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文档简介

前言魏家峁露天煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗东部,是我国西部大开发的前沿阵地。实施西部大开发战略,关系全国发展的大局,关系民族团结和边疆稳定,是基本国策。国家正在以投资项目、税收政策和财政转移支付等方面加大对西部地区的支持。魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目的两个子项之一,该露天矿田储量丰富,资源可靠,煤质为低硫高热值长焰煤,电煤市场条件明确,开发条件优越,适宜开发大型露天煤矿。该矿一期规模6T/A,二期规模12T/A,配套电厂分别为4600和8600。随该项目的开发建设,将会使本地区的资源优势转化为经济优势,带动少数民族地区经济和社会快速发展。一、设计依据(一)地质报告、矿区总体规划1、内蒙古煤田地质局153队1983年12月提交的内蒙古自治区伊克昭盟准格尔煤田南部详查地质报告。2、内蒙古煤田地质局153队2005年1月提交的内蒙古自治区准格尔煤田魏家峁露天勘探地质报告。3、西安煤矿设计研究院2005年1月编制的内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划。(二)设计任务书、设计合同、有关文件、主要基础资料及有关协议类文件。详见附录。二、设计范围我院和华北电力设计院分别承担魏家峁煤电一体化项目的露天煤矿设计和电厂设计,同步设计、同步建设、互相制约、分工合作;设计范围分界点划定在电厂围墙外1M处。露天煤矿设计范围包括边坡稳定;开采境界、资源储量和剥离量;拉沟、采区划分、开采程序、基建剥离工程量、生产剥采比及其均衡、进度计划;开采工艺、设备选型、数量确定;采运排工程;煤的破碎加工、地面运输、储煤系统;地下水控制与防排水;总平面布置、地面运输;机电设备维修;供电通信、计算机管理;建筑结构;给排水、供热及通风;职业安全与卫生;环保、水保;企管现代化、技术经济等。三、设计指导思想(一)认真贯彻执行国家有关方针、政策、法律、法规。(二)引进世界上先进开采工艺(吊斗铲倒堆),以低成本提高露天矿生产剥采比,扩大露天矿开采范围,提高煤炭资源回收率;同时,确保高产高效,建设一个现代化大型露天煤矿。(三)尽量选择适合本矿规模、开采对象和“以电代油”的大型设备。(四)突出近期经济效益,提高投入产出比。(五)确保与电厂、环保、水保、地面设施同步设计、同步建设。(六)充分利用华能集团公司和北方联合电力公司在人力资源、经营管理方面的经验,充分利用社会生产力要素。(七)充分并节约利用黄河流域地面和地下水资源。(八)在利用天然冲沟做首采区拉沟位置并节省剥离量的同时,做好拦洪蓄水坝系工程,以工程治理方式防治水害,确保生产安全,利用蓄水和地下疏干水做道路降尘、绿化、生产用水。(九)保证露天矿设计符合矿区总体规划的规划内容及要求。四、设计对地质报告的评价及补充勘探的要求内蒙古自治区准格尔煤田魏家峁露天勘探地质报告基本能够满足露天煤矿初步设计要求,边坡工程工程地质勘察与稳定性评价研究报告能够满足露天矿边坡稳定分析、计算及边坡工程设计。五、设计主要内容及特点(一)露天矿特点1、魏家峁露天矿是国内地形条件较复杂的露天煤矿。黄土高原冲沟多、梁峁多。设计根据上、下部不同的开采条件和开采对象,选择了不同的开采工艺。2、魏家峁露天矿是目前国内剥采比较大的露天煤矿,毛煤平均剥采比为720M3/T,设计选择其中较小者做首采区(剥采比629M3/T)。3、剥离物中黄土(在上部)最多,占57。设计选择适宜的开采设备(如汽车选大厢斗)。4、煤层结构、构造简单,为单一的近水平的厚煤层,且赋存稳定。设计对其上覆岩层选择了适合的开采工艺(倒堆工艺)。5、魏家峁露天矿采用无运输倒堆开采工艺倒堆台阶变化较大(为35M70M)。在获得较好经济效益的同时,也给设计和生产管理带来了难度,设计采取了相应的技术决策及建议。6、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土场,同时也在天然冲沟上布设坝系工程防洪,效益风险共存,设计以工程治理方式确保露天矿生产安全。7、魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目,电厂是煤矿的用户,主要目标市场明确,煤矿是电厂原(燃)料生产车间,用户可靠。(二)设计主要内容1、露天矿采掘场边坡稳定角煤岩层为40,黄土为33。2、露天矿境界露天矿6号煤层底板开采面积3496KM2;长849KM,宽79KM;露天矿地表面积4377KM2,长912KM,宽848KM;首采区6号煤层底板面积536KM2,长298KM,宽219KM;首采区地表面积788KM2,长354KM;宽266KM。3、划定范围内资源(纯煤)储量10425514T,其中121B122B占6388。开采境界内露天可采储量(毛煤)为7827366T,平均剥采比720M3/T。首采区可采毛煤量1137062T,其中121B122B占总量的98,达到规范8090的要求,平均剥采比629M3/T;二、三采区毛煤量分别为3347378T和3503823T,平均剥采比分别为683M3/T和785M3/T。4、工作制度为330D。