露天煤矿初步设计.doc

露天煤矿初步设计露天煤矿初步设计 前前 言言 魏家魏家峁峁露天煤露天煤矿矿位于内蒙古鄂位于内蒙古鄂尔尔多斯市准格多斯市准格尔尔旗旗东东部，是我国西部大部，是我国西部大 开开发发的前沿的前沿阵阵地。地。实实施西部大开施西部大开发战发战略，关系全国略，关系全国发发展的大局，关系民族展的大局，关系民族团团 结结和和边边疆疆稳稳定，是基本国策。国家正在以投定，是基本国策。国家正在以投资项资项目、税收政策和目、税收政策和财财政政转转移支移支 付等方面加大付等方面加大对对西部地区的支持。西部地区的支持。 魏家魏家峁峁露天煤露天煤矿矿是魏家是魏家峁峁煤煤电电一体化一体化项项目的两个子目的两个子项项之一，之一，该该露天露天矿矿 田田储储量丰富，量丰富，资资源可靠，煤源可靠，煤质为质为低硫高低硫高热值长热值长焰煤，焰煤，电电煤市煤市场场条件明确，开条件明确，开 发发条件条件优优越，适宜开越，适宜开发发大型露天煤大型露天煤矿矿。 。该矿该矿一期一期规规模模 6t/a，二期，二期规规模模 12t/a，配套，配套电电厂分厂分别为别为 4600和和 8600。随。随该项该项目的开目的开发发建建设设， ， 将会使本地区的将会使本地区的资资源源优势转优势转化化为经济优势为经济优势， ，带动带动少数民族地区少数民族地区经济经济和社会和社会 快速快速发发展。展。 一、一、设计设计依据依据 （一）地（一）地质报质报告、告、矿矿区区总总体体规规划划 1、内蒙古煤田地、内蒙古煤田地质质局局 153 队队 1983 年年 12 月提交的月提交的 内蒙古自治区伊克内蒙古自治区伊克 昭盟准格昭盟准格尔尔煤田南部煤田南部详查详查地地质报质报告告 。 。 2、内蒙古煤田地、内蒙古煤田地质质局局 153 队队 2005 年年 1 月提交的月提交的 内蒙古自治区准格内蒙古自治区准格尔尔 煤田魏家煤田魏家峁峁露天勘探地露天勘探地质报质报告告 。 。 3、西安煤、西安煤矿设计矿设计研究院研究院 2005 年年 1 月月编编制的制的 内蒙古自治区鄂内蒙古自治区鄂尔尔多斯市多斯市 准格准格尔矿尔矿区区总总体体规规划划 。 。 （二）（二）设计设计任任务书务书、 、设计设计合同、有关文件、主要基合同、有关文件、主要基础资础资料及有关料及有关协议类协议类文文 件。件。 详见详见附附录录。 。 二、二、设计设计范范围围 我院和我院和华华北北电电力力设计设计院分院分别别承担魏家承担魏家峁峁煤煤电电一体化一体化项项目的露天煤目的露天煤矿设矿设 计计和和电电厂厂设计设计，同步，同步设计设计、同步建、同步建设设、互相制、互相制约约、分工合作；、分工合作；设计设计范范围围分界点分界点 划定在划定在电电厂厂围墙围墙外外 1m 处处。 。 露天煤露天煤矿设计矿设计范范围围包括：包括：边边坡坡稳稳定；开采境界、定；开采境界、资资源源储储量和剥离量；拉沟、量和剥离量；拉沟、 采区划分、开采程序、基建剥离工程量、生采区划分、开采程序、基建剥离工程量、生产产剥采比及其均衡、剥采比及其均衡、进进度度计计划；开划；开 采工采工艺艺、 、设备选设备选型、数量确定；采运排工程；煤的破碎加工、地面运型、数量确定；采运排工程；煤的破碎加工、地面运输输、 、储储煤煤 系系统统；地下水控制与防排水；地下水控制与防排水；总总平面布置、地面运平面布置、地面运输输；机；机电设备维电设备维修；供修；供电电通通 信、信、计计算机管理；建筑算机管理；建筑结结构；构；给给排水、供排水、供热热及通及通风风； ；职业职业安全与安全与卫卫生；生；环环保、水保、水 保；企管保；企管现现代化、技代化、技术经济术经济等。等。 三、三、设计设计指指导导思想思想 （一）（一）认认真真贯彻执贯彻执行国家有关方行国家有关方针针、政策、法律、法、政策、法律、法规规。 。 （二）引（二）引进进世界上先世界上先进进开采工开采工艺艺（吊斗（吊斗铲铲倒堆），以低成本提高露天倒堆），以低成本提高露天矿矿生生 产产剥采比，剥采比，扩扩大露天大露天矿矿开采范开采范围围，提高煤炭，提高煤炭资资源回收率；同源回收率；同时时，确保高，确保高产产高高 效，建效，建设设一个一个现现代化大型露天煤代化大型露天煤矿矿。 。 （三）尽量（三）尽量选择选择适合本适合本矿规矿规模、开采模、开采对对象和象和“以以电电代油代油”的大型的大型设备设备。 。 （四）突出近期（四）突出近期经济经济效益，提高投入效益，提高投入产产出比。出比。 （五）确保与（五）确保与电电厂、厂、环环保、水保、地面保、水保、地面设设施同步施同步设计设计、同步建、同步建设设。 。 （六）充分利用（六）充分利用华华能集能集团团公司和北方公司和北方联联合合电电力公司在人力力公司在人力资资源、源、经营经营管管 理方面的理方面的经验经验，充分利用社会生，充分利用社会生产产力要素。力要素。 （七）充分并（七）充分并节约节约利用黄河流域地面和地下水利用黄河流域地面和地下水资资源。源。 （八）在利用天然冲沟做首采区拉沟位置并（八）在利用天然冲沟做首采区拉沟位置并节节省剥离量的同省剥离量的同时时，做好，做好拦拦 洪蓄水洪蓄水坝坝系工程，以工程治理方式防治水害，确保生系工程，以工程治理方式防治水害，确保生产产安全，利用蓄水和地安全，利用蓄水和地 下疏干水做道路降下疏干水做道路降尘尘、 、绿绿化、生化、生产产用水。用水。 （九）保（九）保证证露天露天矿设计矿设计符合符合 矿矿区区总总体体规规划划 的的规规划内容及要求。划内容及要求。 四、四、设计对设计对地地质报质报告的告的评评价及价及补补充勘探的要求充勘探的要求 内蒙古自治区准格内蒙古自治区准格尔尔煤田魏家煤田魏家峁峁露天勘探地露天勘探地质报质报告告 基本能基本能够满够满足露足露 天煤天煤矿矿初步初步设计设计要求，要求， 边边坡工程工程地坡工程工程地质质勘察与勘察与稳稳定性定性评评价研究价研究报报告告 能能够够 满满足露天足露天矿边矿边坡坡稳稳定分析、定分析、计计算及算及边边坡工程坡工程设计设计。 。 五、五、设计设计主要内容及特点主要内容及特点 （一）露天（一）露天矿矿特点：特点： 1、魏家、魏家峁峁露天露天矿矿是国内地形条件是国内地形条件较较复复杂杂的露天煤的露天煤矿矿。黄土高原冲沟多、。黄土高原冲沟多、 梁梁峁峁多。多。设计设计根据上、下部不同的开采条件和开采根据上、下部不同的开采条件和开采对对象，象，选择选择了不同的开采了不同的开采 工工艺艺。 。 2、魏家、魏家峁峁露天露天矿矿是目前国内剥采比是目前国内剥采比较较大的露天煤大的露天煤矿矿，毛煤平均剥采比，毛煤平均剥采比 为为 7.20m3/t， ，设计选择设计选择其中其中较较小者做首采区（剥采比小者做首采区（剥采比 6.29m3/t）。）。 3、剥离物中黄土（在上部）最多，占、剥离物中黄土（在上部）最多，占 57。设计选择设计选择适宜的开采适宜的开采设备设备 （如汽（如汽车选车选大大厢厢斗）。斗）。 4、煤、煤层结层结构、构造构、构造简单简单， ，为单为单一的近水平的厚煤一的近水平的厚煤层层，且，且赋赋存存稳稳定。定。设计设计 对对其上覆岩其上覆岩层选择层选择了适合的开采工了适合的开采工艺艺（倒堆工（倒堆工艺艺）。）。 5、魏家、魏家峁峁露天露天矿矿采用无运采用无运输输倒堆开采工倒堆开采工艺艺倒堆台倒堆台阶变阶变化化较较大（大（为为 35m70m）。在）。在获获得得较较好好经济经济效益的同效益的同时时，也，也给设计给设计和生和生产产管理管理带带来了来了难难 度，度，设计设计采取了相采取了相应应的技的技术术决策及建决策及建议议。 。 6、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土场场，同，同时时也在天然冲沟也在天然冲沟 上布上布设坝设坝系工程防洪，效益系工程防洪，效益风险风险共存，共存，设计设计以工程治理方式确保露天以工程治理方式确保露天矿矿生生 产产安全。安全。 7、魏家、魏家峁峁露天煤露天煤矿矿是魏家是魏家峁峁煤煤电电一体化一体化项项目，目，电电厂是煤厂是煤矿矿的用的用户户，主，主 要目要目标标市市场场明确，煤明确，煤矿矿是是电电厂原（燃）料生厂原（燃）料生产车间产车间，用，用户户可靠。可靠。 （二）（二）设计设计主要内容主要内容 1、露天、露天矿矿采掘采掘场边场边坡坡稳稳定角：煤岩定角：煤岩层为层为 40，黄土，黄土为为 33。 。 2、露天、露天矿矿境界境界 露天露天矿矿 6 号煤号煤层层底板开采面底板开采面积积 34.96km2； ；长长 8.49km， ，宽宽 7.9km； ； 露天露天矿矿地表面地表面积积 43.77km2， ，长长 9.12km， ，宽宽 8.48km； ； 首采区首采区 6 号煤号煤层层底板面底板面积积 5.36km2， ，长长 2.98km， ，宽宽 2.19km； ； 首采区地表面首采区地表面积积 7.88km2， ，长长 3.54km； ；宽宽 2.66km。 。 3、划定范、划定范围围内内资资源（源（纯纯煤）煤）储储量量 1042.5514t，其中，其中 121b+122b 占占 63.88。开采境界内露天可采。开采境界内露天可采储储量（毛煤）量（毛煤）为为 782.7366t，平均剥采比，平均剥采比 7.20m3/t。首采区可采毛煤量。首采区可采毛煤量 113.7062t，其中，其中 121b+122b 占占总总量的量的 98， 达到达到规规范范 80-90的要求，平均剥采比的要求，平均剥采比 6.29m3/t；二、三采区毛煤量分；二、三采区毛煤量分别为别为 334.7378t 和和 350.3823t，平均剥采比分，平均剥采比分别为别为 6.83m3/t 和和 7.85m3/t。 。 4、工作制度、工作制度为为 330d。以一期。以一期设计规设计规模模 6t/a 计计,储储量量备备用系数取用系数取 1.1， ， 服服务务年限年限 121a。 。 