ICS07.060CCSD14中華人民共和國礦山安全行業標準KA/T21—2024模袋法尾礦堆壩技術規程Technicalregulationfortailingsdammingwithgeofabriformmethod2024-04-01發布2024-04-07實施國家礦山安全監察局發布IKA/T21—2024前言 Ⅱ1范圍 12規范性引用文件 13術語和定義 14基本規定 25模袋壩建設 26模袋壩生產運行 67模袋壩安全檢查 78應急管理 79工程檔案 8附錄A(資料性)模袋子壩典型斷面示意圖 9附錄B(資料性)模袋壩壩基處理措施示意圖 10附錄C(資料性)模袋材料保土、透水及防堵性要求 11附錄D(規范性)裂膜絲機織土工布模袋基本項技術要求 12附錄E(資料性)模袋壩施工的允許偏差 13ⅡKA/T21—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由國家礦山安全監察局非煤礦山安全監察司提出。本文件由全國安全生產標準化技術委員會非煤礦山安全分技術委員會歸口。本文件起草單位:礦冶科技集團有限公司、中國恩菲工程技術有限公司、中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司、中國瑞林工程技術股份有限公司、長沙有色冶金設計研究院有限公司、中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司、銅源國際工程設計研究有限公司、中國黃金集團有限公司、江蘇昌泰建設工程有限公司。本文件為首次發布。1KA/T21—2024模袋法尾礦堆壩技術規程1范圍本文件規定了模袋法尾礦堆壩在建設、生產運行、安全檢查等方面的技術要求。本文件適用于中華人民共和國境內采用模袋法尾礦堆壩的尾礦庫工程。本文件不適用于核工業礦山尾礦庫。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB39496尾礦庫安全規程GB51108尾礦庫在線安全監測系統工程技術規范GB/T17641土工合成材料裂膜絲機織土工布GB/T50290土工合成材料應用技術規范GB/T50547尾礦堆積壩巖土工程技術標準SL235土工合成材料測試規程NB/T10343水電工程軟弱土地基處理技術規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。模袋geofabriform由有紡土工織物縫制的對充填漿體尾礦起包裹、反濾作用的袋體。3.2模袋充填體filledgeofabriformbody通過向模袋內充填漿體尾礦并經自然或壓力排水形成的固結充填體。3.3模袋法尾礦堆壩geofabriformmethodtailingsdamming利用模袋充填體連續交錯堆壩的筑壩方法。3.4模袋壩geofabriformdam采用模袋法尾礦堆壩建造的壩體。3.5模袋壩總高度totaldamheightusinggeofabriformmethod設計最后一級模袋壩壩頂與第一級模袋壩軸線處基礎頂面的高差。2KA/T21—20243.6分隔壩separationdam建在尾礦庫區,起分隔作用的模袋壩。3.7橫向搭接horizontaloverlap模袋鋪設時,垂直于模袋壩軸線方向模袋間的搭接。3.8縱向搭接longitudinaloverlap模袋鋪設時,平行于模袋壩軸線方向模袋間的搭接。3.9控制含水率controlwatercontent滿足上層模袋充填體堆載安全時,下層模袋內尾礦的最高含水率。4基本規定4.1尾礦庫縱深短、尾礦粒度細或缺少土石筑壩材料的濕式尾礦庫可采用模袋法尾礦堆壩。4.2模袋法尾礦堆壩可用于堆筑子壩、分隔壩、副壩等設施。4.3模袋法尾礦堆壩的項目應進行勘察、設計、施工和驗收。