以一期设计规模6T/A计,储量备用系数取11,服务年限121A。5、开采工艺按地层由上而下为(1)黄土层及下面少量岩层,采用单斗(3台斗容35M3电铲)卡车(20台220T,厢斗容积140M3)开采工艺;(2)岩层6煤顶板上覆70M35M(岩层变薄处)采用吊斗铲(1台斗容68M3,作业半径87M)无运输倒堆开采工艺;(3)煤层(6M2385M,平均14M)采用单斗(2台斗容21M3电动液压正铲)汽车(12台91T,其中端区剥离车箱斗容积57M3,运煤车箱斗容积825M3)开采工艺。6、运煤方式运煤汽车周期轮换通过采掘场东、西两端斜坡道,经工作帮平盘(先期)或内排土场(后期)运往东帮半固定破碎站胶带运输机电厂储煤场(或本矿储煤场)。7、穿爆倒堆台阶采用抛掷爆破;单斗铲煤岩台阶采用松动爆破;倒堆台阶的坡面采用预裂爆破;全部采用牙轮钻机穿孔。8、基建剥离工程量为199109M3,基建出煤68万T,基建期15年,移交过渡1年,移交当年产煤300T,过渡结束达产,吊斗铲投入。9、因黄河水位标高位于6煤底板以下,地下水补给来源较少,设计在原则上不采用疏干井疏干方式,但根据邻近矿井发现较大地下水情况,设计确定打两眼疏干井进行试验性疏干,防止地下水害危及确保露天矿生产安全。因采掘场、排土场皆布置在罐子沟及其支流上,设计确定做坝系工程拦洪蓄水。采掘场内设3台600M3/H暴雨泵,2台200M3/H正常排水泵。10、地面(生产)系统为2台2000T/H半固定破碎机(出料1,表示稳定。(3)如果C0,2325M,上游不设马道,坝坡130,下游设马道,马道以上坝坡125,马道以下坝坡1295,马道宽度为15M。C筑坝土料与填筑要求A料场选择(A)均质土料选择筑坝土石料应具有与其使用目的相适应的工程性质,并具有长期稳定性。根据地质勘探结果,项目区地貌属黄土丘陵,料场分布范围广泛,不受下泄水的影响,适合机械开采。均质土料指标分析根据初勘报告的土层岩性渗透系数为995105CM/S,满足规范对均质坝不大于1104CM/S的要求根据水溶盐含量,基本满足规范不大于3的要求。有机质含量为25,满足规范不大于5的要求。(B)填筑标准的确定壤土的填筑标准以压实干容重作为设计指标,并按压实度确定,根据碾压式土石坝设计规范SL2942001第423条,本工程3级土坝压实度M取096。DAX式中D设计干容重KN/M3;M压实度,096;MAX平均最大干容重KN/M3,根据击实试验取1994KN/M3经过计算D1914KN/M3。设计最优含水量设计填筑含水量根据击实试验取1210。设计干容重复核根据水工设计手册之土石坝第1843式OPSAWGV1MAX式中GS土粒比重,根据地勘报告,GS为291;VA压实土的含气量,取003;其余符号同前。经计算MAX1899KN/M3DMMAX1823KN/M3与试验结果基本相同。同时以水工设计手册之土石坝第1844式作校核。102112D。D式中D设计干容重,KN/M3;D0土料场自然干容重,KN/M3。经计算,该料场符合此项规定。由以上分析,设计干容重D1914KN/M3,设计最优含水量为1210,压实度M取096是合适的。D渗流控制与计算A防渗设计根据防洪坝系工程的任务,工程对渗透水量无严格要求,同时具体坝基多为弱透水。因此,渗透设计的主要目的在于防止渗透变形,降低浸润线和孔隙水压力以提高坝坡的稳定性。因此,设计采取的措施为设置排水体,并对贴坡排水或棱体排水与网状排水带两个方案进行比较。B渗流计算(A)计算方法渗流计算采用北京理正软件设计研究院的渗流分析软件,该程序采用有限元数值分析的方法进行计算。(B)渗流计算由于坝系所有工程均无泄洪设施,因此洪水来临达最高水位组合,水位下降十分缓慢,因此,不计算水位降落的组合。只计算上游校核洪水位,下游无水与上游为最高蓄水位,下游无水两种组合。其它计算基本参数为坝体渗透系数K1995105,土层坝基K995105,岩基按不透水计。C渗透稳定分析(A)渗透变形形式由于坝体与坝基均为粘性土,渗透变形主要为流土,其坝脚下游抗流土渗透比降破坏值按下式计算。I破GN11N1式中GN下游表层土的比重;NL土的孔隙率,采用43;计算得I破099,抗流土安全系数选为20,故允许渗透坡降I允I破/20048。渗透稳定分析上述渗流计算成果中各典型坝排水及其下游坡脚后坝基的渗透坡降,两种计算渗透坡降均小于其允许的渗透坡降,说明坝体及下游渗流逸出段不会发生流土等渗透变形。E、土坝稳定计算A计算参数坝体稳定计算时,根据坝基和坝体的物理力学试验成果地质推荐值,并参考国内外已建和在建工程资料选取参数,见表8310。土坝土料物理力学参数取值表表8310抗剪强度名称内摩擦角凝聚力CKPA湿密度KN/M3饱和密度KN/M3均质坝体2520194020不透水基岩3550024502590B计算方法选择最大坝高断面进行分析计算,采用简化毕肖普法计算坝坡的稳定,计算方法采用碾压式土石坝设计规范SL2942001D211式计算RMCVWKTGBCTGBVK/SIN/1EECS式中W土条重量;Q、V分别为水平和垂直地震惯性力;U作用于土条底面的孔隙压力;条块重力线与通过此条块底面中点的半径间的夹角;B土条宽度;C、土条底面的有效应力抗剪强度指标;MC水平地震惯性力对圆心的力矩;R圆弧的半径。计算中浸润线的确定按渗流计算结果。地震设防烈度按度考虑。C设计工况根据碾压式土石坝设计规范SL2942001的规定结合本工程的具体情况,计算稳定渗流期只对各坝最高蓄水位和校核洪水水位情况上、下游坝坡的稳定性。