5、开采工、开采工艺艺 按地按地层层由上而下由上而下为为： ： （ （1）黄土）黄土层层及下面少量岩及下面少量岩层层，采用，采用单单斗（斗（3 台斗容台斗容 35m3电铲电铲） ）卡卡车车（ （20 台台 220t， ，厢厢斗容斗容积积 140m3）开采工）开采工艺艺； ； （ （2）岩）岩层层： ：6 煤煤顶顶板上覆板上覆 70m35m（岩（岩层变层变薄薄处处）采用吊斗）采用吊斗铲铲（ （1 台斗容台斗容 68m3，作，作业业半径半径 87m）无运）无运输输倒堆开采工倒堆开采工艺艺； ； （ （3）煤）煤层层（ （6m23.85m，平均，平均 14m）采用）采用单单斗（斗（2 台斗容台斗容 21m3电动电动液液压压 正正铲铲） ）汽汽车车（ （12 台台 91t，其中端区剥离，其中端区剥离车车箱斗容箱斗容积积 57m3,运煤运煤车车箱斗容箱斗容积积 82.5m3）开采工）开采工艺艺。 。 6、运煤方式：运煤汽、运煤方式：运煤汽车车周期周期轮换轮换通通过过采掘采掘场东场东、西两端斜坡道，、西两端斜坡道，经经工作工作 帮平帮平盘盘（先期）或内排土（先期）或内排土场场（后期）运往（后期）运往东东帮半固定破碎站帮半固定破碎站胶胶带带运运输输机机电电 厂厂储储煤煤场场（或本（或本矿储矿储煤煤场场）。）。 7、穿爆：倒堆台、穿爆：倒堆台阶阶采用抛采用抛掷掷爆破；爆破；单单斗斗铲铲煤岩台煤岩台阶阶采用松采用松动动爆破；倒堆爆破；倒堆 台台阶阶的坡面采用的坡面采用预预裂爆破；全部采用牙裂爆破；全部采用牙轮钻轮钻机穿孔。机穿孔。 8、基建剥离工程量、基建剥离工程量为为 19.9109m3，基建出煤，基建出煤 6.8 万万 t，基建期，基建期 1.5 年，年， 移交移交过过渡渡 1 年，移交当年年，移交当年产产煤煤 3.00t， ，过过渡渡结结束达束达产产，吊斗，吊斗铲铲投入。投入。 9、因黄河水位、因黄河水位标标高位于高位于 6 煤底板以下，地下水煤底板以下，地下水补给补给来源来源较较少，少，设计设计在在 原原则则上不采用疏干井疏干方式，但根据上不采用疏干井疏干方式，但根据邻邻近近矿矿井井发现较发现较大地下水情况，大地下水情况，设设 计计确定打两眼疏干井确定打两眼疏干井进进行行试验试验性疏干，防止地下水害危及性疏干，防止地下水害危及确确保保露露天天矿矿生生产产 安安全全。 。因因采采掘掘场场、 、排排土土场场皆皆布布置置在在罐罐子子沟沟及及其其支支流流上上， ，设设计计确定做确定做坝坝系工程系工程 拦拦洪蓄水。采掘洪蓄水。采掘场场内内设设 3 台台 600m3/h 暴雨暴雨泵泵， ，2 台台 200m3/h 正常排水正常排水泵泵。 。 10、地面（生、地面（生产产）系）系统为统为 2 台台 2000t/h 半固定破碎机（出料半固定破碎机（出料1，表示，表示稳稳定。定。 （ （3）如果）如果 c0， ，2325m，上游不，上游不设马设马道，道，坝坝坡坡 1： ：3.0，下游，下游设马设马道，道，马马道以上道以上坝坝坡坡 1： ：2.5， ，马马道以下道以下坝坝坡坡 1： ：2.95， ，马马道道宽宽度度为为 1 5m。 。 c 筑筑坝坝土料与填筑要求土料与填筑要求 a 料料场选择场选择 （ （a）均）均质质土料土料选择选择 筑筑坝坝土石料土石料应应具有与其使用目的相适具有与其使用目的相适应应的工程性的工程性质质，并具有，并具有长长期期稳稳定定 性。根据地性。根据地质质勘探勘探结结果，果，项项目区地貌属黄土丘陵，料目区地貌属黄土丘陵，料场场分布范分布范围围广泛，不受广泛，不受 下泄水的影响，适合机械开采。下泄水的影响，适合机械开采。 均均质质土料指土料指标标分析分析 根据初勘根据初勘报报告的土告的土层层岩性渗透系数岩性渗透系数为为 9.9510-5cm/s， ，满满足足规规范范对对均均质质 坝坝不大于不大于 110-4cm/s 的要求的要求. 根据水溶根据水溶盐盐含量，基本含量，基本满满足足规规范不大于范不大于 3的要求。的要求。 有机有机质质含量含量为为 2.5，满满足足规规范不大于范不大于 5的要求。的要求。 （ （b）填筑）填筑标标准的确定准的确定 壤土的填筑壤土的填筑标标准以准以压实压实干容重作干容重作为设计为设计指指标标，并按，并按压实压实度确定，度确定， 根据根据 碾碾压压式土石式土石坝设计规坝设计规范范 sl2942001 第第 4.2.3 条，本工程条，本工程 3 级级 土土坝压实坝压实度度 m 取取 0.96。 。 d= max m 式中：式中：d设计设计干容重干容重(kn/m3)； ； m压实压实度，度，0.96； ； max平均最大干容重平均最大干容重(kn/m3)，根据，根据击实试验击实试验取取 19.94kn/m3 经过计经过计算：算：d =19.14kn/m3。 。 设计设计最最优优含水量含水量 设计设计填筑含水量根据填筑含水量根据击实试验击实试验取取 12.10。 设计设计干容重复核干容重复核 根据根据 水工水工设计设计手册手册 之之 土石土石坝坝 第第 18.4.3 式：式： ops as wg vg 1 )1 ( max 式中：式中：gs土粒比重，根据地勘土粒比重，根据地勘报报告，告，gs为为 2.91； ； va压实压实土的含气量，取土的含气量，取 0.03； ； 其余符号同前。其余符号同前。 