尾矿工程初步设计说明书.doc

i 1 1 前言前言 .1 1.11.1 项目概况项目概况.1 1.21.2 地理位置及交通状况地理位置及交通状况.1 1.31.3 地形、地貌、地震地形、地貌、地震.1 1.41.4 气象条件气象条件.2 1.51.5 区域地质构造区域地质构造.2 1.61.6 水文地质条件水文地质条件.3 1.71.7 不良地质作用不良地质作用.4 1.81.8 矿区经济矿区经济.4 2 2 设计原则、设计依据及选矿工艺资料设计原则、设计依据及选矿工艺资料.4 2.12.1 设计原则设计原则.4 2.22.2 设计依据设计依据.5 2.32.3 选矿工艺资料及尾矿特性选矿工艺资料及尾矿特性.6 3 3 尾矿库工程设计尾矿库工程设计.6 3.13.1 库址选择库址选择.6 3.23.2 坝型选择坝型选择.7 3.33.3 库容计算及尾矿库等级库容计算及尾矿库等级.7 3.3.1 库容量.7 3.3.2 尾矿库等级.7 3.3.3 防洪标准.8 3.43.4 尾矿库水文计算尾矿库水文计算.9 3.53.5 尾矿坝尾矿坝.11 3.5.1 初期坝坝体设计11 3.5.2 尾矿堆积坝设计14 3.5.3 上游尾矿坝19 3.5.43.5.4 尾矿坝体稳定分析尾矿坝体稳定分析19 3.63.6 排水、导流构筑物排水、导流构筑物.26 3.6.1 排洪方式27 3.6.2 上游导流构筑物27 3.6.3 泄流能力验算28 3.73.7 尾矿输送系统尾矿输送系统.29 3.83.8 尾矿库回水尾矿库回水.30 4 4 尾矿库的监控与看守尾矿库的监控与看守.30 4.14.1 尾矿库监控设施尾矿库监控设施.30 4.1.1 尾矿坝变形观测30 4.1.2 库水位观测33 ii 4.1.3 库下游地下水观测33 4.24.2 尾矿库看守尾矿库看守.33 5 5 尾矿库建设主要工程量尾矿库建设主要工程量.33 6 6 尾矿库的环境保护尾矿库的环境保护.35 6.16.1 环境保护设计依据环境保护设计依据.35 6.26.2 环境保护标准环境保护标准.36 6.36.3 主要污染源及治理措施主要污染源及治理措施.36 6.3.1 工程主要影响源36 6.3.2 污染源治理措施37 6.3.3 尾矿库的水土保持37 6.3.4 环境监测38 7 7 安全管理安全管理.39 7.17.1 安全管理依据和标准安全管理依据和标准.39 7.27.2 生产过程中的危险有害因素生产过程中的危险有害因素.40 7.2.1 尾矿库的坝体破坏40 7.2.2 粉尘的危害41 7.37.3 对策及安全措施对策及安全措施.41 7.3.1 技术措施41 7.3.2 管理措施42 7.3.3 防洪43 7.3.4 粉尘的防护对策44 7.3.5 尾矿库区范围内安全管理44 7.3.6 尾矿库影响范围44 7.3.7 安全监测制度及机构44 8 8 存在的问题及建议存在的问题及建议.45 9 9 工程设计概算工程设计概算.46 9.19.1 编制说明编制说明.46 9.29.2 投资分析投资分析.47 1 1 1、 前言前言 1.11.1 项目概况项目概况 xx 县 xx 矿业发展有限公司 xx 金矿选矿厂是一家综合生产规模 为日处理矿石 100t 的采选联合企业。为满足安全使用及环境保护等 方面的要求，xx 县 xx 矿业发展有限公司 xx 金矿委托我公司进行尾 矿设施的设计,主要设计内容包括：按照规范要求，分别对尾矿坝体、 排洪系统、回水系统、尾矿库使用及尾矿库管理等具体内容进行设 计。 1.21.2 地理位置及交通状况地理位置及交通状况 xx 县 xx 矿业发展有限公司 xx 金矿区距 xx 县城 45km，行政区 划属 xx 县小坝乡。中心点地理座标：东经 1040437，北纬 320641。 矿区交通情况：成都至绵阳 128km，绵阳至 xx69km，xx 至治城 22km，以上计 219km 为县级主干公路；由治城至小坝 24km，由小坝至 矿点 26km，该段 50km 为区乡及林区公路，雨季期间时有垮塌。交通较 方便。 1.31.3 地形、地貌、地震地形、地貌、地震 矿区为中高山地貌，地势西南高东北低，地形陡峭，坡度 20 40，海拔高程 17502500m，相对高差 750m 米。弱布沟为区内 主要河流，长年流水，水量较大，从矿区东北角流过，沟底海拔 1750m 米。蚂蟥沟小河从矿区北西侧通过，为常年流水沟，但水量 较小，为矿区内唯一的地表径流水系，于矿区东北角流人弱布沟。 2 矿体出露于蚂蟥沟东侧山坡上，地下水不发育。矿区最低开采坑道 （中段）1900m，高于当地侵蚀基准面（弱布沟）150m。 根据建筑抗震设计规范 （gb500112001）及中国地震动 参数区划图 （gb183062001）确定，本地区地震基本烈度为 7 度， 设计基本地震加速度值为 0.10g。场地覆盖层主要为碎石土，厚度 一般小于 5m，场地属中硬土 i 类场地，设计特征周期 0.25s。 1.41.4 气象条件气象条件 矿区属高原气候，气候温和，四季分明。平均气温 15.5，极 端最高温度 36.1、最低温度-4.5。年历年平均日照总时数 900 小时。