(A)非正常运用上、下游坝坡。(B)正常运用遇地震上、下游坝坡。根据规范要求,并结合本次设计防洪坝系的实际情况,大坝结构稳定分析只对2个典型坝核算。D、结论土坝坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范的要求,所选剖面可作为选定的坝体剖面。F坝体结构A坝顶构造考虑当地缺乏石料,且坝系多地处偏僻,因此,坝顶路面结构为01M厚的中粗砂垫层上铺02M厚的泥结碎石碾实。为排除坝顶积水,按规范要求坝顶向下游倾斜,倾斜坡度为2。B、护坡土坝上游面设置护坡的作用是为了防止波浪淘刷及水流冲击,下游护坡的作用是防止雨水淘刷、干裂及鼠洞的破坏。根据规范要求,本工程上游均采用干砌石护坡,下游采用植物护坡。(A)砌石粒径根据碾压式土石坝设计规范SL2942001附录A砌石护坡在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径D为D085D501018KT21MWK式中D石块的平均粒径M;K随坡率变化的系数取14;块石密度T/M3;K水的密度T/M3;WHP累积频率为5的波高M,取HP12M。(B)干砌石厚度当LM/HP15时TDK671采用以上公式计算结果见表8311干砌石护坡计算表表8311项目KMKTHHPDT土坝1021314O912O26O35由上表计算确定干砌石厚度为050M。由于本工程上游水位下降缓慢,因此,干砌石护坡下不设反滤,而设150MM的碎石垫层。C、坝体排水设计由于本工程工期短,特别是只有短暂时间导流有出路,施工初期要求尽快筑坝拦蓄来水。因此,决定坝内排水采用褥垫排水以加快施工进度。根据渗流计算,褥垫排水深入坝内长度,坝高25M及以上为50M,小于25M,为35M;将渗水排入下游坡脚排水沟。褥垫排水采用外包做反滤的土工织物。放水建筑物设计A、建筑物规模各坝均无排放水量要求,同样为了施工简便、快捷,均采用坝下埋管,进口采用斜卧管引水。埋管均采用管径200MM的铸铁管。过流计算公式同前,管径200MM正常管K3411L/S,根据各坝上游泄水最低水位等指标,经计算,最小放水流量QMIN00340042M3/S。B、布置与结构设计放水建筑物主要由进水建筑物斜卧管与放水管组成,为施工简便、快速,均采用管径为200MM的铸铁管。放水管为坝下埋管,上游与斜卧管通过弯管直接连接,引水的斜卧管顺岸坡斜卧向上,每伸高12M由三通管分出一个进水口,进水口由插板闸门手动启闭。引水管下游出口设砼井,兼做消能与集水坑。放水管视地层情况基础设垫层,同时,坝下埋管部分隔12M设截水环。抽水泵站设计由于考虑坝系的安全运行和坝内水资源的有效利用,在宝活兔5号坝处设置抽水泵站,抽水泵站的形式采用浮船式。A、抽水量的确定根据水文计算结果,宝活兔5号坝的总库容为4350万M3。,坝高为2200M;正常蓄水位时库容是207万M3,高程为113500M;为了保证5号坝的正常运行和大坝安全,在汛期前或汛期期间将水库的水位降至正常蓄水位,因此,在11天内将228万M3的库内存水排出或用于绿化和矿区除尘。B、水泵的确定根据以上确定的排水量,并考虑绿化期的用水量,水泵的选择既要考虑在11天内排除228万M3的水,又要考虑绿化用水,因此,水泵的选择要大小搭配。本次设计共配置3台水泵,水泵的型号为2台200QJ33042/2和1台200QJ23040/2。水泵200QJ23040/2用于平时的绿化用水和参与汛期的排水。(5)工程淹没处理及工程永久占地规划设计依据A、设计规范A、水电工程水库淹没处理规划设计规范DL/T50641996;B、水利电力部水利水电规划设计院1986年水利水电工程水库淹没实物指标调查细则试行;C、魏家峁露天煤矿坝系工程区域1/10000和1/5000地形图。B、政策法规A、全国人大1998年中华人民共和国土地管理法;B、国务院1998年中华人民共和国土地管理法实施条例;C、2000年内蒙古自治区实施中华人民共和国土地管理法办法。坝库淹没影响范围A、坝库淹没处理设计洪水标准根据水电工程水库淹没处理规划设计规范DL/T50641996的有关规定,结合当地具体情况,各项淹没实物指标采用的设计洪水标准如下A、人口、房屋及附属设施按建库后10年一遇洪水回水线确定淹没迁移线,同时考虑安全因素,当坝前段10年一遇回水位不到10M时,按高于正常蓄水位10M确定淹没迁移线;当回水位高于10M时,按回水位确定其淹没迁移线。B、耕地按建库后5年一遇洪水回水线确定淹没征用线,同时考虑安全因素,当坝前段5年一遇回水位不到05M时,按高于正常蓄水位05M确定淹没征用线;当回水位高于05M时,按回水位确定其淹没征用线。C、林地、草地、荒地等均按正常蓄水位确定其淹没征用线。D、公路按25年一遇洪水回水线确定淹没迁移线。E、输电线路按30年一遇洪水回水线确定淹没迁移线。不同淹没对象设计洪水标准表8312淹没对象洪水标准耕地、园地P20林地、草地正常蓄水位农村居民点、城镇PLO专项设施P5B、淹没影响范围居民迁移坝前段高于正常蓄水位10M,10年一遇洪水淹没线;土地征用线坝前段高于正常蓄水位05M接5年一遇洪水淹没线。淹没影响范围为36KM2。