4.4采用模袋法尾礦堆壩的尾礦庫除尾礦堆壩應符合本文件外,其他安全設施和安全運行控制指標等尚應滿足國家現行有關標準的規定。5模袋壩建設5.1模袋壩勘察5.1.1采用模袋法尾礦堆壩的新建尾礦庫工程勘察應滿足GB39496要求。5.1.2在用尾礦庫的模袋壩工程勘察除滿足GB39496、GB/T50547等要求外,還應符合下列要求:—查明模袋壩壩基、壩肩的巖土組成、分布特征,并提供巖土的強度和變形參數;—分析和評價模袋壩壩基、壩肩的穩定性,并對潛在不穩定因素提出治理措施建議;—分析和評價模袋壩壩基、壩肩的滲漏及其對安全的影響,并提出防治滲漏的措施建議;—查明壩基承載力,當壩基不均勻或存在軟弱壩基時,應提出處理措施建議;—已建模袋壩工程還應查明模袋內充填尾礦的物理力學指標及模袋充填體接觸界面摩擦系數。5.2模袋壩設計5.2.1模袋法尾礦堆壩應滿足GB39496中濕式尾礦庫尾礦堆積壩筑壩有關規定,存在下列情況之一時,還應進行模袋法尾礦堆壩試驗研究:—入庫全尾礦d<0.074mm顆粒含量大于75%;—入庫全尾礦d<0.005mm顆粒含量大于15%;—模袋內充填尾礦d≥0.05mm顆粒含量小于50%;—模袋內充填尾礦d≤0.005mm顆粒含量大于10%。5.2.2模袋法尾礦堆壩試驗研究應明確下列參數:—充填尾礦濃度;—充填尾礦粒度及適合的模袋材料指標;—模袋內尾礦控制含水率及固結時間;3KA/T21—2024—模袋內尾礦固結強度指標及模袋充填體接觸界面摩擦系數;—壩體結構參數。5.2.3設計模袋充填體接觸界面摩擦系數可按公式(1)計算:f=kfs…………(1)式中:f—模袋充填體接觸界面摩擦系數設計值,無試驗資料時可取0.32~0.35;k—折減系數,可取0.7~0.75,凍融影響部位可取0.4;fs—模袋充填體接觸界面摩擦系數試驗值,應根據SL235直剪摩擦試驗確定。5.2.4模袋法尾礦堆壩設計應明確下列安全運行控制參數:—單級模袋壩高度及模袋壩總高度;—模袋壩的級數、內外坡比、壩頂寬度;—壩基處理型式、處理后的壩基強度參數;—模袋材料性能參數;—充填尾礦粒度、濃度;—模袋內尾礦控制含水率;—排滲型式及布置參數;—放礦參數。5.2.5模袋壩總高度及壩坡比應通過滲流及穩定性分析確定,用于堆筑子壩時平均堆積外坡比應不陡于1:3。5.2.6采用模袋法尾礦堆壩的上游式尾礦庫堆積壩年上升高度不得大于13m。5.2.7模袋法尾礦堆壩筑子壩時,應符合下列要求:—應根據工程規劃、堆積壩上升速度、服務年限、壩坡抗滑穩定性等確定單級模袋壩高度;—兩側坡比均不應陡于1:2;壩頂寬度應不小于4m,且應滿足設備及放礦管路布置、人員通行要求;—符合5.2.1尾礦粒度情況之一時,每級子壩高度不得高于5m;—子壩底部宜設置模袋充填體墊層,并與相鄰子壩頂搭接布置,墊層厚度不小于0.5m;—下游坡應及時護坡,護坡厚度不應小于0.3m;—模袋子壩典型斷面示意圖參照附錄A。5.2.8模袋法尾礦堆壩筑分隔壩時,應符合下列要求:—采用分隔壩筑埂的寬體子壩用于防洪時,應滿足尾礦壩最小安全超高和最小干灘長度的要求;—每級分隔壩高度不得高于5m;—兩側坡比均不得陡于1:2。5.2.9模袋法尾礦堆壩筑副壩時,應符合下列要求:—副壩不得直接擋水,壩前沉積灘面安全控制參數應符合GB39496的要求;—副壩總高度不得高于30m;—平均外坡比不得陡于1:3,內坡比不得陡于1:2;—相鄰兩級馬道的高差不得大于10m,馬道寬度不應小于2m;—下游壩坡應及時采取護坡措施,護坡厚度不應小于0.3m;—上游壩坡裸露時間較長時,應采取護坡措施。5.2.10模袋壩地基承載力應滿足施工要求,且地基承載力極限值不得小于45kpa。不能滿足時,應進行地基加固處理。5.2.11采用模袋法尾礦堆壩時,尾礦壩滲流、穩定性計算除應符合GB39496要求外,還應滿足下列要求:4KA/T21—2024—計算斷面材料概化分區時,模袋壩區域應單獨分區;—采用圓弧類方法計算穩定性,模袋壩區域強度指標按模袋內尾礦選取;—還應采用摩根斯坦普賴斯等非圓弧類方法校核模袋充填體接觸界面穩定性,壩坡抗滑穩定最小安全系數按GB39496中簡化畢肖普法選取。