经计经计算：算： max=18.99kn/m3 d=mmax =18.23kn/m3 与与试验结试验结果基本相同。果基本相同。 同同时时以以 水工水工设计设计手册手册 之之 土石土石坝坝 第第 18.4.4 式作校核。式作校核。 1.021.12(d)。 。d 式中：式中：d设计设计干容重，干容重，kn/m3； ； (d)0-土料土料场场自然干容重，自然干容重，kn/m3。 。 经计经计算，算，该该料料场场符合此符合此项规项规定。定。 由以上分析，由以上分析，设计设计干容重干容重 d =19.14kn/m3， ，设计设计最最优优含水量含水量为为 12.10，压实压实度度 m 取取 0 96 是合适的。是合适的。 d 渗流控制与渗流控制与计计算算 a 防渗防渗设计设计 根据防洪根据防洪坝坝系工程的任系工程的任务务，工程，工程对对渗透水量无渗透水量无严严格要求，同格要求，同时时具体具体坝坝 基多基多为为弱透水。因此，渗透弱透水。因此，渗透设计设计的主要目的在于防止渗透的主要目的在于防止渗透变变形，降低浸形，降低浸润线润线 和孔隙水和孔隙水压压力以提高力以提高坝坝坡的坡的稳稳定性。因此，定性。因此，设计设计采取的措施采取的措施为设为设置排水体，置排水体， 并并对贴对贴坡排水或棱体排水与网状排水坡排水或棱体排水与网状排水带带两个方案两个方案进进行比行比较较。 。 b.渗流渗流计计算算 （ （a） ）计计算方法算方法 渗流渗流计计算采用北京理正算采用北京理正软软件件设计设计研究院的渗流分析研究院的渗流分析软软件，件，该该程序采用程序采用 有限元数有限元数值值分析的方法分析的方法进进行行计计算。算。 （ （b）渗流）渗流计计算算 由于由于坝坝系所有工程均无泄洪系所有工程均无泄洪设设施，因此洪水来施，因此洪水来临临达最高水位达最高水位组组合，水合，水 位下降十分位下降十分缓缓慢，因此，不慢，因此，不计计算水位降落的算水位降落的组组合。只合。只计计算上游校核洪水位，算上游校核洪水位， 下游无水与上游下游无水与上游为为最高蓄水位，下游无水两种最高蓄水位，下游无水两种组组合。合。 其它其它计计算基本参数算基本参数为为： ：坝坝体渗透系数体渗透系数 k1=9.9510-5，土，土层坝层坝基基 k=9.9510-5，岩基按不透水，岩基按不透水计计。 。 c.渗透渗透稳稳定分析定分析 （ （a）渗透）渗透变变形形式形形式 由于由于坝坝体与体与坝坝基均基均为为粘性土，渗透粘性土，渗透变变形主要形主要为为流土，其流土，其坝坝脚下游抗流脚下游抗流 土渗透比降破坏土渗透比降破坏值值按下式按下式计计算。算。 i破 破=(gn-1)(1 n1) 式中：式中：gn下游表下游表层层土的比重；土的比重； nl土的孔隙率，采用土的孔隙率，采用 43； 计计算得算得 i破 破=0.99，抗流土安全系数 ，抗流土安全系数选为选为 2.0，故允，故允许许渗透坡降渗透坡降 i 允允=i破破 /2.0=0.48。 。 渗透渗透稳稳定分析定分析 上述渗流上述渗流计计算成果中各典型算成果中各典型坝坝排水及其下游坡脚后排水及其下游坡脚后坝坝基的渗透坡基的渗透坡 降降,两种两种计计算渗透坡降均小于其允算渗透坡降均小于其允许许的渗透坡降，的渗透坡降，说说明明坝坝体及下游渗流逸出体及下游渗流逸出 段不会段不会发发生流土等渗透生流土等渗透变变形。形。 e、土、土坝稳坝稳定定计计算算 a 计计算参数算参数 坝坝体体稳稳定定计计算算时时，根据，根据坝坝基和基和坝坝体的物理力学体的物理力学试验试验成果地成果地质质推荐推荐值值， ， 并参考国内外已建和在建工程并参考国内外已建和在建工程资资料料选选取参数，取参数，见见表表 8-3-10。 。 土土坝坝土料物理力学参数取土料物理力学参数取值值表表 表表8-3-10 抗剪抗剪强强度度 名名 称称 内摩擦角内摩擦角 ()凝聚力凝聚力 c(kpa) 湿密度湿密度 (kn/m3) 饱饱和密度和密度 (kn/m3) 均均质坝质坝体体 252019.4020 不透水基岩不透水基岩3550024.5025.90 b 计计算方法算方法 选择选择最大最大坝坝高断面高断面进进行分析行分析计计算，采用算，采用简简化化毕毕肖普法肖普法计计算算坝坝坡的坡的 稳稳定，定，计计算方法采用算方法采用 碾碾压压式土石式土石坝设计规坝设计规范范 sl294-2001d.2.1-1 式式 计计算：算： rmcvw ktgtgbctgbvw k /sin)( )/1/(1secsecsec)( 式中：式中：w土条重量；土条重量； q、 、v分分别为别为水平和垂直地震水平和垂直地震惯惯性力；性力； u作用于土条底面的孔隙作用于土条底面的孔隙压压力；力； 条条块块重力重力线线与通与通过过此条此条块块底面中点的半径底面中点的半径间间的的夹夹角；角； b土条土条宽宽度；度； c、 、 土条底面的有效土条底面的有效应应力抗剪力抗剪强强度指度指标标； ； m c水平地震水平地震惯惯性力性力对圆对圆心的力矩；心的力矩； r圆圆弧的半径。弧的半径。 计计算中浸算中浸润线润线的确定按渗流的确定按渗流计计算算结结果。地震果。