新尾渣场工程设计方案

1 新尾渣场工程 设计方案 1 概述 广西斯达特锰材料有限公司位于广西靖西县湖润镇，距县城 46湖润街 3西斯达特锰材料有限公司位于靖西至大新二级公路旁，交通条件较好。 该公司于 2000 年投产，主要经营锰产品的生产、加工及销售，兼营锰矿的开采及加工。公司现有员工 200 余人，原有电解金属锰生产线规模为 2000吨 /年，年产尾矿砂 吨，后来该公司通过扩建 10000吨 /年 年增加尾渣排放量 前该公司实际尾渣排放量达到 年。 目前广西斯达特锰材料有限 公司继续扩大生产能力， 拟将生产能力扩建至电解锰厂年产尾渣量： 30 万吨 /年，即 ，并 在现有厂区西面约3立新厂房，在新厂区南面山谷建设新尾渣场，新尾渣场纵向长约 600m，设计堆存最大标高 325m，可排渣量约 240 万 尾渣场北面和南面设计拦渣坝，北面坝（ 2#坝）高 35m，东面坝（ 1#坝）高度 53m，尾渣坝设计为浆砌 2 石结构。 图 1尾渣场交通位置图 （ 1）此次尾渣场安全设计采用的规程、规范如下： 选矿厂尾矿设施设计规范（ 水工混凝土结构 设计规范（ 191 砌体结构设计规范（ 0003 2001） 防洪标准（ 尾矿库安全监督管理规定 2006年 6 月（简称管理规定） 尾矿库安全技术规程（ 简称技术规程） 水利水电工程设计洪水计算规范（ 砌石坝设计规范（ 2006）（简称设计规范） 建筑抗震设计规范（ 0011 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国水土保持法 （ 2）设计依据技术文件 广西斯达特锰材料有限公司三万吨电解锰二、三期扩建工程尾矿库工程地质勘察报告 核工业柳州工程勘察院 2007年 5 月 广西小流域暴雨流量计算表 广西暴雨流量查算手册 业主提供的 1： 1000 地形图 本次设计 的主要 内容包括： 尾渣场 3 （ 1)尾渣场方案设计， 不包括施工前必须做的施工图设计 （ 2)方案的工程量及投资概算 此次设计按如下原则进行： （ 1)尾渣场设计方案应遵循的现行规程、规范； （ 2)在确保尾渣场安全的前提下，方案简单可行，投资合理； （ 3)贯彻“安全第一、保护环境、 造福人民”的方针； （ 4)积极慎重的采用新技术、新设备、新工艺、新材料，以确保设计的先进性、经济性、合理性。 2 基础资料 根据业主提供的相关资料，该尾渣场尾渣 资 料如下： 电解锰厂年产尾渣量： 30 万吨（ 尾渣堆积湿容重 : =渣内摩擦角： =5 尾 渣 粘 聚 力： C=7靖西县属亚热带季风气候区，夏无酷暑，冬无严寒，年平均气温 素有气候“小昆明”之称，极端最高气温 极端最低气温 年平均降雨量为 1606中 5 9 月份降雨量占全年的 77， 6、 7、 8 月每月降雨量在 300内湿度大，多年平均相对湿度为 83。 24小时最大降雨量为 140 4 该区属左江水系黑水河流域，库区上游约 1一泉水，泉 水 流量约30L/S，泉 水 流经渠道及管道流经库区，汇入黑水河。 采用广西小流域暴雨流量计算表。 根据建筑抗震设计规范（ 0011本尾渣场场区地震烈度为6 度，设计基本地震加速度值为 渣场处于岩溶地貌和构造剥蚀丘陵地貌接合部，渣场及坝址区沟谷地貌呈“ U”型，河谷较宽缓，谷坡较陡。主坝区两岸山体高且厚大，右岸山体较低缓；库区四周山顶高程在 310 400m 之间，谷底高程 275 320m 左右；山坡近岸自然坡度 20 坝底高程约 273m 左右。 尾渣场及附近出露泥盆系上统榴江组 (石炭系下统岩关组 (部覆盖第四系坡残积层 (冲洪积层 (根据野外钻探揭露情况，勘察场地内岩土共分为 5 层，自上而下分述如下： 四系冲洪积砾砂层 ( 灰褐色、灰黄色，主要由砂土夹硅质岩碎块所组成，土体松散。该层见于 厚 ( 灰褐色、主要由粘土夹硅质岩碎石所组成，土体不均匀稍密状，碎石含量约 40，粒径 3主，棱角状。该层分布于库岸及山坡大部分地区，钻孔揭露厚度 5 ( 灰褐色、灰黄色，薄层状构造，岩石质硬，裂隙发育，干钻难于钻进，岩芯呈砂状。揭露厚度为 本层做压水试验 2 段，渗透率为 透性等级为中等透水。 ( 灰色、深灰色，薄层状构造，岩石坚硬，裂隙发育，岩芯呈碎块状、砂状及短柱状。该层钻孔揭露厚度为 12m。 本层做压水试验 8 段，渗透率为 透性等级为弱透水层。 ( 灰色、深灰色，中层厚层状构造，岩石坚硬，致密，岩溶发育弱。该层地表出露完好，分布库区上游。 核工业柳 州工程勘察院提交广西斯达特锰材料有限公司三万吨电解锰二、三期扩建工程尾矿库工程地质勘察报告中岩体物理力学参数如下表： 表 2体物理力学性质 岩 体 类 型 及 层 号 力学参数 含碎石粘土 2 强风化硅质岩 3 中风化硅质岩 4 中风化灰岩 5 容许承载力（ 180 500 1500 3000 抗剪断强度 砼与岩体 f （ 体 f （ 擦系数 f 形模量 透系数（ cm/s） 部53 86 据区域地质资料及工程勘察成果，场区位于右江再生地槽下雷一灵马拗陷西南段，湖润背斜北西翼；构造线呈北东南西走向，地层总体呈向北西倾向的单斜构造，岩层产状 325 22。局部有次级小褶皱发育。 渣场北东距黑水河断裂约 3右江断裂带约 90西距那坡断裂带约 45场岩石的构造裂隙较发育，主要有 2组： 90 85和 335 73。渣场及其附近，尚未发现全新世活动断裂。 3 尾渣场设计方案 渣场的选择 渣场选择原则 选择尾渣场应综合考虑的原则： (1)不占或少占耕地，不拆迁或少拆迁居民住宅； (2)距电解锰厂近，尽可能降低排渣成本； (3)有足够的库容（一般应满足储存电解锰厂在设计年限内排出的尾渣量，当一个尾渣场不能满足要求时，应分选几个，每个尾渣场使用年限 不应少于五年）； (4)汇水面积小（如较大时，坝址附近或库岸要有适宜开挖溢洪道的有利地形）； (5)坝址及场内地质条件较好； (6)处于厂区和大的居民点的下游，并最好位于下风向，不污染水源； (7)场区附近有足够的筑坝材料。 7 渣场选择 广西斯达特锰材料有限公司新尾渣场位于新厂区南面的山谷中，为山谷型尾渣场。 