《金川尾矿库可研》word版.doc

目 录第一章 总论11.1 建设单位简介11.2 建设项目概况11.3 项目建设的必要性11.4 可研编制依据21.5 可研编制的原则及范围4第二章 区域环境与库区地质条件72.1 自然生态环境72.2 社会经济环境概况102.3 库区地质条件112.4筑坝材料122.5结论及建议13第三章 尾矿库库址选择153.1 尾矿库库址选择153.2 库址特点16第四章 尾矿库库容、等别及设计标准的确定254.1 尾矿相关基础资料254.2 尾矿库库容264.3 尾矿坝高度的确定294.4尾矿库设计等别324.5 尾矿库设计标准的确定32第五章 拟建尾矿库工程方案345.1 初期坝方案345.2后期堆积坝设计方案485.3排水及泄洪设计方案495.4 观测设施575.5尾矿输送及排放585.6 回水系统585.7 值班房及通讯、照明设施595.8 供配电方案605.9其他设计要求61第六章 尾矿库安全运行管理与环境保护626.1 环境保护626.2尾矿库维护管理656.3尾矿排放与筑坝656.4尾矿排放与筑坝676.5尾矿库防洪与排洪686.6尾矿库渡汛696.7排渗设施管理与渗流控制696.8抗震696.9建设单位安全生产管理职责706.10应急预案71第七章 投资估算737.1 主要设施及工程737.2编制依据737.3定额及指标737.4其它费用737.5费用估算737.6 资金来源75第八章 效益分析768.1 经济效益分析768.2 社会效益分析76第九章 结论及建议779.1 库址及尾矿库形式779.2 尾矿库的等别及标准779.3 尾矿库主要工程方案779.4 建议79附 件1、企业法人营业执照2、委托书序号图纸名称图纸编号1信阳浉河区红兵选矿厂尾矿库图纸目录012总平面布置图023初期坝断面图034尾矿坝横剖面图045排水沟断面图056导排盲沟平面图及断面图067导排盲沟断面图078排水涵洞断面图及配筋图089排水斜槽断面图及配筋图0910标高库容曲线图10III第一章 总论1.1 建设单位简介信阳市浉河区红兵选矿厂是一家民营企业，企业法人：张红兵。该尾矿库位于信阳市浉河区游河乡境内。建设选矿厂规模为500t/d，总投资为200万元。主要从事铁粉深加工精选，劳动定员15人。拟建选矿厂的生产工艺为筛分磨矿分级选别产品处理，最终产品为铁精粉，尾矿通过输送系统输送至尾矿库堆存，澄清水回收再利用。信阳市浉河区红兵选矿厂尾矿库为该公司选厂的配套安全生产设施，拟建尾矿库位于信阳市信阳市浉河区游河乡，尾矿库库址选择在选厂西南方方沟谷中。根据已选定的尾矿库库址分析，其尾矿库类型属山谷型尾矿库。设计该尾矿库初期坝坝高6m，堆积坝坝高10m.，总坝高16m，总库容16.8 万m3，尾矿库的最终等别为五等库，可为信阳市浉河区红兵选矿厂选矿厂服务3年。1.2 建设项目概况建设项目名称：信阳市浉河区红兵选矿厂尾矿库。建设地点：信阳市浉河区红兵选矿厂。建设单位：信阳市浉河区红兵选矿厂。工程性质：尾矿库工程为新建工程，是该公司规模为500t/d选矿厂的配套工程。1.3 项目建设的必要性尾矿库是金属非金属矿山选矿厂不可缺少的配套设施。是维持矿山生产的重要环保和安全设施。为保护环境、保护资源、节约用水、维持矿山安全生产，国家规定：环保和安全设施必须与主题工程同时设计、同时施工和同时投入使用。该企业的选矿厂正在建设中，建设规模为500t/d，建成投产后要排弃大量尾矿，为此需解决尾矿的堆存问题，必须建一座尾矿库以满足选厂建成投产后的生产排尾需要。