尾砂从排洪系统泄漏，即排水不排砂，因此一般采用坝排放尾、库区后部澄清水质、坝下排水型式，排洪系统主要由坝下排水管一排水斜槽组成，延伸至库内。这种排洪系统的特点是斜槽泄流进水口高程随着尾矿沉积面高程的升高而相应增高；其缺点是：因排洪系统的泄流横断面是按照设计频率洪水进行设计的，按照《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1－90）规定，小型尾矿库的设计洪水频率都是50年一遇，中型尾矿库的设计洪水频率高达200～500年一遇，大型尾矿库的设计洪水频率高达1000年一遇，因此排洪系统的横断面较大，并且纵向长度较长，投资也相应较大。而平日尾矿库遭遇设计频率洪水的概率较低，甚至在尾矿库整个服役期间有可能一次都遭遇不上设计频率的洪水，使得排洪系统的能力在平日大大过剩，造成工程投资闲置；而且坝下排洪系统属于隐蔽性较强的构筑物，事故率比较高；同时泄流横断面越大，失事率越高，一旦发生事故，事故抢险工作非常棘手，治理难度较大，除少部分矿山在事故排水管内进行加固处理后，能继续使用外，绝大部分矿山排水管乃至整套排洪系统全部报废，须重新建一套排洪系统，损失巨大。 二、双设计洪水频率联合排洪系统的定义 笔者从事尾矿库设计及工程管理工作多年，深感尾矿库排洪系统安全的重要性及排洪系统投资优化的必要性，总结出一套“双设计洪水频率联合排洪系统”工程经验，并在实践中不断探索、完善，先后的江西新余、德兴等矿业发达、尾矿库数量较多的地区推广运用，迄今运行效果良好。 传统尾矿库设计洪水频率只取一个标准，一般根据尾矿库的等级和重要性具体按照国家规范取定，即设计防洪标准，据此计算出排洪系统的泄流横断面大小和空间布置。而“双设计洪水频率”定义为：将尾矿库的设计洪水频率分为高频率和低频率，低频率的设计洪水（大流量洪水）按照设计防洪标准取定；高频率的设计洪水（小流量洪水）一般取P＝20%（5年一遇）。把洪水分为高、低频率两种的好处是实现“大水大走，小水小走”，即通过改变尾矿库放矿方式，另建地表溢洪道排泄低频率（大流量）洪水，高频率（小流量）洪水从坝下排洪系统排泄，从而减小坝下排洪系统的泄流横断面并大大缩短排系统纵向长度，显著降低坝下排洪系统的投资，并实现联合排洪系统投资的大大降低，同时提高了尾矿库排洪系统的安全性。结构简单、安全、可靠，维护方便。 三、具体实施方式 为节省工程投资，尾矿库双设计洪水频率联合排洪系统尽量布置在坝肩区域，由一条溢洪道和一套坝下排洪系统联合组成。库区后部排放尾矿、坝前澄清水质。低频率的洪水出现概率较低，因此采用投资较低、维护简便的地表排洪构筑物－敞开式溢洪道排泄，溢洪道布置在坝肩，溢洪道泄流能力按照国家规范规定的设计频率洪水进行设置，根据库区地形来取定溢流堰型式（正向堰或侧向堰）；溢洪道采用浆砌石或钢盘混凝土衬砌。高频率的洪水出现概率较高，平日从小断面的坝下排洪系统排泄。坝下排洪系统由排水管一排水斜槽组成，排水管内径300～400mm，采用高密度聚乙稀等工程塑料管；小断面的工程塑料管搭接性能及适应地基变形能力都较刚性管为好。斜槽采用钢盘混凝土结构，正方形横断面，边长400～500mm，斜槽采用钢盘混凝土盖板，盖板宽200～300mm，预制构件，通过依次加盖盖板，可实现斜槽泄流进口高程随尾矿沉积面高程的升高而相应增高。排水管和斜槽采用钢筋混凝土密封式连接井进行水力连接。这种小断面的坝下排洪道系统其半压力流态泄流量Qm为0.5～0.6m3/s，计入尾矿库调蓄洪水的作用，调蓄后相当于能排泄降雨充沛地区（多年平均24h降雨量H24为100mm、洪水频率P为20%、汇水面积为0.3～0.5km2）的洪水，完全能够满足一般尾矿库日常排泄高频率（小流量）洪水的要求。 四、工程实例 笔者采用江西省吉安油盘铁矿2号尾矿库为例，来说明该类型排洪系统比传统排洪系统的投资及安全性能的优越性。 油盘铁矿2号尾矿库属低山丘陵地形，库区植被发育，四等库，库内主要色筑物为4级；汇水面积F为1.227km2；200年一遇的设计洪水泄流量Qm为16.0m3/s，一次洪水总量28.82×104m3。依据传统的单一设计洪水频率计算成果采用一套排洪系统（见图1）：排水斜槽－连接井－坝下排洪管。斜槽水平长度152.6m、水力坡度0.32；双格矩型、底宽1.4m、高1.8m、拱形盖板、C20钢筋混凝土结构、槽身厚度50cm。斜槽盖板现场预制，放置在斜槽周边，随着库内尾矿上升，逐步添加盖板。圆型连接井连接排水管和斜槽，现浇C20钢筋混凝土结构。连接井高5.65m，内径5.0m，井身壁厚50cm。排水管总长325m，水力纵坡0.017；采用C20钢盘混凝土圆管，沟埋式，管外径2.1m、内径1.5m。排水管出口设消力池一座，长10.0m、宽3.5m、深2.5m。消力池后接排水明渠，梯型横断面，底宽3.5m、深1.0m、两边坡1∶1.5、渠道水力纵坡为0.02.