垂直分带清楚，年降雨量 1377.2mm，多集中在 79 月，日 最大平均降水量为 149.9mm。常有旱、涝、大风、冰雹，10 月至翌 年 3 月降霜降雪。主导风向：夏季东南风，冬季西北风。本区最大 冻土深度 50mm，基本风压 0.5kpa，基本雪压 0.3kpa。属温带季风 性大陆性气候。 1.51.5 区域地质构造区域地质构造 矿区位于北东向三道龙池背斜北东倾伏端近轴部地带，由志留 系、泥盆系地槽型海相变质碎屑建造构成。 （一）褶曲 区内北北东、北东向次级紧密线状同斜、复式歪斜褶皱、轴面 劈理及片理带、冲断裂发育。背斜构造主要沿蚂蟥沟及其岔沟分布， 轴向变化于 2560间，轴长 70180m，向南西倾伏。同时，拖拉 褶曲构造及揉皱特别强烈，大者使整个岩性层发生褶皱，并见小揉 3 皱，在 30m 长探槽中可连续见 25 个大小不等的小褶曲；小者于手 标本中可见。 不同期次的褶曲相互迭加，使褶皱更加复杂。 该区主压应力方向，由北西南东逐渐转变为南西北东。 较强的挤压应力不仅产生了岩层的走向褶皱及揉皱，而且迭加 了晚期沿岩层倾向的褶皱，导致沿褶曲核部及其转折端，产生了十 分发育的揉皱及轴面劈理化带、层间碎裂带，为金矿带（体）的形 成提供了良好的容矿空间。 （二）断裂 区内断裂构造发育。 北东向：以 f1、f4、f5 及 f2 为代表。f1 断裂延长大于 1km， 呈舒缓波状延伸，是蚂蟥沟背斜之纵向压扭性逆冲断层，从 f1 两侧， 特别是南盘展布有众多平行矿体和矿化石英脉，以及切断矿体事实 看，f1 断层经历了成矿前的导矿成矿期的容矿成矿后的切断矿 体之长期演化过程。 北北西、北西向：以 f3、f6 为代表。断层走向 320350， 延长大于 1km，是后龙门山北东向多字型构造带的组成部份，属横 向张扭性断层，与成矿关系不明。 1.61.6 水文地质条件水文地质条件 矿区断层、裂隙及褶皱较发育，岩层为炭质千枚岩、板岩，基 本不含水。矿体出露于半山地带，高于地表径流水系，矿体倾向与 4 地形坡向相反，地形为“v”字山形，河流落差大，地势陡峭，有利 于疏通，使大气降水沿坡排泄于沟谷中，汇于弱布沟中，流向下游， 对矿山开采影响较小。矿区水文地质条件属简单类型。 1.71.7 不良地质作用不良地质作用 山坡主要为岩质陡坡，主要发育三组裂隙：35542、 27435、9365，间距 0.200.50m，延伸长度 0.804.00m，岩层产状内倾，不会发生整体失稳。由于裂隙切割， 局部块体存在崩塌、脱落现象，崩塌物直径 10150cm 不等，崩塌 堆积物体积一般小于 50。对此应采取一定的支护措施。在沟脚由 3 m 于水流充数造成局部小型滑坡，滑坡体积一般小于 100。 3 m 东侧弱布沟在雨季河水挟带和冲刷能力较强，在工程建设河水 归槽后，洪水对河底或岸边的冲刷作用将加强，除应防止洪水冲刷 外，还应注意洪水挟带巨石堵塞河道造成水位上涨进而威胁建（构） 筑物安全使用。 1.81.8 矿区经济矿区经济 区内居民主要为羌族、汉族、少量藏族。以农业为主，牧业为 辅。农作物以玉米、洋芋为主，次为红苕、荞子、油菜、黄豆、海 椒等。木材资源丰富。经济植物以各类药材为主。地方工业较发达。 有农机、水电、制茶、木材加工等，劳动力及水资源充足。 2 2 设计原则、设计依据及选矿工艺资料设计原则、设计依据及选矿工艺资料 2.12.1 设计原则设计原则 1、认真贯彻执行国家安全生产监督管理总局发布第 6 号令尾 5 矿库安全监督管理规定和“安全第一，预防为主”的方针；采取 切实可行的技术措施，确保尾矿设施安全运行； 2、在满足矿山企业生产需要条件下，积极稳妥地采用可靠技术， 以其减少工程量，降低投资，缩短工期，方便施工和生产管理。 3、贯彻执行中华人民共和国环境保护法在生产工艺中消除 污染，保护环境。 4、充分利用荒地和贫瘠土地，不占、少占和缓占农田，减少动 力消耗，尽可能考虑造地还田的原则。 5、有效利用回水进行再生产的原则。 2.22.2 设计依据设计依据 1、矿方提供的尾矿库库区 1:500 地形图； 2、 有色金属矿山企业初步设计内容和深度的原则规定 ； 3、 选矿厂尾矿设施设计规范zbj1-90； 4、 尾矿库安全监督管理规定第 6 号令； 5、 尾矿库安全技术规程aq20062005； 6、 水工建筑物结构设计规范dl5057-1996； 7、 水工混凝土施工规范dl/t5144-2001； 8、 尾矿设施施工及验收规程ys541895； 9、 尾矿设施设计参考资料 ； 10、 土工合成材料应用技术规范 ； 6 11、 xx 县 xx 金矿尾矿坝工程地质勘测报告 ； 12、xx 金矿选矿基本工艺资料； 2.32.3 选矿工艺资料及尾矿特性选矿工艺资料及尾矿特性 1、 选矿厂生产规模：100t/d ； 2、 选矿厂工作制度：330 天/年、3 班/天、8 小时/班 ； 3、 年排尾矿量：3.135104t/a，折合成 2.322104m3/a ； 4、 尾矿比重： 2.7 ； 5、 尾矿平均粒度：-200 目占 50% ； 6、 尾矿产率：95% ； 7、 尾矿浓度：20% ； 8、 尾矿堆积干容重：以 1.35t/ m3计算 ； 9、 服务年限：约 4 年 ； 10、 选矿工艺描述：选别采用离心重选工艺流程。