水库淹没实物指标A、实物指标调查的依据、内容和方法A、调查依据水利电力部水利水电规划设计院1986年水利水电工程水库淹没实物指标调查细则试行B、调查内容(A)农村调查包括人口、房屋、土地、水利设施、农副业设施等;(B)工业企业调查包括企业的基本情况及效益、人口、房屋、设施、设备、占地等;(C)专业项目调查包括交通、电力、电信、广播电视、水利设施、文物古迹等。C、调查方法(A)人口调查对淹没影响范围内的人口,分农业、非农业人口,根据镇政府提供的2002年末统计资料,逐村逐户进行调查登记,其调查登记的标准为甲、库区内在册的农业和非农业人口,包括有户籍的人口和无户籍的超计划出生的人口,定向招生毕业后回原籍的学生、民办教师、户口临时转出的义务兵、中小学生、临时工、合同工、劳改劳教人员等;乙、户口已迁出库区的人口,不计入库区人口,在库区出生成长或曾在库区立户定居,水库调查时户口关系在库外的职工、军官、大中专院校学生、留学生等,不计入库区人口,如有房屋在库区的,只计入房屋等实物。丙、房屋和零星果木调查房屋分砖混、砖木、土木3种结构,逐户调查登记房屋的用途、结构和尺寸,按调查细则的规定计算建筑面积。同时对房前屋后的零星果木分品种进行清点。丁、耕、园地调查对正常蓄水位以下的土地,使用L/10000比例尺地形图,调查确定各村民组的耕地、园地和其他使用的土地;收集库区乡镇统计报表资料,土地详查资料,耕地用土地详查资料进行核对。对施工占地范围内的土地,根据施工总体布置图,逐块量算各类土地面积,耕、园地面积以标准亩进行计算。戍、林地调查林地分成林、幼林、经济林等,分类调查其面积。已、专项设施调查先由有关部门提供资料,调查人员到实地调查核实其等级、规格、长度和主要参数等。B、实物指标调查的主要成果魏家峁露天煤矿坝系防洪工程涉及三个自然村,经调查,截止到2005年11月止,淹没影响实物指标详见内蒙水科院初设。工程占地A、工程占地实物指标A、调查范围(A)永久占地包括修筑拦河土坝等组成的枢纽水工建筑物群和运行管理区。坝区范围为上游以坝轴线向上150M,下游以坝脚线向下200M,大坝两端以第一道分水岭为界。在该范围内,施工场地征地移民实物指标的调查范围只包括坝线以下和坝线以上正常蓄水位以上的部分。(B)临时占地包括土料场、堆、弃渣场和砂石料加工场地,成品砂石料运输公路等。B、占地实物指标(A)永久占地实物指标坝址占地180亩。(B)临时占地临时占地包括土料场、砂石料场、弃渣场、道路等,建设期占地1200亩,全部为荒地。宝东支沟坝系工程量表表8313土坝工程量土方工程护坡工程坝顶工程坝体排水工程清基和坝肩削坡筑坝土方填筑上游护坡下游护坝石方开挖土方开挖土料场取土矿区剥离土干砌石碎石垫层粗砂垫层干砌石粗砂垫层无纺布混凝土网格量孵砾石量干砌石总量粗砂垫层总量坝顶路缘C10浆砌石坝顶泥结碎石路面坝顶粗砂垫层坝DSM75UPVC排水管排水块石粗砂保护层针刺土工布坝址名称M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3第1处堤331481246512465第2处堤1863861676167第3处坝3859515438012836522860610233102332832831416797285319414470第4处坝344391377576945572730995459545239423941197665728531941447第5处堤2275872697269合计73034292137197820913046456845685224522426131455145763882894宝东支沟坝系工程量表表8314附属工程斜卧管输水管DN200球墨铸铁土建工程DN200球墨铸铁土建工程泄水井泵站工程(宝活兔5号坝)水泵管道工程长度重量井水口附件重量进水口拍门数量C20砼土方开挖土方回填长度重量DN200手动闸阀C20砼石方开挖土方开挖土方回填浆砌石量土方开挖土方回填水泵型号功率台数管径数量坝址名称MKGKG个M3M3M3M3M3M3M3M3M3M3KW台MMM第4处坝47029585234810041423481057112705615083415332764823第5处堤300QJ33042/2300QJ23040/26337215001500图834宝活兔支沟排洪系统平面图三、投达产时期采掘场东部防排水采掘场内有罐子沟“排洪渠”,下游东部边界,地处罐子沟(原河道)与宝活兔沟汇交处,地势低洼,接近河床标高(1065水平以下),同时又在此设置3号联络路,允许一般洪水通过路面之下的管涵;一旦发生大洪水,将漫过三号路面(1065水平)。也允许该路堤冲垮。采掘场东部边界必须设防,防止淹没矿坑。因此东部边界设1071水平防洪堤,并兼做路堤。第四节坝系工程一、水文、气象1、流域概况罐子沟是黄河内蒙古境内右岸一级支流,河流流向为西北向东偏南,主沟全长256KM,河道平均比降为742,流域面积15438KM2。罐子沟是煤田南、北区的分界河流,属季节性河流。年平均流量039M3/S,年迳流量688MM3/A。魏家峁露天矿位于罐子沟中下游至宝活兔沟口段,首采区跨沟开采占据了行洪沟道和部分沟岸。影响露天矿的主沟和支沟共有7条,主沟有罐子沟,好赖沟、宝活兔沟、毛乌素沟、陈家沟、板申兔沟、周王占沟。本次设计主要内容是影响露天矿首采区开采的2条主沟和6条支沟,坝系设计控制面积5088KM2。流域内影响首采区的沟系中,罐子沟主沟(露天矿以上)和宝活兔沟主沟的流域面积较大,分别为15438KM2、2664KM2,其余支沟的面积较小,在1801012KM2之间。