1.4 可研编制依据1.4.1 法律、法规及有关规定（1）中华人民共和国安全生产法（2002.11.01）；（2）中华人民共和国矿山安全法（1993.5.01）；（3）中华人民共和国劳动法（1995.01.01）；（4）中华人民共和国环境保护法（1989.12.26）；（5）中华人民共和国水污染防治法（1996.05.01）；（6）中华人民共和国固体废物污染环境防治法（1996.04.01）；（7）中华人民共和国职业病防治法（2002.05.01）；（8）中华人民共和国水土保持法（1993.8）；（9）河南省安全生产条例；（10）非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法（国家局令第18号，2005.02.01）；（11）关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见（安监管协调字200456号）；（12）关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知（国发改投资20031346号）；（13）特种作业人员安全技术培训考核管理办法(1999年7月12日国家经贸委主任令第13号)；（14）关于生产经营单位主要负责人、安全生产管理人员及其他从业人员安全生产培训考核工作的意见（安监管人字2002123号）；（15）尾矿库安全监督管理规定（国家安监总局6号令，2006.06.01）；（16）安全生产许可证条例（国务院令第397号，2004.01.13）。1.4.2 技术标准（1）选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）；（2）尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）；（3）尾矿设施施工及验收规程（YS5418-95）；（4）冶金矿山尾矿设施管理规程（冶矿字第185号（90）；（5）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；（6）建筑地基基础设计规范（GB500072002）；（7）碾压式土石坝设计规范（SL2742001）；（8）碾压式土石坝施工规范（DL/T5129-2001）；（9）水工建筑物抗震设计规范（DL5073-2000）；（10）建筑抗震设计规范（GB500112001）； （11）水工混凝土结构设计规范(SL/T191-96)；（12）水工隧洞设计规范（SL2792002）；（13）防洪标准（GB50201-1994）；（14）污水综合排放标准（GB89781996）；（15）建筑设计防火规范（GB50016-2006）；（16）土工合成材料应用技术规范（GB5029098）；（17）生产过程安全卫生要求总则（GB12801-1991）；（18）企业职工伤亡事故分类（GB6441-1986）；（19）选矿安全规程（GB18182-2000）； （20）高处作业分级（GB3608-83）；（21）矿山安全标志（GB14161-1993）。1.4.3 技术资料（1）尾矿设施设计参考资料（冶金工业出版社）；（2）尾矿库安全技术与管理（田文旗、薛剑光主编，煤炭工业出版社，2006.8）；（3）河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院 1984年10月编制）。（4）河南省暴雨参数图集（河南省水文水资源局编制，2005.12）；1.4.4 项目委托书及基础资料（1）信阳市浉河区红兵选矿厂尾矿库可行性研究委托书；（2）信阳市浉河区红兵选矿厂尾矿库库区1/1000现状地形图；（3）信阳市浉河区红兵选矿厂尾矿库基本情况（栾川县金川铁选厂提供）；（4）当地水文、气象资料；（5）建设单位提供的尾矿工艺资料等有关资料；（6）设计人员在建设项目现场调查收集到的有关资料。1.5 可研编制的原则及范围根据建设单位设计委托书的要求和国家关于尾矿库设计及管理方面的相关法律、法规及标准，结合企业提供的资料和现场踏察情况，对企业委托范围内的尾矿库工程进行可行性研究。