地震设设防烈度按防烈度按度考度考虑虑。 。 c 设计设计工况工况 根据根据 碾碾压压式土石式土石坝设计规坝设计规范范 (sl294-2001)的的规规定定结结合本工程的具体合本工程的具体 情况，情况，计计算算稳稳定渗流期只定渗流期只对对各各坝坝最高蓄水位和校核洪水水位情况上、下游最高蓄水位和校核洪水水位情况上、下游 坝坝坡的坡的稳稳定性。定性。 （ （a）非正常运用上、下游）非正常运用上、下游坝坝坡。坡。 （ （b）正常运用遇地震上、下游）正常运用遇地震上、下游坝坝坡。坡。 根据根据规规范要求，并范要求，并结结合本次合本次设计设计防洪防洪坝坝系的系的实际实际情况，大情况，大坝结坝结构构稳稳定定 分析只分析只对对 2 个典型个典型坝坝核算。核算。 d、 、结论结论 土土坝坝坝坝坡抗滑坡抗滑稳稳定安全系数均定安全系数均满满足足规规范的要求，所范的要求，所选选剖面可作剖面可作为为 选选定的定的坝坝体剖面。体剖面。 f 坝坝体体结结构构 a 坝顶坝顶构造构造 考考虑虑当地缺乏石料，且当地缺乏石料，且坝坝系多地系多地处处偏僻，因此，偏僻，因此，坝顶坝顶路面路面结结构构为为 0.1m 厚的中粗砂厚的中粗砂垫层垫层上上铺铺 0.2m 厚的泥厚的泥结结碎石碾碎石碾实实。 。为为排除排除坝顶积坝顶积水，水， 按按规规范要求范要求坝顶坝顶向下游向下游倾倾斜，斜，倾倾斜坡度斜坡度为为 2。 b、 、护护坡坡 土土坝坝上游面上游面设设置置护护坡的作用是坡的作用是为为了防止波浪淘刷及水流冲了防止波浪淘刷及水流冲击击，下游，下游护护 坡的作用是防止雨水淘刷、干裂及鼠洞的破坏。根据坡的作用是防止雨水淘刷、干裂及鼠洞的破坏。根据规规范要求，本工程上游范要求，本工程上游 均采用干砌石均采用干砌石护护坡，下游采用植物坡，下游采用植物护护坡。坡。 （ （a）砌石粒径）砌石粒径 根据根据 碾碾压压式土石式土石坝设计规坝设计规范范 sl294-2001 附附录录 a 砌石砌石护护坡在最大局坡在最大局 部波浪部波浪压压力作用下所需的力作用下所需的换换算球形直径算球形直径 d 为为： ： d=0.85d50=1.018kt )2( 1 2 mm m wk 式中：式中：d石石块块的平均粒径的平均粒径(m)； ； k随坡率随坡率变变化的系数取化的系数取 1.4； ； 块块石密度石密度(t/m3)； ； k 水的密度水的密度(t/m3)； ； w hp累累积频积频率率为为 5的波高的波高(m)，取，取 hp=1.2m。 。 （ （b）干砌石厚度）干砌石厚度 当当 lm/hp15 时时 t=d k 67 . 1 采用以上公式采用以上公式计计算算结结果果见见表表 8-3-11 干砌石干砌石护护坡坡计计算表算表 表表8-3-11 项项目目 k m kt h hp d t 土土坝坝 1.0 2.1 3 1.4 o 9 1.2 o.26 o.35 由上表由上表计计算确定干砌石厚度算确定干砌石厚度为为 0.50m。 。 由于本工程上游水位下降由于本工程上游水位下降缓缓慢，因此，干砌石慢，因此，干砌石护护坡下不坡下不设设反反滤滤，而，而设设 150mm 的碎石的碎石垫层垫层。 。 c、 、坝坝体排水体排水设计设计 由于本工程工期短，特由于本工程工期短，特别别是只有短是只有短暂时间导暂时间导流有出路，施工初期要求流有出路，施工初期要求 尽快筑尽快筑坝拦坝拦蓄来水。因此，决定蓄来水。因此，决定坝坝内排水采用褥内排水采用褥垫垫排水以加快施工排水以加快施工进进度。度。 根据渗流根据渗流计计算，褥算，褥垫垫排水深入排水深入坝坝内内长长度，度，坝坝高高 25m 及以上及以上为为 50m， ， 小于小于 25m， ，为为 35m；将渗水排入下游坡脚排水沟。褥；将渗水排入下游坡脚排水沟。褥垫垫排水采用外包排水采用外包 做反做反滤滤的土工的土工织织物。物。 放水建筑物放水建筑物设计设计 a、建筑物、建筑物规规模模 各各坝坝均无排放水量要求，同均无排放水量要求，同样为样为了施工了施工简简便、快捷，均采用便、快捷，均采用坝坝下埋管，下埋管， 进进口采用斜卧管引水。埋管均采用管径口采用斜卧管引水。埋管均采用管径 200mm 的的铸铁铸铁管。管。过过流流计计算公式同算公式同 前，管径前，管径 200mm 正常管正常管 k=341.1l/s，根据各，根据各坝坝上游泄水最低水位等指上游泄水最低水位等指标标， ， 经计经计算，最小放水流量算，最小放水流量 qmin=0.0340.042m3/s。 。 b、布置与、布置与结结构构设计设计 放水建筑物主要由放水建筑物主要由进进水建筑物斜卧管与放水管水建筑物斜卧管与放水管组组成，成，为为施工施工简简便、快便、快 速，均采用管径速，均采用管径为为 200mm 的的铸铁铸铁管。放水管管。放水管为坝为坝下埋管，上游与斜卧管下埋管，上游与斜卧管 通通过过弯管直接弯管直接连连接，引水的斜卧管接，引水的斜卧管顺顺岸坡斜卧向上，每伸高岸坡斜卧向上，每伸高 1.2m 由三通管由三通管 分出一个分出一个进进水口，水口，进进水口由插板水口由插板闸门闸门手手动动启启闭闭。引水管下游出口。