5.2.12單級模袋子壩、分隔壩應進行壩坡抗滑穩定性計算,并應符合下列要求:—計算斷面材料概化分區應包括模袋壩、壩基及壩體構造措施;—采用圓弧類方法進行抗滑穩定性分析,抗滑穩定最小安全系數不應小于表1規定的數值;—軟弱黏(粉)性土壩基應采用三軸不固結不排水抗剪強度指標。表1抗滑穩定最小安全系數計算方法運行條件最小安全系數簡化畢肖普法正常運行1.30洪水運行1.20特殊運行1.15瑞典圓弧法正常運行1.20洪水運行1.10特殊運行1.055.2.13模袋壩基沉降控制應符合下列要求:—模袋壩預留足夠的壩體沉降超高;—模袋壩基兩側變形參數差異較大時,應分析內外壩基沉降差,并采取排滲、加筋、超前堆載等措施處理。5.2.14模袋壩壩基處理措施應根據承載力要求、壩體穩定計算等綜合分析確定,并應符合下列要求:—基礎拋砂時,拋砂層寬度應超出模袋充填體墊層不小于5m。拋砂中d≥0.05mm顆粒含量應不小于50%,d≤0.005mm顆粒含量應小于10%;—增設壩基反壓平臺時,反壓平臺寬度不小于5m,可兼作模袋充填體墊層;—加筋處理時,應沿模袋充填體墊層底部通長布置,同時反向包裹在模袋充填體墊層上方,反向包裹的長度不應小于0.5倍墊層寬度。加筋材料的品種、性能應符合現行國家標準GB/T50290的規定;—排滲設施影響范圍應覆蓋整個壩基范圍;—采取其他措施時,應按照NB/T10343的有關規定進行壩基處理;—典型模袋壩壩基處理措施示意圖參照附錄B。5.2.15模袋材料選擇應根據充填尾礦性質、使用條件及耐久性等要求確定,并應滿足以下要求:—保土、透水及防堵性要求參見附錄C;—采用裂膜絲機織土工布時,應按GB/T17641相關規定執行,主要技術指標應按附錄D執行。采用其他材料時,應經模袋法尾礦堆壩試驗研究確定。5.2.16采用分級尾礦充填模袋堆壩時,應符合下列要求:—分級設備的選型應滿足設計確定的沉砂粒度、產率和濃度要求;—充填尾礦的產率不應小于各階段需要的最大充填尾礦產率的1.2倍;—明確溢流尾礦的排放方式。5.2.17模袋內應充填砂性、粉性尾礦,控制含水率應滿足下列要求:—充填砂性尾礦時不應大于22%;5KA/T21—2024—充填粉性尾礦時不應大于26%,且孔隙比不大于0.85。5.2.18模袋壩的安全監測應符合下列要求:—壩體表面位移監測應滿足每100m~200m壩長布設不少于1條監測橫剖面,監測橫剖面不應少于3條;每間隔10m~15m高度應布設1條監測縱剖面;表面位移安全監測預警應由低級到高級分為藍色預警、黃色預警、橙色預警、紅色預警四個級別,設計文件應給出表面位移各級預警閾值;—其余安全監測項的布置及預警值設置應按照GB39496、GB51108的規定執行。5.3模袋壩施工5.3.1模袋制袋時,應符合下列規定:—應根據壩體尺寸確定模袋的尺寸,單個袋體的最大寬度不應超過模袋壩底寬的1/2且不得大于18m,最大長度不得大于50m;—模袋縫制時,每道縫應不少于四道,確保袋體的接縫牢固;—模袋接縫處應采用抗老化的尼龍線,強度不低于180N。接縫處強度不應低于模袋材料斷裂強度的70%;—模袋的充填口應布置在袋體上表面,充填口數量應根據袋體的尺寸、充填尾礦粒度和充填壓力確定,間距不應大于8m。5.3.2模袋場外運輸過程中應有封蓋。存放場地應通風干燥,嚴禁日光照射。5.3.3模袋鋪設應符合下列規定:—應按相關設計文件要求測量,并放線定位;—應檢查袋體的完整性,進行場地雜物清理,施工作業人員不得穿戴尖銳鋒利物品;—模袋鋪設應平整,不褶皺;—同層相鄰模袋間及上、下層模袋間必須錯縫鋪設;—模袋與模袋的橫向搭接長度應大于0.5m,縱向搭接長度應大于1.5m,充填后的袋體不應形成通縫。