选矿工艺经过 破碎（两段一闭路） 磨矿（一段闭路磨矿流程）一级离心 重选二级离心重选摇床精选脱水；离心重选是在磨矿回路 中设 falcon 离心工序，离心重选精矿后设摇床精选。最后把矿 石分离为金精矿和尾矿。 3 3 尾矿库工程设计尾矿库工程设计 3.13.1 库址选择库址选择 该新建尾矿库位于选矿厂西北方向自然山谷中，坝址处沟道呈 7 “倒抛物线形” ；库区汇水面积不大；区内属山区，沟谷发育。库区 两侧岩石裸露，渗透性差。此尾矿库长度约 140m。为充分利用地形 和工程地质条件，此尾矿库由下游主坝和上游挡水坝构成，通过岩 土工程评价可知，场地地形地貌、水文、工程地质条件简单，场地 主要建筑物范围内无明显断层（裂） ，地震设防烈度为度，场地稳 定性好，适宜修建尾矿库。 3.23.2 坝型选择坝型选择 该尾矿库处于自然山谷中，坝址处地形呈“倒抛物线型” 。比较 几种坝型(浆砌石重力坝、土坝、土石坝、堆石坝等)，重力坝结构 作用明确，强度高,稳定性好，安全可靠，对地形地质条件适应性强， 且枢纽泄洪问题容易解决，故本设计采用浆砌石重力坝。 3.33.3 库容计算及尾矿库等级库容计算及尾矿库等级 3.3.1 库容量 本次设计根据库区 1:500 地形图，按照一次筑坝方案，计算库 容,坝顶标高1913m，相应总库容量 v=12.366104m3。 按生产规模 100t/d 计，年排尾矿量：3.135104t,折合成 2.3222104m3,全部存放于尾矿库（库容利用系数 0.80） ，可服务约 3 年。 3.3.2 尾矿库等级 按选矿厂尾矿设施设计规范zbj90 规定，尾矿库各使用 期的设计等别应根据该期的全库容和总坝高分别确定，取其等级高 8 者作为设计等级。当按坝高确定的等级与按库容确定的等级相差二 等以上时，按最高等级降一级；尾矿库失事将使下游重要城镇、工 矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等作为尾 矿库的设计等级。本尾矿库设计，考虑坝高与库容量二方面条件， 总坝高 h总=h初+h堆=12+23=36m（1877m1913m） ，相应总库容 量 v=12.366104m3。 尾矿库等别表 等别全库容 10v10（m）坝高 h（m） 一二等库具备提高等别条件者 二 v10000h100 三 1000v1000060h100 四 100v100030h60 五 v100h30 本尾矿库为级，相应防洪标准为:初期 3050 年一遇洪水， 中、后期为 100200 年一遇洪水。根据矿方提供的 1：500 地形图， 该尾矿库库区汇水面积为：f=0.003989k。 3.3.3 防洪标准 根据选矿厂尾矿设施设计规范 （zbj1-90）,本设计尾矿库相 应防洪标准（洪水重现期）为:初期 3050 年一遇洪水，中、后期 9 为 100200 年一遇洪水。 尾矿库防洪标准 尾矿库等别一二三四五 初期10020 0 5010030502030洪水重 现期 （年）中、 后期 1000 2000 50010 00 20050010020050100 因此，尾矿库防洪标准取四等级库上限标准。即： 初期 p=2%（50 年一遇洪水） 中期 p=1%（100 年一遇洪水） 后期 p=0.5%（200 年一遇洪水） 3.43.4 尾矿库水文计算尾矿库水文计算 按全国降雨量图及特小汇水面积洪水计算公式进行计算： f=0.003989k。 洪峰流量 qp=0.278(sp-)f 式中：qp设计频率 p 时洪峰流量，m3/s； 0.278单位换算系数； sp频率 p 时暴雨雨力，mm/h； 稳定入渗，mm/h（取稳定入渗为 2.06mm/h） ； f库区受水面积，f=0.003989k； 10 h24p=kp 24, h 2 1 24 24 n p p h s h24p设计频率 p 时 24 小时降雨量； kp模比系数。重现期为 p 的经验式参数指数，取 p=2%、p=1%、p=0.5%时，由尾矿设施设计参考 资料附表4 查得 kp=2.42、kp=2.74、kp=3.06。 24年最大 24 小时降雨量均值，mm； h 24取 90mm。 h n暴雨递减指数，取值（n=n2=0.65） 。 洪水总量：wtp=100024h24pf 式中：wtp频率 p 时洪水总量； h24p频率 p 时 24 小时降雨量，mm。 计算结果： 洪峰流量： q2.0%=0.0783m3/s； q1.0%=0.0888m3/s； q0.5%=0.0993m3/s。 洪水总量： w2.0%=651.6m3； 11 w1.0%=737.8m3； w0.5%=823.93m3。 本次尾矿库设计不做调洪，洪水全部由排水设施排出库外或返 回选厂。 3.53.5 尾矿坝尾矿坝 3.5.1 初期坝坝体设计 在保证初期库容量的基础上，考虑一定的安全超高，坝高初步 定为 13m（清基清至基岩，由于缺少勘察资料，暂定 3m） ，相应的坝 顶标高为 1890m。 参照已建成重力坝工程，初拟坝体断面尺寸，通过稳定和应力 计算，再进行修正。最后确定的断面尺寸如下： 下游坝坝顶宽度 b=3m,最大坝长 l=30.6m.