引水管下游出口设砼设砼井，兼井，兼 做消能与集水坑。放水管做消能与集水坑。放水管视视地地层层情况基情况基础设垫层础设垫层，同，同时时， ，坝坝下埋管部分隔下埋管部分隔 12m 设设截水截水环环。 。 抽水抽水泵泵站站设计设计 由于考由于考虑坝虑坝系的安全运行和系的安全运行和坝坝内水内水资资源的有效利用，在宝活兔源的有效利用，在宝活兔 5 号号坝坝 处设处设置抽水置抽水泵泵站，抽水站，抽水泵泵站的形式采用浮船式。站的形式采用浮船式。 a、抽水量的确定、抽水量的确定 根据水文根据水文计计算算结结果，宝活兔果，宝活兔 5 号号坝坝的的总库总库容容为为 43.50 万万 m3。 。 ， ，坝坝高高为为 22.00m；正常蓄水位；正常蓄水位时库时库容是容是 20.7 万万 m3，高程，高程为为 1 135.00 m； ；为为了保了保证证 5 号号 坝坝的正常运行和大的正常运行和大坝坝安全，在汛期前或汛期期安全，在汛期前或汛期期间间将水将水库库的水位降至正常蓄的水位降至正常蓄 水位，因此，在水位，因此，在 11 天内将天内将 22.8 万万 m3的的库库内存水排出或用于内存水排出或用于绿绿化和化和矿矿区除区除 尘尘。 。 b、水、水泵泵的确定的确定 根据以上确定的排水量，并考根据以上确定的排水量，并考虑绿虑绿化期的用水量，水化期的用水量，水泵泵的的选择选择既要考既要考 虑虑在在 11 天内排除天内排除 22.8 万万 m3的水，又要考的水，又要考虑绿虑绿化用水，因此，水化用水，因此，水泵泵的的选择选择 要大小搭配。本次要大小搭配。本次设计设计共配置共配置 3 台水台水泵泵，水，水泵泵的型号的型号为为 2 台台 200qj330 42/2 和和 1 台台 200qj23040/2。水。水泵泵 200qj23040/2 用于平用于平时时的的绿绿化用水化用水 和参与汛期的排水。和参与汛期的排水。 （ （5）工程淹没）工程淹没处处理及工程永久占地理及工程永久占地 规规划划设计设计依据依据 a、 、设计规设计规范范 a、 、 水水电电工程水工程水库库淹没淹没处处理理规规划划设计规设计规范范 dl/t 50641996； ； b、水利、水利电电力部水利水力部水利水电规电规划划设计设计院院 1986 年年 水利水水利水电电工程水工程水库库淹没淹没 实实物指物指标调查细则标调查细则(试试行行) ； ； c、魏家、魏家峁峁露天煤露天煤矿坝矿坝系工程区域系工程区域 1/10000 和和 1/5000 地形地形图图。 。 b、政策法、政策法规规 a、全国人大、全国人大 1998 年年 中中华华人民共和国土地管理法人民共和国土地管理法 ； ； b、国、国务务院院 1998 年年 中中华华人民共和国土地管理法人民共和国土地管理法实实施条例施条例 ； ； c、 、2000 年内蒙古自治区年内蒙古自治区实实施施 中中华华人民共和国土地管理法人民共和国土地管理法 办办法。法。 坝库坝库淹没影响范淹没影响范围围 a、 、坝库坝库淹没淹没处处理理设计设计洪水洪水标标准准 根据根据 水水电电工程水工程水库库淹没淹没处处理理规规划划设计规设计规范范 dl/t50641996 的有关的有关 规规定，定，结结合当地具体情况，各合当地具体情况，各项项淹没淹没实实物指物指标标采用的采用的设计设计洪水洪水标标准如下：准如下： a、人口、房屋及附属、人口、房屋及附属设设施按建施按建库库后后 10 年一遇洪水回水年一遇洪水回水线线确定淹没迁确定淹没迁 移移线线，同，同时时考考虑虑安全因素，当安全因素，当坝坝前段前段 10 年一遇回水位不到年一遇回水位不到 1.0m 时时，按高于，按高于 正常蓄水位正常蓄水位 1.0m 确定淹没迁移确定淹没迁移线线；当回水位高于；当回水位高于 1.0m 时时，按回水位确定，按回水位确定 其淹没迁移其淹没迁移线线。 。 b、耕地按建、耕地按建库库后后 5 年一遇洪水回水年一遇洪水回水线线确定淹没征用确定淹没征用线线，同，同时时考考虑虑安全安全 因素，当因素，当坝坝前段前段 5 年一遇回水位不到年一遇回水位不到 0 5m 时时，按高于正常蓄水位，按高于正常蓄水位 0 5m 确定淹没征用确定淹没征用线线；当回水位高于；当回水位高于 0 5m 时时，按回水位确定其淹没征用，按回水位确定其淹没征用线线。 。 c、林地、草地、荒地等均按正常蓄水位确定其淹没征用、林地、草地、荒地等均按正常蓄水位确定其淹没征用线线。 。 d、公路按、公路按 25 年一遇洪水回水年一遇洪水回水线线确定淹没迁移确定淹没迁移线线。 。 e、 、输电线输电线路按路按 30 年一遇洪水回水年一遇洪水回水线线确定淹没迁移确定淹没迁移线线。 。 不同淹没不同淹没对对象象设计设计洪水洪水标标准准 表表8-3-12 淹没淹没对对象象 洪水洪水标标准准 耕地、园地耕地、园地 p=20 林地、草地林地、草地 正常蓄水位正常蓄水位 农农村居民点、城村居民点、城镇镇 p=lo 专项设专项设施施 p=5 b、淹没影响范、淹没影响范围围 居民迁移居民迁移坝坝前段高于正常蓄水位前段高于正常蓄水位 1.0m， ， 10 年一遇洪水淹没年一遇洪水淹没线线；土地；土地 征用征用线坝线坝前段高于正常蓄水位前段高于正常蓄水位 0.5m 接接 5 年一遇洪水淹没年一遇洪水淹没线线。