5.3.4充填模袋尾礦的制備,應符合下列規定:—旋流分級尾礦充填堆壩時,底流尾礦粒徑、濃度及產率應滿足設計要求;—灘面尾礦取砂堆壩時,取砂位置距當級模袋壩內壩腳直線距離應滿足GB39496的要求,且不得位于下一級模袋壩的基礎范圍之內。5.3.5模袋充填應符合下列規定:—模袋壩外坡腳宜設置臨時排水溝收集滲水并及時回收;—應對模袋兩側設置擋板支撐,擋板間距應滿足限制袋體變形的需要;—應按充填、濾水、再次充填的順序多次充袋;—充填后應確保袋體的充填飽滿度和平整度,平整度應保持在基準面士100mm以內,充填完成后應及時綁扎充填口;—應安排專人對施工設備、輸送管路及袋體進行檢查巡視。袋體如有破損,應停止充灌并及時修復,在袋體破損處應采用外覆式方法縫制。5.3.6模袋法尾礦堆壩施工前應進行現場工藝性試驗,明確模袋壩施工中的控制參數。5.3.7模袋充填體固結排水過程中,應符合下列規定:—模袋充填體變形穩定后的高度大于0.8m時應進行模袋法尾礦堆壩試驗研究論證;—應在下層模袋充填體內尾礦達到控制含水率指標后再開展上層模袋充填體施工;—宜采用加速模袋內尾礦脫水固結的工程措施;—應及時將袋體表面溢流出的細顆粒尾礦清理干凈。6KA/T21—20245.3.8模袋施工時,安全防護措施應符合下列規定:—應設置臨時踏步,踏步設置間距滿足分區作業需求;—材料堆放區、制砂區、堆壩區、放礦區等區域應設置安全警示標志;—夜間施工時,各工序區域應保證有充足的照明,并應配置應急照明電源;—管理人員及現場各崗位的施工作業人員均應配置通信聯絡設備,確保通信通暢;—高海拔地區施工機械的配備應考慮高原設備降容的工作特點。5.3.9嚴寒、寒冷地區采用模袋壩堆筑的尾礦壩,應符合下列要求:—冰凍期前應完成模袋壩的堆筑,形成的庫容滿足生產需求;—當晝夜平均溫度在—3℃以下且連續10天以上時,應停止模袋法堆壩施工;—不得在已凍結的基礎及模袋充填體上施工;—冬季晝夜溫差較大時,宜采取充填砂性尾礦、規劃充填時間、擾動防凍等措施,保證滿足模袋內尾礦含水率滿足控制含水率要求。5.3.10模袋壩排滲設施應按設計要求實施,不得滯后。5.3.11模袋壩施工期應設置壩基沉降監測設施,并應符合下列規定:—每100m~200m壩長應布設1條監測橫剖面,監測橫剖面不少于3條,每個監測橫剖面布置不少于兩個沉降觀測點,觀測點宜布置在模袋壩基礎兩側外緣;—沉降桿應統一編號,并在模袋充填尾礦堆壩實施前測量底部原始高程;—壩基沉降觀測頻次不少于兩天1次,應對壩基沉降變形數據定期進行分析;—沉降變形出現突變或有增大趨勢時,應查明原因,即時處理。5.4模袋壩的質量檢測與驗收5.4.1應對入場模袋進行質量抽檢,抽檢率應不少于交貨數量的3%,且不應少于3個。5.4.2充填尾礦質量檢查應符合下列規定:—模袋充填體內尾礦粒度、干密度、含水率應符合設計要求;—應對模袋充填體內尾礦粒度、干密度、含水率進行自檢,每層模袋充填體每2000m3的檢測點數不小于1個,且每層不少于10個;—應對模袋充填體內尾礦粒度、干密度及含水率進行見證取樣檢測,每層模袋充填體每5000m3的檢測點數不小于1個,且每層不少于5個。5.4.3模袋壩堆筑質量控制應至少包含以下內容:—壩基處理措施是否滿足設計要求;—模袋搭接、錯縫鋪設等施工要求;—模袋充填體高度,模袋充填體表層是否整潔、平整等;—模袋壩的內外坡比、高度、壩頂寬度;—模袋壩的表觀允許偏差應符合附錄E的規定。5.4.4模袋壩的驗收,應符合下列規定:—生產經營單位應組織監理單位、設計單位、施工單位等對模袋壩進行驗收;—驗收內容包含模袋壩、與模袋壩相關的排滲設施、輔助設施。6模袋壩生產運行6.1采用模袋法尾礦堆壩的尾礦庫生產運行除滿足GB39496外,還應符合下列要求:—生產經營單位應按照設計文件的生產規模、入庫尾礦特性等進行生產,并編制年度、季度筑壩作業計劃,嚴格按照作業計劃生產運行,做好記錄并長期保存;7KA/T21—2024—軟弱黏(粉)性尾礦壩基上實施的模袋壩,壩高每增高20m應進行一次巖土工程勘察,并由設計單位完成安全性復核,以驗證模袋壩的穩定性和確定后期的處理措施。