流域内沟系平均比降较大,各沟的沟深在3060M之间,岸坡极陡,坡度在3866之间。流域内各沟道主要特征值见表841。罐子沟流域沟系特征表表841序号名称流域面积KM2主沟长度KM特征1罐子沟15438256河道弯曲,冲淤变化大,两岸植被差,水土流失严重,河道比降大2宝活兔沟266486河道曲折,沟深岸陡,两岸植被差,土质疏松,有滑坡现象,水土流失相当严重,河底比降大3好赖沟64446两岸较陡,伴有杂草及稀疏树木,河槽相对稳定4毛五素沟101253主槽由河卵石组成,两岸有稀疏树木,河道弯曲,冲淤变化大,滩地有高杆作物,河底比降大5陈家沟69740河道有泉水,河道弯曲,两岸有杂草及稀疏树木,滩地有高杆作物,河底比降大6板申兔沟2625河道弯曲,两岸较陡,植被稀疏,河底比降大7周王占沟1820两岸陡峻,植被稀疏,河底比降大罐子沟流域地形为西北高、东南低,属黄土丘陵沟壑地形,坡陡沟深。罐子沟为季节河流,整个流域内植被较差,平时只有少量清水流量,大部分水量集中在汛期67月。由于流域坡度较大,植被较差,产汇流速度较快,洪水过程一般陡涨陡落、峰高量大,并挟带大量泥沙。目前,罐子沟流域无控制性工程,地表水资源利用程度很低。2、气象特性流域区属于大陆性半干旱气候。总的气候特点是冬季寒冷,夏季炎热,春秋两季气温变化剧烈,昼夜温差大,风多沙大。降水量较小,蒸发量较大,常有春旱现象,雨水多集中在67月。罐子沟流域没有气象站和雨量站,而在流域附近有1处气象站沙圪堵站、2处雨量站长滩站、刘家塔站,沙圪堵站距流域区50KM。观测项目有气温、风速及风向、霜期、冻土、日照、相对湿度、降水蒸发等。沙圪堵站资料观测整编精度较高,能够代表工程区气象特征。以下各项数据主要是依据沙圪堵站资料统计而来。(1)降水据统计,多年平均降水量408MM。降水时空分布不均匀,年内降水主要集中67月,占全年降水量的70。最大年降水量60850MM(1979年),最小年降水量225MM(2000年),最大值为最小值的27倍。由此可见,降水的年际变化也较大。月最大降水量2475MM。(2)蒸发蒸发量主要受气温、风速、湿度、植被等因素影响。多年平均蒸发量为1824722046MM,是多年平均降水量的58倍。从年内分配来看,春夏两季蒸发量较大,57月蒸发量占全年蒸发量669,5月份蒸发量最大,占全年蒸发量167。(3)气温多年平均气温7,11月份至翌年3月份平均气温在0以下。历年极端最高气温384;历年极端最低气温36。(4)风受季风影响,冬春季多风。本区最多风向以西风为主,冬季有西北风,夏季有偏东、偏南和东南风。最大风速40M/S。全年风速超过17M/S的天数约28D。汛期(6月至7月)多年平均最大风速为18M/S,风向多为西北风。(5)其它气象要素多年平均日照时数为28768H,土壤冻结期一般为6个月,最大冻土深度为150CM。初霜日期一般九月中下旬,终霜日期一般在翌年五月上旬,多年平均无霜期150D。冬季积雪厚度215CM。3、水文基本资料罐子沟流域内没有水文站,也没有雨量站。罐子沟的邻近流域为黄河的一级支流皇甫川流域(见图841),罐子沟流域与皇甫川的一级支流十里长川及皇甫川的上游纳林川同处一个水文分区,地形、地质等自然条件也相似。十里长川设长滩水文站,长滩水文站建于1986年,测站以上流域面积为52377。由于系列太短,长滩水文站资料只能作为参考。纳林川设沙圪堵水文站,该站建于1959年8月1日,测站以上流域面积为135076KM2。沙圪堵水文站实测资料经过整编,精度较高,水文系列包含了丰、平、枯等年份。因此,选择该站作为本次计算的参证站。4、径流沙圪堵水文站具有较长的水位流量观测资料。(1)迳流还原计算采用内蒙古自治区全区水资源利用规划还原后的天然迳流系列。系列年限为1956年2000年,见表843。(2)年迳流系列代表性分析该站迳流量年际间变化较大,年迳流量最大为20944104M3(1979年),年迳流量最小为729104M3(1999年),最大值是最小值的287倍。根据沙圪堵水文站45年迳流资料,地区年迳流量差积曲线见图842。从图上可以看出,该站丰水年段、枯水年段明显。因此,认为该年迳流系列具有代表性。(3)年迳流参数计算采用沙圪堵水文站19562000年45年连续系列计算年迳流统计参数及不同保证率设计值,年迳流特征值参数用适线法确定,理论线型采用P型曲线,频率计算见表844,年迳流差积曲线图见图842,计算成果见表855。查阅1972年出版的内蒙古水文手册,沙圪堵水文站以上流域的多年平均迳流深与罐子沟流域的迳流深接近。因此,按面积比计算各坝址处迳流量见表845。(4)年迳流月分配纳林川迳流主要由降水补给,年内分配与降水变化相似,迳流量主要集中在69月份,67月份迳流量占全年873,78月份迳流量占全年732,沙圪堵水文站多年平均年迳流月分配见表846。