内坡 1:0.2,外坡 1:0.6,内坡用 0.5m 厚 c25 钢筋混凝土护坡。 （一）构造设计 1.坝顶构造 根据规范要求取坝顶宽度为 3m,两边设防护栏杆进行防护，栏 杆高 1m。坝顶面设倾向下游的横坡，坡率。并设有排水管通 0.01i 向上游，并设止水。 2.横缝构造 坝体在施工运行期间，为了防止季节性温度变化发生伸缩变形 12 和地基可能产生不均匀沉陷而引起的裂缝，可沿坝轴线方向每隔一 定距离设永久性横缝，永久性横缝做成竖直平面，不设键槽，缝内 不灌浆，从而将坝体分成彼此独立的坝段。 混凝土重力坝的水泥用量较多，影响横缝间距的主要因素是气 温条件，由这一观点出发，其横缝一般为 15-20 米，本坝取 16 米， 混凝土重力坝的横缝为平面缝，缝宽取 1cm，缝内用数层沥青玛缔 的脂毛毡填充。 横缝内设置止水，采用两道止水，每侧埋入混凝土的长度为 20cm，中间设沥青井，沥青井呈方形，其一侧用混凝土预制块，预 制块厚 5cm。沥青井的尺寸为 15cm15cm。井内灌注的填料由号 石油沥青、水泥和石棉粉组成。井内采用电加热的方法。第一道止 水至上游坝面的距离应有利于改善该部位的应力，距坝上游为 2.19 码，缝间贴沥青油毡，第一道止水为金属止水片用 1.0mm 厚的紫铜 片。第二道止水用橡胶。其横缝止水布置形式如图 33。 图 31 横缝止水布置图 (二)地基处理 1.坝基开挖与清理 该地基经过处理后首先应该保证满足下列要求： 1.具有足够的强度，以承受坝体的压力； 横缝 止水片 混凝土预制块 1515沥青井 6电极钢筋 2 0.1 1.5 上 游 面 沥青油毛 毡填缝 13 2.具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定和减少不 均匀沉降； 3.具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量； 4.具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生 恶化。 根据以上要求通过定性的分析可知，本工程的坝高为 36 米，所 以该坝可以建在微风化至弱风化中上部基岩上。 基础中存在的局部工程地质缺陷，例如表层夹泥裂隙、强风化 区、碎石层等均结合基础开挖予以挖除。 坝基的开挖设计中可采用阶梯爆破、预裂爆破等方式，保证坝 基岩体不致受到破坏或产生不良后果。对易风化、泥化的岩体，也 采用相应的保护措施，及时地覆盖开挖面。 2.帷幕灌浆与固结灌浆 (1)帷幕灌浆 帷幕的作用是在岩体中构成比基岩相对透水性更小的地段，以 防止渗漏和降低扬压力。防渗帷幕应符合下列要求： a.减少坝基和绕坝渗漏，防止其对坝基及两岸边坡稳定产生不 利影响； b.防止在坝基软弱结构面、断层破碎带、岩体裂隙充填物以及 抗渗性能差的岩层中产生渗透破坏； 14 c.在帷幕和坝基排水的共同作用下，使坝基面渗透压力和坝基 渗漏量降至日、允许值以内； d.具有连续性和耐久性。 在以上要求的指导下，坝基及两岸的防渗措施可采用水泥帷幕 灌浆。本工程坝基防渗帷幕设一排，帷幕孔距为 2m。钻孔穿过岩体 的主要裂隙和层理，倾向上游 5。考虑到工程地质条件，地层的 透水性，坝基扬压力，排水等因素，结合工程经验研究确定，该帷 幕的灌浆深度为 0.5 倍的坝高，即防渗帷幕的深度为 18m. (2)固结灌浆 固结灌浆的主要目的是：提高基岩的整体性和强度，降低地基 的透水性。 本工程固结灌浆孔的布置采用梅花形浅孔，孔距、排距均为 4m，孔深 6m。灌浆压力为 0.3mpa。 由于缺少坝址处的工程地质情况和准确地地形图，筑坝方式有 待最终调整。 3.5.2 尾矿堆积坝设计 后期尾矿堆积坝,坝高 h堆=23m(18901913),采用山坡土 及坑口废石堆筑子坝，每次堆积高度 2m，分层碾压，尾矿在坝前均 匀堆放，保持坝体协调上升，以便增强坝体的稳定性。每年汛季之 前必须提前筑好子坝，确保所需的调洪库容。 15 沿初期坝（挡水坝）坝顶向库内平移 4m 后再堆筑后期坝，以增 强坝体的稳定性。后期坝以 1：4.0 的总坡度堆筑，每一级子坝的上 升高度为 2.0m，子坝坡度为 1：2.0，坝顶宽度为 4.0m。 后期坝设计最终坝顶标高 1913m。 后期坝坝外坡亦设纵、横排水沟，纵向排水沟设在每个子坝坝 顶内侧；横向排水沟从坝顶到坝脚，每隔 20m 设一条，纵、横排水 沟互相连通，以保护坝面不受雨水充蚀。纵、横向排水沟的断面尺 寸均为（宽深）4040cm，壁厚 30cm，采用浆砌石砌筑。 为满足坝体安全及调洪要求，正常运行干滩 l160m，安全超 高h1.5m 应保证汛期最小干滩长度不小于 70m；最小安全超高不 小于 0.7m。 后期坝排渗:为了使坝前尾矿尽快排水固结，降低后期坝的浸润 线，提高坝体强度，增强后期坝的稳定性，后期坝内设堆石排渗盲 沟、塑料排渗管井(圆形塑料盲沟，规格 my100mm)。 盲沟断面尺寸为底宽顶宽深：1.0m1.8m0.8m，堆石盲 沟共 10 条，平行于坝轴线布置。 塑料排渗管井垂直于坝轴线方向，间距 10m，下端与堆石排渗 盲沟连通,渗水通过 dn100 的硬塑料集水管排出。 