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摘要：尾矿库是矿区作业的设施之一，由于尾矿料通常是通过水力冲填入库，对排洪能力有一定要求。基于此，本文以尾矿库扩容工程排洪系统的设计思路作为出发点，结合实验分析排洪系统优化设计方法，并给出各类方法的具体内容，旨在通过分析完善理论，为后续尾矿库扩容工程排洪系统的设计提供一定参考。
关键词：尾矿库；扩容工程；排洪系统
前言
尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库属于具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故。这意味着其必须拥有完备可靠的排洪系统，本文分析尾矿库扩容工程排洪系统的设计并给出具体内容，希望对实际工作的进行和优化提供帮助。
1.尾矿库扩容工程排洪系统的设计思路
进行尾矿库扩容工程排洪系统设计时首先要考虑其影响因素。目前来看，无论是何种排洪工程，均应优先考虑流量因素。尾矿库扩容工程的排洪系统同样如此，需考虑堰流、半压力流、压力流、横断面和最大泄洪量。在此前的研究中，人员发现泄洪系统从堰流进入半压力流后，流量速度会随调洪水深的增加明显降低，从半压力流进入压力流后，流量速度会随调洪水深的增加继续降低。这体现了结构断面与泄流之间的关系，即断面的增大将导致泄洪能力的强化，并随着深度增加而弱化，因此尾矿库扩容工程排洪系统的设计思路可着眼于泄流量、进水口断面、泄流深度以及泄流设备的断面四个方面，简化泄流曲线的计算与排洪系统的设计，使排洪系统能够在发挥作用的同时实现最佳经济效益。
2.实验分析
2.1实验准备
本次试验主要通过调整参数的方法了解设计方案的可行性，参数值包括泄流量、进水口断面、泄流深度以及泄流设备的断面，实验通过计算机模拟进行。为求快速获得实验结果，相关参数采取人工设置的方式自主设定。观察指标为泄流效率，标准模型下，泄流可在60s时间内完成[1]。
2.2实验过程
实验共进行16次，1-4次实验，取固定泄流量，分别调整进水口断面、泄流深度以及泄流设备的断面，结果表明，在泄流量固定的情况下，进水口断面的增加有利于增加泄流效率，而泄流深度的增加会导致泄流效率下降，泄流设备断面的增加有利于增加泄流效率；5-8次实验，取固定进水口断面，分别调整泄流量、泄流深度以及泄流设备的断面，结果表明，在进水口断面固定的情况下，泄流量的增加有利于增加泄流效率，而泄流深度的增加会导致泄流效率下降，泄流设备断面的增加有利于增加泄流效率；9-12次实验，取固定泄流深度，分别调整泄流量、进水口断面以及泄流设备的断面，结果表明，在泄流深度固定的情况下，泄流量的增加有利于增加泄流效率，进水口断面的增加会导致泄流效率提升，泄流设备断面的增加也有利于增加泄流效率；13-16次实验，取固定泄流设备断面，分别调整泄流量、泄流深度以及进水口断面，结果表明，在泄流设备断面固定的情况下，泄流量的增加有利于增加泄流效率，而泄流深度的增加会导致泄流效率下降，进水口断面的增加有利于增加泄流效率。
2.3实验结果
在泄流效率默认为60s的情况下，实验所获部分数据如表 1 所示
实验结果表明，较大的泄流量、较大的进水口断面、较大的泄流设备断面有利于提升泄流效率，而较大的泄流深度则会使泄流工作的用时增加、效率降低。
3.排洪系统优化设计方法
3.1确定进水口断面
进水口断面的增加会加快泄流效率，反之则会降低泄流效率，在实际进行尾矿库扩容工程排洪系统的设计时，需根据最大下泄流量、调洪水深、进水口形式确定进水口断面，以下泄流量为例，如果设计要求最大下泄流量为50m³/s，则应保证进水口断面不小于0.5-0.8㎡；如果进水口带有较多的弯曲，则应保证进水口断面不小于0.6-0.9㎡，确保其满足泄洪需求。
3.2确定泄流深度
泄流深度的确定需考虑进水口断面、泄流设备断面、最大下泄流量等情况。通常来说，泄流深度过低，会导致泄流效率降低，在这一基本原则下，如果进水口断面、泄流设备断面、最大下泄流量较大，则可适当减少泄流深度，最大下泄流量取50m³/s时，应保证泄流深度在0.6m以上。
3.3确定泄流设备断面
泄流设备断面的确定涉及到排洪系统长度、结构形式、调洪水深等，鉴于尾矿库扩容工程排洪系统对于排水的效率要求，一般应选择断面较大的泄流设备。在泄流效率为50m³/s的情况下，泄流设备的断面应保证在0.4-0.7㎡的水平，同时还应进行分流设计，将泄流系统分为3-5个子系统，从而避免堵塞导致泄流不畅[2]。
3.4最大下泄流量
最大下泄流量的确定，需综合考虑进水口断面、泄流深度等因素，与此同时，还应考虑尾矿库扩容工程排洪系统的实际工作压力。部分尾矿库工作压力小，最大下泄流量可酌情降低，反之则可以对应增加。通常来说，最大下泄流量的设定应满足尾矿库坝体稳定的基本要求，因此往往不应使数值过大，综合来看，在泄流设备总断面超过5㎡的情况下，最大下泄流量可以维持在20-30m³/s之间。
总结：通过进行尾矿库扩容工程排洪系统的设计分析，了解了相关基本内容。鉴于尾矿库在工业生产中的重要作用，分析其排洪系统的设计，应就影响因素进行，最终确定简化泄流曲线的计算与排洪系统的设计为基本思路。结合实验可知，优化设计的内容包括确定进水口断面、确定泄流深度、确定泄流设备断面以及最大下泄流量四个方面。后续工作中，应用上述理论有助于进行尾矿库扩容工程排洪系统的设计。
参考文献：
[1]冯碧涛.洪水计算方法在绿房箐尾矿库排洪系统设计中的应用[J].中国金属通报，2016，（06）：37-38.
[2]易聪.尾矿库排洪系统水力特性数值模拟研究[D].南昌大学，2016.
论文作者:刘发清
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：断面论文; 尾矿论文; 流量论文; 系统论文; 效率论文; 深度论文; 进水口论文; 《基层建设》2017年第35期论文;