沙圪堵水文站年迳流月分配表表846月份一二三四五六七八九十十一十二年迳流量多年平均迳流量1748255177711237185425546101556471286020百分比()003008424275151375308424101258107021100图12沙圪都水文站年径流量差积曲线21012345619561958196019621964196619681970197219741976197819801982198419861988199019921994199619982000年份标准化差积沙圪堵站历年逐月天然迳流量表表843迳流量(104M3)年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年19563633823512131524553382807206861779701957131661165915512081663397101428392019582526818776250195026866411636813633019571175522770542747178451941760196071563631914171376543215052517922500419613336923684185355753701611133946446136101962124982711283349516813210510931199219632617406257425221142215211646588294642196420154381056347952922834417327882259501965202026523083503549813213481196196634239133861231634100555383453360196704197124500121153912672485731316617205081968004242469770153735691491544130187829619670033524953384273694731835141055941970001554821847754696776402139161299773沙圪堵站历年逐月天然迳流量表续表843迳流量(104M3)年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年197100406273130224486465023254135069661972002491596725954057974174670297498197300239107367123244919276210558829116321974003221906727220781253150781442891975001991358913513657686081451228357419760010213344145253141699141236724825319770018817438145131290260820033701978002289114811618788348229344728016138901977004722733078027531351723116001941420944198004584049182126135265135599780411819810020812410409752510193600073311982002098545331855174613748520421019830018265544588140319778360259719840059902324126783677241000700819850015695308610935133980004586沙圪堵站历年逐月天然迳流量表续表843迳流量(104M3)年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年198600142113325517372000841198900142433351342197190001098198800706231017170388704580001218219890016154381828423219130090081990034496269626152642015200029641991003112693167611015200033661992001677736149234876900053011993001566736103413320001401199400626435432767303112900065991995008112364341012115200027011996001345136130742634000058061997001852932551061227200017621998077826372349032620004025199900541036115503380007292000004314531466193000761沙圪都站年迳流量、年平均流量频率计算成果表表844序号频率P()KP设计值(104M3)序号频率P()KP设计值(104M3)100166384000018301222736020026192373001933331139686030055598337002040099359804015146310002150080648505024693283002260064538806033343562620023700499300070540872460024750429258081362521800258003621707231571900026850291750103288173002790021713101133328071690028950136819124268216100299700975841352527152003098007545214102038123003199004828915151745105003299500321931620153192203399900116621725136382103499990003181注统计参数CS/CV2,CV078,XC6020。