塑料盲沟抗压强度高，且恢复性好，并且具有良好的耐腐蚀性 能耐酸、耐碱，耐紫外线、耐磨性良好，抗微生物、耐蛀、耐霉 性特好。 16 排渗管井与排渗盲沟共同组成后期坝的立体排渗系统。以期降 低坝内浸润线。在尾矿堆积坝马道内侧埋设测压钢管，以观测坝体 浸润线。 后期坝护坡：为防止雨水冲刷、渗流冲蚀，粉尘飞扬，后期坝 外坡采用块石护坡，护坡厚度 0.4m；也可种植草皮护坡。后期坝堆 积到坝顶 1913m 标高时，坝顶用浆砌石砌 4m 宽，内坡从坝顶向下 1m 范围内亦用浆砌石砌筑，坡度 1：1.5，以利于坝体的稳定。 尾矿排放与筑坝： 1.尾矿排放与筑坝，包括岸坡清理、尾矿排放、坝体堆筑、坝 面维护和质量检测等环节，必须严格按设计要求和作业计划及本规 程精心施工。 2.尾矿坝滩顶高程必须满足生产、防汛、冬季冰下方矿和回水 要求。尾矿坝堆积坡比不得陡于设计规定。 3.每一期堆积坝充填作业之前必须进行岸坡处理，将树木、树 根、草皮、废石、坟墓及其他有害构筑物全部清除。若遇有泉眼、 水井、地道或洞穴等，应作妥善处理。清除杂物不得就地堆积，应 运到库外。在沉积滩内不得埋有块石、废管件、支架及混凝土管墩 等杂物。 岸坡清理应作隐蔽工程记录，经主管技术人员检查合格后方可 充填筑坝。 17 4.上游式筑坝法，应于坝前均匀放矿，维持坝体均匀上升，不 得任意在库后或一侧岸坡放矿（修子坝后移放矿管时除外） 。应做到： a）粗粒尾矿沉积于坝前，细粒尾矿排至库内，在沉积滩范围内 不允许有大面积矿泥沉积; b)坝顶及沉积滩面应均匀平整，沉积滩长度及滩顶最低高程必 须满足防洪设计要求； c) 矿浆排放不得冲刷初期坝和子坝，严禁矿浆沿子坝内坡趾流 动冲刷坝体； d)放矿时应有专人管理，不得离岗。 5.坝体较长时应采用分段交替作业，使坝体均匀上升，应避免 滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量集中沉积于某端或某侧。 6.放矿口的间距、位置、同时开放的数量、放矿时间以及水力 旋流器使用台数、移动周期与距离，应按设计要求和作业计划进行 操作。 7.为保护初期坝上游坡及反滤层免受尾矿浆冲刷，应采用多管 小流量的放矿方式，以利尽快形成滩面，并采用导流槽或软管将矿 浆引至远离坝顶处排放。 8.冰冻期、事故期或由某种原因确需长期集中放矿时，不得出 现影响后续堆积坝体稳定的不利因素。 18 9.若同一座尾矿库内，建有两座以上尾矿堆积坝时，不得将细 粒尾矿排至尾矿堆积坝前，以免影响尾矿堆积坝的稳定性。 10.岩溶发育地区的尾矿库，可采用周边放矿，形成防渗垫层， 减少渗漏和落水洞事故。 11.尾矿滩面及下游坡面上不得有积水坑。 12.坝外坡面维护工作应按设计要求进行，或视具体情况选用以 下维护措施： a)坡面修筑人字沟或网状排水沟； b)坡面植草或灌木类植物； c)采用碎石、废石或山坡土覆盖坝坡。 13.每期子坝堆筑完毕，应进行质量检查，检查记录需经主管技 术人员签字后存档备查。主要检查内容： a)子坝剖面尺寸，长度、轴线位置及边坡坡比； b)新筑子坝的坝顶及内坡趾滩面高程、库内水位； c)尾矿筑坝质量。 14.当坝坡出现冲沟时，应以土石及时分层夯实填平，并增设排 水沟。 15.坝体出现裂缝，应通过表面观测和挖深坑、槽探，查明裂缝 的部位、宽度、长度、深度、错距、走向等，分析裂缝的深度，可 选用以下处理措施： 19 a)对于缝深小于 5m 的裂缝可采用开挖回填法处理。开挖深度应 比裂缝尽头深 0.30.5m，开挖长度应比缝端扩展约 2m。回填土料 宜与原土料相同，回填时要求分层夯实。 b)对于较深的裂缝可采用灌浆法处理或上部开挖回填、下部灌 浆的方法处理。灌浆的浆液可采用纯粘土浆或粘土水泥浆，浆液浓 度为 3050。 16.坝体出现滑坡，可采取以下处理措施： a)下游坡压后戗加固坝体，后戗宜采用堆石料堆筑； b)放缓坝坡； c)降低坝体浸润线。 17.坝体出现塌坑，应及时查明其成因，进行处理。对于沉陷塌 坑，应进行回填夯实处理；对于管涌塌坑，应首先处理管涌后再进 行回填。 3.5.3 上游尾矿坝 坝高初步定为 13m（清基清至基岩，由于缺少勘察资料，暂定 3m） ，相应的坝顶标高为 1890m。 上游坝坝顶宽度 b=3m,最大坝长 l=30.6m.内坡 1:0.2,外坡 1:0.6,内外坡铺设 0.5m 厚的 c20 混凝土保护层防冲刷 后期尾矿堆积坝的堆筑、放矿方法与下游尾矿坝相同,在此不赘 述. 20 3.5.43.5.4 尾矿坝体稳定分析尾矿坝体稳定分析 一般重力坝结构计算内容包括强度和稳定的计算，重力坝抗滑 稳定及坝体应力计算的荷载组合分为基本组合和特殊组合两种，宜 以正常放矿高度时的荷载组合作为基本组合。 本设计选取坝基面作为计算截面，其基本资料如下： 坝顶高程： 1890 m 河床基岩面高程： 1882m 浆砌石容重： 22kn/ 3 m 浆砌石与基岩的摩擦系数： 57 . 0 f 抗剪断系数： 取 8 . 067 . 0 f7 . 0f 地震设计烈度： 度 实测最大风速为： 15m/s 1890.00 1888 1877.00 1:0.2 1:0.7 ab o p1 p2 g1 g2 g3 u1 u2 u3 w1 w2 存存存存存存 123 13400 图 3-2 坝体横断面荷载组合示意图 （一）坝基面的作用荷载如图 3-2，计算过程如下： 21 坝体自重：按照拟定的断面将坝体分为三部分计算。 