6.2尾礦排放應按設計要求進行,并符合下列要求:—放礦時應有專人管理,不得離崗;—應在壩前均勻、分散排放,維持灘面的均勻上升,灘面不得出現側坡、扇形坡或細粒尾礦大量集中沉積于某端或某側;—沉積灘面應均勻平整,壩前灘面不得有積水坑;—放礦不得沖刷模袋壩和模袋壩基,不得發生礦漿沿子壩上游坡腳流動沖刷壩體;—當采用其他部位放礦時,應進行充分論證,不得影響尾礦庫安全。7模袋壩安全檢查7.1壩體安全檢查7.1.1生產經營單位應定期組織相關人員對模袋壩進行安全檢查,每級模袋壩堆壩期間應開展至少一次專項安全檢查,并做好記錄。7.1.2壩體安全檢查主要內容應包括檢查模袋壩壩體輪廓尺寸、壩體位移、裂縫、滑坡、滲漏、護坡情況等。7.1.3檢查模袋壩壩體位移時,應對壩體設置的位移監測點進行全面測量,結合日常監測數據分析壩體的位移量變化趨勢。7.1.4檢查模袋壩壩體裂縫和滑坡時,應檢查模袋壩有無縱、橫向裂縫和滑坡跡象。7.1.5檢查模袋壩壩體滲漏時,應檢查模袋壩外坡有無滲漏出逸點,出逸點的位置、形態、流量及含砂量等。7.1.6檢查模袋壩護坡情況時,應檢查模袋壩坡土石覆蓋等護坡實施情況。7.1.7檢查模袋材料,模袋充填體內尾礦粒度、干密度、含水率等檢測記錄資料。7.2排滲設施安全檢查7.2.1檢查模袋壩的排滲設施是否完好、排滲效果及滲水水質。7.2.2生產經營單位應定期通過壩體排滲設施滲水量、浸潤線監測數據檢查分析排滲設施的運行效果。當排滲設施局部失效、壩體浸潤線出現顯著抬升或現有排滲設施無法滿足壩體控制浸潤線要求時,應及時維修或增設新的排滲設施。7.3放礦安全檢查7.3.1檢查放礦方式是否符合設計要求;7.3.2檢查模袋壩前是否均勻、分散、交替排放,灘面是否均勻上升;7.3.3檢查放礦是否存在沖刷模袋壩和模袋壩基情況。8應急管理8.1采用模袋法尾礦堆壩的尾礦庫應急管理應符合GB39496相關條款要求,并應結合模袋壩的特點,編制應急救援預案。8.2生產經營單位應當結合模袋壩特點制定本單位的應急預案演練計劃,每年至少組織一次專項應急救援演練。8.3生產經營單位應每三年進行一次應急救援預案評估,并應及時根據外部條件變化修訂預案。8KA/T21—20248.4生產經營單位應在尾礦庫應急物資庫中儲備滿足預案要求的應急救援器材、設備和物資,并定期進行檢查、維保及更新補充。8.5采用模袋法尾礦堆壩的尾礦庫在發生險情或事故后,生產經營單位應立即啟動應急救援預案,科學組織搶險救援,并按有關規定報告事故情況。9工程檔案采用模袋法尾礦堆壩的項目,其工程檔案應按照GB39496相關要求執行,還應包括下列文件及資料:—模袋壩在不同階段的巖土工程勘察資料;—與模袋法尾礦堆壩有關的安全評價資料;—與模袋法尾礦堆壩有關的試驗研究、論證報告等資料;—與模袋壩有關的設計文件、圖紙和設計變更等設計資料;—與模袋法尾礦堆壩有關的施工資料,包括:模袋材料及充填尾礦的質量檢測資料;基礎處理、排滲及加筋等隱蔽工程的驗收記錄、工程照片和聲像材料;施工期的測試資料及沉降變形監測記錄等;—與模袋法尾礦堆壩有關的監理資料;—與模袋壩有關的工程竣工驗收資料。9KA/T21—2024附錄A(資料性)模袋子壩典型斷面示意圖說明:B—模袋壩壩頂寬度;h—單級模袋壩高度;h1—模袋充填體高度;h2—模袋充填體墊層厚度;D—模袋充填體墊層底寬。圖A■1單級模袋子壩典型斷面示意圖說明:H—模袋壩總高度;1:a—平均外坡比。其余同圖A.1。圖A■2多級模袋子壩典型斷面示意圖10KA/T21—2024附錄B(資料性)模袋壩壩基處理措施示意圖說明:B—模袋壩壩頂寬度;h—單級模袋壩高度;h1—模袋充填體高度;h2—模袋充填體墊層厚度;h3—拋砂層厚度;L1—拋砂層坡腳外延距離;L2