按沙圪都站以上流域经流深度及面积比例计算的各坝址流量见表845。魏家峁露天矿坝系防洪工程年迳流量计算表表845集水面积多年平均迳流量多年平均迳深迳流量(104M3)序号沟系名称站名(KM2)(104M3)MMCVCS/CV50951沙圪都水文站13507660204457078248508192宝活兔沟主坝73232644570782263443宝活兔沟支1195874457078270124宝活兔沟支412534457078243075宝活兔沟支2606827044570782218376宝活兔沟宝活兔沟支31836824457078266117罐子沟罐子沟主坝24871108445707828931518好赖沟好赖沟646328844570782232399大塔沟大塔11535144457078241075、洪水(1)暴雨洪水特性该区冬季受蒙古冷高压控制,干旱少雨;夏季受太平洋副热高压北侧影响,雨水集中。67月降水量占全年降水量的70,11月至次年3月以降雪为主,约占年降水量的15左右,降水量随空间的分布由南向北减少。暴雨特点是暴雨的笼罩面积小、强度大、历时短,暴雨多集中在7、8月份。该地区洪水历时一般不超过24H,陡涨陡落,峰形尖瘦。根据沙圪堵水文站19602004年实测洪水资料统计,洪峰多出现于6月上旬至9月上旬,最早出现时间为6月4日,而最晚曾发生在9月28日。洪峰流量的变化较大,沙圪堵站1989年洪峰流量8610M3/S、24H洪量4871104M3,而1962年洪峰流量仅仅为125M3/S、24H洪量0713104M3,见表847、表848。统计资料表明,该地区曾出现一年内发生两次大洪水的情况(1967年、1979年、1989年等)。(2)设计洪水设计采用沙圪堵水文站19592004年46年洪水统计参数及不同保证率设计值,洪水特征值参数用适线法确定,理论线型采用P型曲线,频率计算见表849,洪峰流量、24H洪量频率计算成果见表849。A、坝址设计洪水利用沙圪堵水文站截止2004年洪水资料推出QM353F055W24599F0991992年出版的内蒙古水文手册中推荐QM244F055W24595F099根据沙圪堵水文资料内蒙水科院推算小于100KM2洪峰流量为QM202F067二者比较24小时洪量变化不大,但洪峰流量变化很大。本报告采用沙圪堵水文站截止2004年洪水资料率定系数的公式进行设计洪水计算。设计洪水成果见表849。B、施工期洪水各坝逐期蓄水量,工程施工度汛要求表,见表8410沙圪堵水文站洪峰流量统计表表847日期洪峰流量日期洪峰流量年份月日M3/S月日M3/S1959832000196092862782828019618212820719756196292512519638281180877201964818161082648019657622373183196672887283039419698212700912430196875134091210201969788649215631990882930821010199172355708223119927196680814311199382431109106051994841400758501995721146072889019967282850818180019977221080715349199889298062917901999812422081323601980995497244901981729133072412301982730178084449沙圪堵水文站洪峰流量统计表续表847日期洪峰流量日期洪峰流量年份月日M3/S月日M3/S1983845807134801984921090825241985824161082534919869359871854219896421481420119888529406251390198972186107223410199072595874332199161014607149451992882200725827199374345733391994841220622425199585415912360199689251071417101997729585731440199871723907121790199982868471314320008115978103322001816211020028381262439820037303930858222004810190811185沙圪堵水文站24小时洪峰流量统计表表848最大24H洪量最大24H洪量年份(104M3)年份(104M3)196015830198384271961142081984117231962713198519116196365741986232719645653198718171965149319886208419661369719894890619673288019905871196813476199115203196946591992252061970317861993245019712870019941891319725181219954181197321678199634597197497941997754419759169199816782197619009199942841977721820003627197834112200117093197966601200254311980709720032