kng 8 . 37122136 . 22/1 1 kng31681841 2 kng 3 . 1301221 . 9132/1 3 水平压力: ； knhp 9 . 11171323.13 2 1 2 1 22 1d1 0 2 p 垂直压力 ； knw 6 . 536)6 . 21 . 9136 . 2 2 1 (23.13 1 0 2 w 扬压力： （扬压力系数取） 3 . 0 ； 0 1 u ；knu04.626 2 1 6 . 5)01323.133 . 0023.131323.13( 2 。 knu77.2346 . 57 .14*013*23.13*3 . 0* 2 1 3 地震惯性力： 水平向总地震惯性力： nfwckq zh k34.157 1 . 48413 . 1 4 1 1 . 0 0 各部分分力： 0 ii i ii w pq w 地震惯性力计算剖面如图 3-2 计算过程见表 6-1。 22 321 5.0 2.0 1.0 1.0 图 33 地震荷载计算图 表 6-1 坝基面地震惯性力计算表 块 体 自重 wi(kn) 惯性力系数 iwi*i 总惯性力 q0(kn) 块体惯性力 pi(kn) 对基础中 心力臂(m) 对基础中心力矩 (kn*m) 1371.81.17435.010.24.33344.20 231681.54752111.46.5724.1 31301.31.171522.535.74.333154.69 6709.5157.34922.99 地震动水压力： kn ；33.361323.1325 . 0 1 . 065 . 0 65 . 0 2 2 10 hckp zh 0 1 p 对坝基面力矩： ;mk17.21386 . 5 33.36 0 nm 0 1 m npppk33.36033.36 10 mk17.213017.213 10 nmmm （二）坝基面稳定计算 由规范 8.结构计算基本规定中可知大坝坝体抗滑稳定和坝基岩 体进行强度和抗滑稳定计算属于 1）承载能力极限状态，在计算时， 23 其作用和材料性能均应以设计值代入。而坝体上、下游面混凝土拉 应力验算属于 2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。此时结构功能限值 c = 0。 荷载组合计算结果见下表。 坝基面荷载计算表 垂直力(kn)水平力(kn) 对基础中心力矩 (kn*m)名称符号 逆时针+顺时针- 分项 系数 自重 g1371.8 1611.01 1.0 自重 g23168 20592 1.0 自重 g31301.3 5634.6 1.0 水平压力 p1 1117.9 4098.971.0 垂直压力 w1970.02 7275 1.0 浮托力 u1 0 0.0 1.0 渗透压力 u2 626.04 1.2 渗透压力 u3 234.77 666.75 1.2 地震惯性力 q0 157.34 922.99 1.0 地震动水压力 p0 36.33 213.171.0 坝体混凝土与基岩接触面抗滑稳定极限状态 根据水利水电枢纽工程等级划分标准 ，3 级建筑物对应水 利水电工程结构可靠度设计统一标准中的结构安全级别为级， 相应结构重要系数为 1.0。材料性能分项系数为 1.5，轴心抗压强度 标准值 9800kpa，则设计值： 9800 6533.3 1.5 a kpa rkpa 材料抗剪断摩擦系数取 f 0.67 0.8 7 . 0 f 凝聚力取 c=0.4mpa . c0.3 0.5mpa 摩擦系数的材料性能分项系数为 1.3，则设计值： f 24 ； d f 0.7/1.30.538 凝聚力的材料性能分项系数为 3.0，则设计值 c c400 pa/3.0133.33kpak a、 （正常放矿高度） 基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数 =1.0，结构系 数 d1=1.2。 基本组合的极限状态设计表达式 ),( 1 ),( 1 0k m k d kkqkg f rqgs 式中左边: 对于抗滑稳定的作用效应函数： npsk 9 . 1117 0s() =1.01.01117.9 = 1117.9 kn 右边: nwk15.47782 . 177.23404.6260 . 102.9700 . 1 1 . 4841 5877.4kn ) 1f 2 . 1 1 a c w ww （ 对于抗滑稳定的抗力函数 r() = frwr + crar 经计算：左边= 1117.9 kn 右边= 5877.4 kn 满足规范要求。 b、 （正常放矿+地震荷载作用下） 25 偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数 =0.85，结构 系数 d2=1.2。 偶然组合的极限状态设计表达式: ),( 1 ),( 2 0k m k d kkkqkg f raqgs 式中左边： 0s() =1.00.851117.9 = 950.22 kn 对于抗滑稳定的作用效应函数: s() = p=1117.9+157.34+36.33=1311.57kn 右边： 6421.7 kn ) 1f 2 . 