尾渣场汇水面积小，距电解锰厂近，电解锰厂尾渣采用汽车 运输 排至尾渣场，尾渣场场区没有耕地及水田，场址远离村庄，尾渣场下游没有村庄。选择尾渣场的地址符合选址要求。 渣 场的库容计算 需库容计算 所需库容可按以下公式计算 Vz= 式中： 所需尾 渣 场的总库容， W 电解锰厂排出的 渣 量， t/年； d 尾 渣 平均堆积干容重， t/ N 电解锰厂设计生产年限，年； z 尾渣场的终期库容利用系数。 以上各参数取值如下： W=30万 t/a d: N: 电解锰设计生产年限为 10 年。 z：取 1。 则计算得所需总库容 Vz= = (300000 10) (1) 8 = 了满足 斯达特锰材料有限公司 电解锰 厂生产要求，新尾渣场库容量应大于 有库容计算 库容计算 在地形图上，按设计的尾渣场各地形线，量出各等高线面积，以相邻两等高线的面积平均值乘以二等高线之差，所得出乘积为两等高线库容，各等高线间库容相加的库容为总库容。 库容计算见表 3 表 3 尾 渣 场库容计算表 标高 (m) 面积 （ 平均面积 （ 高差 （ m） 库容 （ 累加库容 （ 275 1475 2388 5 11940 11940 280 3301 85 7264 11946 5 59730 90 16628 40245 295 40237 00 49276 54680 5 273400 05 60084 065550 310 71165 15 84060 90103 5 450515 20 96146 102531 5 512655 9 325 108916 尾渣场采用干排形式堆存，相应总库容 该尾渣场采用干堆堆存，计算得库容为堆场的库容。根据地形情况，该尾渣场能满足 电解锰厂 10 年的尾渣堆存。 蓄库容计算 该尾渣场坝顶标高为 326m，考虑坝体安全超高 1m，靠坝体堆存标高为325m，尾渣场最小可调储库容 为 V 调蓄 =140115 渣场的等级 尾渣场的等级决定防洪标准及库内构筑物的级别，而构筑物的级别决定结构安全度。 尾矿库的等别根据 尾矿库安全技术规程 （ 规定，由该尾 渣场的坝高和全库容确定。尾矿库及构筑物的等级见表 3 3 表 3 1 尾矿库等别表 等别 全库容 V（ 104 坝高 H（ m） 一 二等库具备提高等别条件者 二 10000 H 100 三 1000 V 覆验算满足 : 用于基底的合力偏心距验算满足 : e=覆验算满足 : 用于基底的合力偏心距验算满足 : e=二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 m) 相对于墙趾点， m) 相对于墙趾点， m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 = 抗倾覆力矩 = 倾覆验算满足 : 三 ) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 作用于墙趾下点的总弯矩=基础底面宽度 B = m) 偏心距 e = m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 m) 基底压应力 : 趾部 =踵部 =最大应力与最小应力之比 = 用于基底的合力偏心距验算满足 : e=二 ) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合 1(一般情况 ) 抗倾覆力矩 = 倾覆力矩 = 倾覆验算满足 : 三 ) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 作用于基底的合力偏心距验算满足 : e=二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 m) 相对于墙趾点， m) 相对于墙趾点， m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 = 抗倾覆力矩 = 倾覆验算满足 : 三 ) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 作用于墙趾下点的总弯矩=基础底面宽度 B = m) 偏心距 e = m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 m) 基底压应力 : 趾部 =踵部 =最大应力与最小应力之比 = 用于基底的合力 偏心距验算满足 : e=二 ) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合 1(一般情况 ) 抗倾覆力矩 = 倾覆力矩 = 倾覆验算满足 : 三 ) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 作用于基底的合力偏心距验算满足 : e= m) 墙趾处 地基承载力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 = 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 = 地基平均承载力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 地基平均承载力验算满足 : 压应力 = (四 ) 基础验算 不做强度计算。 (五 ) 墙底截面强度验算 容许应力法 : 截面上偏心距验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 截面上偏心距验算满足 : = m) 压应力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 压应力验算满足 : 计算值 = = 拉应力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 拉