淹没影响范。淹没影响范 围为围为 3 6km2。 。 水水库库淹没淹没实实物指物指标标 a、 、实实物指物指标调查标调查的依据、内容和方法的依据、内容和方法 a、 、调查调查依据依据 水利水利电电力部水利水力部水利水电规电规划划设计设计院院 1986 年年 水利水水利水电电工程水工程水库库淹没淹没实实物物 指指标调查细则标调查细则(试试行行) b、 、调查调查内容内容 （ （a） ）农农村村调查调查：包括人口、房屋、土地、水利：包括人口、房屋、土地、水利设设施、施、农农副副业设业设施等；施等； （ （b）工）工业业企企业调查业调查：包括企：包括企业业的基本情况及效益、人口、房屋、的基本情况及效益、人口、房屋、设设施、施、设设 备备、占地等；、占地等； （ （c） ）专业项专业项目目调查调查：包括交通、：包括交通、电电力、力、电电信、广播信、广播电视电视、水利、水利设设施、文物古施、文物古 迹等。迹等。 c、 、调查调查方法方法 （ （a）人口）人口调查调查 对对淹没影响范淹没影响范围围内的人口，分内的人口，分农业农业、非、非农业农业人口，根据人口，根据镇镇政府提供的政府提供的 2002 年末年末统计资统计资料，逐村逐料，逐村逐户进户进行行调查调查登登记记，其，其调查调查登登记记的的标标准准为为： ： 甲、甲、库库区内在册的区内在册的农业农业和非和非农业农业人口，包括有人口，包括有户户籍的人口和无籍的人口和无户户籍的籍的 超超计计划出生的人口，定向招生划出生的人口，定向招生毕业毕业后回原籍的学生、民后回原籍的学生、民办办教教师师、 、户户口口临时转临时转 出的出的义务义务兵、中小学生、兵、中小学生、临时临时工、合同工、工、合同工、劳劳改改劳劳教人教人员员等；等； 乙、乙、户户口已迁出口已迁出库库区的人口，不区的人口，不计计入入库库区人口，在区人口，在库库区出生成区出生成长长或曾在或曾在 库库区立区立户户定居，水定居，水库调查时户库调查时户口关系在口关系在库库外的外的职职工、工、军军官、大中官、大中专专院校学生、院校学生、 留学生等，不留学生等，不计计入入库库区人口，如有房屋在区人口，如有房屋在库库区的，只区的，只计计入房屋等入房屋等实实物。物。 丙、房屋和零星果木丙、房屋和零星果木调查调查 房屋分房屋分砖砖混、混、砖砖木、土木木、土木 3 种种结结构，逐构，逐户调查户调查登登记记房屋的用途、房屋的用途、结结构和构和 尺寸，按尺寸，按 调查细则调查细则 的的规规定定计计算建筑面算建筑面积积。同。同时对时对房前屋后的零星果木分房前屋后的零星果木分 品种品种进进行清点。行清点。 丁、耕、园地丁、耕、园地调查调查 对对正常蓄水位以下的土地，使用正常蓄水位以下的土地，使用 l/10000 比例尺地形比例尺地形图图， ，调查调查确定各村确定各村 民民组组的耕地、园地和其他使用的土地；收集的耕地、园地和其他使用的土地；收集库库区区乡乡(镇镇)统计报统计报表表资资料，土地料，土地 详查资详查资料，耕地用土地料，耕地用土地详查资详查资料料进进行核行核对对。 。对对施工占地范施工占地范围围内的土地，根据内的土地，根据 施工施工总总体布置体布置图图，逐，逐块块量算各量算各类类土地面土地面积积，耕、园地面，耕、园地面积积以以标标准准亩进亩进行行计计算。算。 戍、林地戍、林地调查调查 林地分成林、幼林、林地分成林、幼林、经济经济林等，分林等，分类调查类调查其面其面积积。 。 已、已、专项设专项设施施调查调查 先由有关部先由有关部门门提供提供资资料，料，调查调查人人员员到到实实地地调查调查核核实实其等其等级级、 、规规格、格、长长度度 和主要参数等。和主要参数等。 b、 、实实物指物指标调查标调查的主要成果的主要成果 魏家魏家峁峁露天煤露天煤矿坝矿坝系防洪工程涉及三个自然村，系防洪工程涉及三个自然村，经调查经调查，截止到，截止到 2005 年年 11 月止，淹没影响月止，淹没影响实实物指物指标详见标详见内蒙水科院初内蒙水科院初设设。 。 工程占地工程占地 a、工程占地、工程占地实实物指物指标标 a、 、调查调查范范围围 （ （a）永久占地：包括修筑）永久占地：包括修筑拦拦河土河土坝坝等等组组成的枢成的枢纽纽水工建筑物群和运行管水工建筑物群和运行管 理区。理区。坝坝区范区范围为围为上游以上游以坝轴线坝轴线向上向上 150m，下游以，下游以坝坝脚脚线线向下向下 200m，大，大坝坝 两端以第一道分水岭两端以第一道分水岭为为界。在界。在该该范范围围内，施工内，施工场场地征地移民地征地移民实实物指物指标标的的调调 查查范范围围只包括只包括坝线坝线以下和以下和坝线坝线以上正常蓄水位以上的部分。以上正常蓄水位以上的部分。 （ （b） ）临时临时占地：包括土料占地：包括土料场场、堆、弃渣、堆、弃渣场场和砂石料加工和砂石料加工场场地，成品砂石料地，成品砂石料 运运输输公路等。公路等。 