1 1 a c w ww （ 对于抗滑稳定的抗力函数 r() = frwr + crar 经计算：左边= 1311.57kn 右边= 6421.7 kn 满足规范要求。 坝址抗压强度极限状态 a、基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数 =1.0，结 构系数 d1=1.8。 2 02 2 w6m s1.0 1.0 () (1m ) bb 400.91kpa 26 d 1 r( )6533.3/1.8=3629.63kpa 0 d 1 sr( ) 满足规范要求。 b、偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数 =0.85，结 构系数 d2=1.8。 2 02 2 w6m s1.0 1.0 () (1m ) bb 542.153kpa d 1 r( )=3629.6kpa 0 d 1 sr( ) 满足规范要求。 上游坝踵不出现拉应力极限状态 上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计 状况系数、作用分项系数和材料性能系数均取 1.0。此处，结构功 能的极限值 c=0。可知，上游坝踵0 6 0 . 1 2 0 b m b w s）（）（ 处未出现拉应力,满足规范要求。 短期组合下游坝面的垂直拉应力，正常使用极限状态设计式为： 27 pap b m b w bpap b m b w ak100ak08.24 6 .;k100ak65.372 6 . 22 通过以上计算结果可知，所拟全坝段剖面全部满足设计规定的 要求。 由于上游尾矿坝坝与下游尾矿坝形式、尺寸相同,故稳定性分析 同上,在此不赘述. 3.63.6 排水、导流构筑物排水、导流构筑物 3.6.1 排洪方式 排水构筑物是为了排泄尾矿库汇水面积内形成洪水及尾矿澄清 水而设立的，排水构筑物断面尺寸受尾矿库调蓄后应泄洪量控制。 结合设计尾矿库的地形条件及尾矿坝的形式，本设计推荐尾矿 库的排水设施为排水井、排水涵管等。 1 号排水井为 c20 钢筋混凝土结构，内径 d=3m，高 h=12m。最 低进水口设计标高 1887m。 2 号排水井为 c20 钢筋混凝土结构，内径 d=3m，高 h=15m。最 低进水口设计标高 1898m。 1、2 号排水井通过排水涵管连接排至下游坝外集水池，排水涵 管为圆拱直墙断面，其断面尺寸为 bh=1.0m1.5m 的水工 c20 钢 筋混凝土,其中直墙高 1.0m。排水涵管（封闭段）总长度 129m，坡 度为 i=0.0382,每隔 15m 设一条温度缝，在岩性变化处、断层断裂 28 及坡度变化处加设沉降缝，接缝处用橡胶或塑料止水带做好止水。 由于库区较小，澄清距离不够，故施工时必须控制澄清距离， 避免跑浑。在库区中央1912.5m 标高处,预埋 600mm 排水钢管, 防止坝体堆积至终期标高时库内洪水溢流. 库区内洪水和澄清水可通过排水井，经排水涵管排出库外，进 入集水池。通过集水池把回水返回选厂重新利用。 3.6.2 上游导流构筑物 本尾矿库库区原为弱布沟河道,所以需要在上游修筑导流隧洞. 隧洞断面 5m5m，隧洞为城门洞型断面。长 l=73m；进出口及 接点处采用钢砼 c25 支护，壁厚 =0.3m，长 l 支=20m。其底坡为 i=0.0378。 隧洞出口接明渠，明渠为 mu40 块石 m10 水泥砂浆砌筑，明渠断 面为矩形 lh 深=55m2，,长 76m,壁厚=600mm,底部设置消力台 阶 250 mm250mm. 3.6.3 泄流能力验算 (一)库区内泄流能力验算 涵管为拱板直墙断面（bh=1.01.5m） ，其中直墙高 1.0m， 按照无压流状态，采用均匀流公式计算泄流能力,糙率 n 取 0.025， 最大水深取 1.1m。 均匀流公式：q=ac(ri)0.5。 式中: q流量，m3/s； a过流断面积，m2； 29 x湿周，m； r水力半径，m； c谢才系数。 代入数据得知流量： q=ac(r.i)1/2 =7.2m3/s。 通过以上计算结果看出，排水涵管泄洪能力 7.2m3/s，远远大于 该库区 200 年一遇设计洪峰流量 0.0993m3/s。因此该尾矿库排洪设 施完全能够满足排洪要求。 (二)上游导流能力验算 隧洞断面 5m5m，隧洞为城门洞型断面,按照无压流状态，采 用均匀流公式计算泄流能力,糙率 n 取 0.025，最大水深取 1.1m。 均匀流公式：q=ac(ri)0.5。 式中: q流量，m3/s； a过流断面积，m2； x湿周，m； r水力半径，m； c谢才系数。 代入数据得知流量： q=ac(r.i)1/2 =464.4m3/s。 明渠为 mu40 块石 m10 水泥砂浆砌筑，明渠断面为矩形 lh 深 =55m2,按照无压流状态，采用均匀流公式计算泄流能力,糙率 n 取 0.025，最大水深取 1.1m。 30 q=ac(r.i)1/2 =464.4m3/s。 