115219811653320045420198217563魏家峁露天煤矿防洪工程成果表表849集水面积设计值序号沟系名称断面(KM2)设计项目XPCVCS/CV033312510201QM(M3/S)18590011525141001090089706450464029502沙圪都水文站135076W24小时(104M3)1716001152512411839614758507935678244082362594593100W25小时(104M3)2193713251844901397161131957868854162324894宝活兔沟主坝732W24小时(104M3)16061325135051022782865760396523785宝活兔沟支1195W24小时(104M3)4281325359827242207153410566346宝活兔沟支412W25小时(104M3)26313252214167713589446503907宝活兔沟支26068W24小时(104M3)1331132511195847868694775328719718宝活兔沟宝活兔沟支31836W24小时(104M3)403132533872565207814459945969罐子沟罐子沟主坝2487W24小时(104M3)545613254588334747281511957013470808010好赖沟好赖沟6463W24小时(104M3)14181325119249030731650863501210011大塔沟大塔1153W24小时(104M3)2531325212716111305907624375魏家峁露天矿坝系防洪工程施工度汛要求表表8410序与沟系名称站名集水面积平方公里三月末蓄水量万立方米四月末蓄水量万立方米五月末蓄水量万立方米六月末蓄水量万立方米七月末蓄水量万立方米八月末蓄水量万立方米九月末蓄水量万立方米十一月末蓄水量万立方米1沙圪都水文站135076381691493901840622259258582701782446178244620930232宝活兔沟主坝7322078101122511452148781988719887198873宝活兔沟支11950552162990305139635298529852984宝活兔沟支260717267193089496123381649116491164915宝活兔沟支31840522032822287937404999499949996宝活兔沟宝活兔沟支4120341331840187724393260326032607罐子沟罐子沟主坝24875220342820028770373794996149961499618好赖沟好赖沟646183714990610106131301755017550175509大塔沟大塔115032127176317992337312431243124坝系工程施工时间为每年的非冻结期,由于坝系与露天煤矿同时施工,不允许水流下泄。因此,施工进度必须考虑来水情况进行安排。汛期施工还要考虑度汛水。按照规范要求,施工渡汛洪水标准为10年一遇洪水。筑坝速度必须满足拦蓄此前从3月以来的全部来水水量,且在6月底筑坝高度还需增加拦蓄10年一遇洪水洪量;汛期库容的增长则需满足七、八、九月逐渐增加的来水量。从1956年2000年45年系列中选取3月至某月来水的最大值作为施工中坝的拦蓄水量。5月末至8月末坝的规模应能满足拦蓄水量的基础上拦蓄10年一遇洪水。6、泥沙根据沙圪堵站的实测资料统计,多年平均含沙量为359KG/M3,最大含沙量为1540KG/M3(1969年),多年平均年输沙模数16162T/KM2。魏家峁露天煤矿所在的罐子沟流域属于黄土丘陵沟壑区强烈侵蚀区。流域内植被稀少,沟壑纵横,组成的物质大部分是黄土,有少量的砒砂岩和基岩,主要以水力侵蚀为主。根据罐子沟流域土壤侵蚀图,流域内影响露天煤矿开采的各支沟除沟道为轻中度侵蚀外,大部分区域主要以强度侵蚀和极强烈侵蚀为主。侵蚀的范围为500015000T/KM2A,取平均侵蚀模数为10000T/KM2A。7、冰情流域区冬季严寒而漫长,属于封冻河流。本地区冬季山沟无水,没有冰情观测资料。如果需要,可参照万家寨水库的结冰情况,封河流冰一般在1112月份,开河流冰一般在3月份。万家寨水库坝下河曲水文站观测最大岸冰厚120M。二、工程地质1、绪言魏家峁露天煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境南部,西距鄂尔多斯市174KM,北距呼和浩特市178KM,二三级公路相通,交通便利。魏家峁露天矿坝系防洪的工程任务是为魏家峁露天煤矿首采区安全生产提供保障。本次工程地质勘察是通过工程地质测绘,水文地质调查物探,地质钻探及取样,原位试验,天然建筑材料勘察以及室内土工试验等手段。主要查明坝址区工程地质条件,查明左右坝肩渗漏及坝基稳定与渗漏等工程地质问题,为各坝的设计提供工程地质资料。2、区域地质概况准格尔煤田位于华北地台鄂尔多斯台向斜东北部,属黄土高原的一部分。魏家峁露天煤矿矿区属于鄂尔多斯黄土高原地貌具典型的黄土高原梁、峁特征,沟谷发育,地形复杂,地表植被稀疏,水土流失严重,生态环境脆弱。测区内的罐子沟、宝活兔沟等沟谷有基岩出露外,其余沟谷均为

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