b、占地、占地实实物指物指标标 （ （a）永久占地）永久占地实实物指物指标标 坝坝址占地址占地 180 亩亩。 。 （ （b） ）临时临时占地占地 临时临时占地包括土料占地包括土料场场、砂石料、砂石料场场、弃渣、弃渣场场、道路等，建、道路等，建设设期占地期占地 1200 亩亩， ， 全部全部为为荒地。荒地。 宝宝东东支沟支沟坝坝系工程量表系工程量表 表表 8-3-13 土土坝坝工程量工程量 土方工程土方工程护护坡工程坡工程坝顶坝顶工程工程坝坝体排水工程体排水工程 清基和清基和坝坝肩削坡肩削坡筑筑坝坝土方填筑土方填筑上游上游护护坡坡下游下游护坝护坝 石方开石方开 挖挖 土方开土方开 挖挖 土料土料 场场取取 土土 矿矿区剥离区剥离 土土 干砌石干砌石 碎石碎石垫垫 层层 粗砂粗砂垫垫 层层 干砌干砌 石石 粗砂粗砂 垫层垫层 无无纺纺 布布 混凝混凝 土网土网 格量格量 孵孵砾砾 石量石量 干砌干砌 石石总总 量量 粗砂粗砂 垫层垫层 总总量量 坝顶坝顶 路路缘缘 c10 浆浆砌砌 石石 坝顶坝顶 泥泥结结 碎石碎石 路面路面 坝顶坝顶 粗砂粗砂 垫层垫层 坝坝 dsm 75up vc 排排 水管水管 排水排水 块块石石 粗砂粗砂 保保护护 层层 针针刺土刺土 工布工布 坝坝址址 名称名称 m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3 第第 1 处处堤堤 3314.81246.51246.5 第第 2 处处堤堤 1863.8616.7616.7 第第 3 处坝处坝 3859.515438.0128365.22860.61023.31023.328.328.3141.67.9728.5319.41447.0 第第 4 处坝处坝 3443.913775.769455.72730.9954.5954.523.9423.94119.76.65728.5319.41447 第第 5 处处堤堤 2275.8726.9726.9 合合计计 7303.429213.7197820.91304645684568 52.2452.24261.314.551457638.82894 宝宝东东支沟支沟坝坝系工程量表系工程量表 表表 8-3-14 附属工程附属工程 斜卧管斜卧管输输水管水管 dn200 球墨球墨铸铁铸铁土建工程土建工程dn200 球墨球墨铸铁铸铁土建工程土建工程 泄水井泄水井泵泵站工程（宝活兔站工程（宝活兔 5 号号坝坝） ） 水水泵泵管道工程管道工程 长长度度重量重量 井水井水 口附口附 件重件重 量量 进进水水 口拍口拍 门门数数 量量 c20 砼砼 土方土方 开挖开挖 土方土方 回填回填 长长 度度 重量重量 dn20 0 手手 动闸动闸 阀阀 c20 砼砼 石石 方方 开开 挖挖 土方土方 开挖开挖 土方土方 回填回填 浆浆 砌砌 石石 量量 土土 方方 开开 挖挖 土土 方方 回回 填填 水水泵泵型号型号 功功 率率 台台 数数 管管 径径 数量数量 坝坝 址址 名名 称称 mkgkg个个m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3 k w 台台mmm 第第 4 处处 坝坝 47.02958.5234.810.041.4234.8105.7112705615.08.341.533.27.64823 第第 5 处处 堤堤 300qj330-42/2 300qj230-40/2 63 37 2 1 5001500 图图 8-3-4 宝活兔支沟排洪系宝活兔支沟排洪系统统平面平面图图 三、投达三、投达产时产时期采掘期采掘场东场东部防排水部防排水 采掘采掘场场内有罐子沟内有罐子沟“排洪渠排洪渠”，下游，下游东东部部边边界，地界，地处处罐子沟（原河道）与罐子沟（原河道）与 宝活兔沟宝活兔沟汇汇交交处处，地，地势势低洼，接近河床低洼，接近河床标标高（高（1065 水平以下），同水平以下），同时时又在此又在此 设设置置 3 号号联络联络路，允路，允许许一般洪水通一般洪水通过过路面之下的管涵；一旦路面之下的管涵；一旦发发生大洪水，将生大洪水，将 漫漫过过三号路面（三号路面（1065 水平）。也允水平）。也允许该许该路堤冲路堤冲垮垮。采掘。采掘场东场东部部边边界必界必须设须设防，防， 防止淹没防止淹没矿矿坑。因此坑。因此东东部部边边界界设设 1071 水平防洪堤，并兼做路堤。水平防洪堤，并兼做路堤。 第四第四节节 坝坝系工程系工程 一、水文、气象一、水文、气象 1、流域概况、流域概况 罐子沟是黄河内蒙古境内右岸一罐子沟是黄河内蒙古境内右岸一级级支流，河流流向支流，河流流向为为西北向西北向东东偏南，偏南， 主沟全主沟全长长 25.6km，河道平均比降，河道平均比降为为 7.42，流域面，流域面积积 154.38km2。 。 罐子沟是煤田南、北区的分界河流，属季罐子沟是煤田南、北区的分界河流，属季节节性河流。年平均流量性河流。年平均流量 0.39m3/s，年，年迳迳流量流量 6.88mm3/a。 。 魏家魏