通过以上计算结果看出，泄洪能力 464.4m3/s，上游径流汇水面 积暂定为 f=4k,通过洪水水文计算求得 q0.5%=99.3m3/s,隧洞和明渠 的导流能力大于上游 200 年一遇设计洪峰流量 99.3m3/s。因此导流 设施设施完全能够满足排洪要求。 3.73.7 尾矿输送系统尾矿输送系统 在选厂附近建一尾矿输送泵站建筑面积 bl=610 m2，选用 2 台 25c-hh 型渣浆泵(一用一备)，流量 q=17.3m3/h,扬程 h=32.8m， 功率 30kw。尾矿经输送泵输送到到尾矿库坝前。选用外径 63.5*3mm 无缝钢管。每条管路长 l=100 米，总长 l=200 米，一备 一用。 3.83.8 尾矿库回水尾矿库回水 选矿厂排出尾矿浆进入尾矿库后，其澄清水除滞留于尾矿孔隙 及蒸发、渗漏损失外，余者全部通过尾矿回水系统返回选矿厂循环 使用。选矿厂每日排入尾矿库中的总水量为 380m3。本次设计尾矿回 水率按 75%考虑。日回水量为 285m3，即 11.9m3/h。 回水池规格：blh=582m。 为减少尾矿水对下游的污染，在尾矿库的回水池处设一回水泵 房建筑面积 bl=59m2，内设置设置 2 台回水泵（一用一备） 。型 号 50sld12-253；流量 q=15m3/s；扬程 h=69m；电机功率 n=15kw；电机 y132s2-2。管路选用 d70mm3.5mm 的无缝钢管，单 31 长 l=120m，总长 l=240m。用水泵将澄清水返回选矿厂高位水池供生 产利用。 4 4 尾矿库的监控与看守尾矿库的监控与看守 4.14.1 尾矿库监控设施尾矿库监控设施 对尾矿坝和排水井进行经常观测，掌握其工作状态，以确保运 行安全。为此，施工中要埋设必要的观测设备。 4.1.1 尾矿坝变形观测 （1）目的 为及时掌握尾矿坝的变形情况及规律，检测其有无滑动、滑坡， 可能破坏趋势，以确保尾矿坝运行的稳定和安全。 （2）观测设备 观测设备包括观测标点、工作基点和起测基点。 观测标点 观测标点设于坝顶，用以检测坝的变形量。 a、标点布置 标点布置可选择有代表性且能检测主要变形情况的断面，如最 大坝高断面，排水涵管通过的断面及工程地质变化较大地段，共 1 个断面，在观测横断面上布置观测标点。 b、标点结构与埋设 观测标点由底板、立柱和标点头三部分组成。 32 工作基点 工作基点为实施水平变形测量的基点。在坝端两岸每一纵排 标点的延长线上各布置一点，要求不受坝体变形影响，又不受外 来机械破坏而便于观测的地方，其标高宜接近观测标点的标高。 起测基点 起测基点为实施垂直变形测量的起点或终点。在每一排纵标点 之两岸岩石上各设一点，其标高大致接近。 为了引测和校测起测基点的标高，尾矿坝附近应有不少于 3 个 水准基点，并连结成观测网。 在观测设备设置时，应先作好两岸工作基点和起测基点，然后 据两端工作基点连线控制每个观测标点之埋设位置，使标点上十字 线之纵线（平行于坝轴线方向的线）偏差不大于 10 毫米。标点上供 测垂直位移的标点头均位于左上方。 （3）观测方法 水平变形观测 水平变形观测采用视准线法，以 2 个工作基点之连线（视准线） 为基准，分别测量该纵排各观测标点的水平位移量。 在工作基点 a 的支承托架上安放经纬仪，后视工作基点 b，照准后 视站标，固定视准线。然后用标点站标或测钎测读观测标点与视准 33 线之偏移距离。倒转镜筒重对后视，再测读一次，正、倒镜各一次 为一个测回，每一测点应进行二个测回，两测回误差不大于 5 毫米， 取其平均值作为该点观测成果。 垂直变形观测 垂直变形观测用水准仪，据起测基点的标高观测标点的标高变 化。按水准测量程序及方法往返测量一次，测站和转点数目尽量少， 前后视距离应相等，并不超过 50 米，往返测量闭合差不超过2.8 毫米（中型） ，n 为测站数。n （4）观测时间 尾矿坝投入运行初期每月观测一次。当坝体水平、垂直变形量 已基本稳定后（变化有规律）可减为每季或半年一次。 当遇有地震、暴雨或久雨，库水位超过最高水位时，渗透情况 严重时，变形量显著增大时应增加测次。 4.1.2 库水位观测 按选矿厂尾矿设施设计规范规定，在库内排（洪）水设施 附近选择适当位置设置清晰醒目的水位观测标尺（钢筋砼桩-水尺） 标明正常运行水位和警戒水位。 4.1.3 库下游地下水观测 按选矿厂尾矿设施设计规范规定，在尾矿坝坝趾附近选择 适当位置设置观测井，对地下水进行控制和监测。 34 4.24.2 尾矿库看守尾矿库看守 该尾矿库设有尾矿库看守房，并设有专人负责日常管理。尾矿 工人数至少 5 人；安全管理人数至少 3 人；汛期 24 小时巡逻值班。 看守房设置警报系统；通讯设施（固定、移动）及交通工具。尾矿 库的管理应严格执行国家安全生产监督管理总局令尾矿库安 全监督管理规定 。 另外为便于尾矿库管理，尾矿坝上应设置照明设施。 5 5 尾矿库建设主要工程量尾矿库建设主要工程量 坝体工程量坝体工程量 序号项 目单位数量备注 1征地 亩 24 2清基m35492 3 浆砌石重力坝(容重22kn/) d 3 m m37086.4 4保护层（c25 混凝土）m3220 5块石护坡 粒径 =300mmm34442.9 6导渗钢管（150mm 钢管）m288 7