1.5.1编制原则按照尾矿库设计的有关规范及标准和企业提供的有关资料，结合现场踏察的实际情况，在确保尾矿库安全的前提下充分利用沟内地形和筑坝材料，在满足生产需要的同时，以尽量节省投资为原则。充分体现工程与环境协调统一，适应可持续发展原则。（1）认真执行国家的有关法律、法规和标准；（2）坚持“安全第一，预防为主”的方针和关于建设项目“三同时”的规定；（3）认真贯彻环境保护法，保护环境，消除污染；（4）认真贯彻土地法、森林法、水资源法，少占农田和林地，节约用水，保护水资源；（5）从实际出发，因地制宜，就地取材，节省投资；（6）易于施工，管理维护方便，易于操作；（7）可研方案技术可行，经济合理，安全可靠，积极采用先进而实用的新工艺、新技术和新材料。1.5.2编制范围根据信阳市浉河区红兵选矿厂选厂可行性研究委托书的要求和国家对尾矿库设计及管理的相关法律、法规以及设计标准，结合工程组现场踏勘和甲方提供的各种基础资料，我院对该公司所属的栾川县金川尾矿库工程设施进行工程设计。本可行性研究报告对拟建的尾矿库工程项目的设计和建设依据、建设条件及必要性进行了论述，设计内容包括尾矿库库址选择、尾矿库初期坝方案比较、尾矿库堆积坝、排水及排洪设施方案比较、排渗设施等工程设施的设计；初期坝、堆积坝渗流稳定分析和初期坝稳定性计算；尾矿坝堆筑工艺、尾矿输送、回水；尾矿库安全运行管理等。尾矿砂泵站及回水泵房的选择与建设，受设计阶段的限制，暂不考虑，在下一步初步设计时做详细设计。满足甲方提出的排尾量堆存及尾矿库安全管理和环保等要求，并为本工程项目的实施提供了可靠的、科学的设计依据。第二章 区域环境与库区地质条件2.1 自然生态环境2.1.1地理位置与交通铁选厂生产规模为500t/d，选矿工艺为磁选法。拟建尾矿库位于位置在信阳市浉河区红兵选矿厂内，尾矿库库址选择选择在距选厂60米的山谷内，为一山谷型尾矿库。东距信阳27km，西北距游河乡19km。矿区南距312国道1km，有砂石公路和柏油尾矿库区域位置见图2-1。图2-1 尾矿库区域位置图2.1.2地形地貌场地位于信阳市浉河区红兵选矿厂周围农田内，其坝肩位置基本平坦，最高点孔口高程 80.00m，最低点孔口高程79.68m，最大孔口相对高差0.32m，（高程以JK4孔口为基准点，假设高程80.00m）。拟建坝址场区地貌单元为垄岗坡地。周边为丘陵坡地，间布河谷地貌。初期坝坝址位于选矿厂正北方向附近。沟谷断面上游呈“V”型，沟谷利用长度约300 m，利用主沟纵坡降为5。2.1.3水文气象库区地形属低山丘陵区，一般地势低缓。本区属淮河水系。本区属大陆性温带气候，四季分明， 由当地气象站提供的气象资料：多年平均气温15.1，其中，一月气温最低，平均1.6，最低温度-12。七月气温最高，平均27.7最高温度40.4。信阳日照充足，年均1900-2100小时，年平均降雨量为1134.7mm，日平均降水量H24=125mm，暴雨递减指数n1=0.50，n2=0.65，无霜期长，平均220-230天；降雨丰沛，年均降雨量900-1400mm，空气湿润，相对湿度年均77%。信阳四季分明，各具特色。春季天气多变，阴雨连绵，季降水日数多于夏季，降雨量达250-380mm，占全年降水量的26-30%，夏季高温高湿气候明显，光照充足，降水量多，暴雨常现，降水量400-600mm，占全年的42-46%。秋季凉爽，天气多晴，降水顿减，季均降水量170-270mm，占全年的18-20%。冬季气候干冷，降水量少，约80-110mm，占全年的10%；冬季在四季中历时最长（130天左右），但寒冷期短，日平均气温低于0的日数年平均30天左右。尾矿库区地表水流季节性变化明显，所在沟内平时无溪流，流水浸蚀较弱。2.1.4土壤植被项目区所在地为中山丘陵、石山混合区域，区域地势较高，地表淋溶作用强盛，可溶性盐类基本淋失，形成了微酸性的棕壤和山地褐土。区临深山沟谷地，土地肥力一般。项目区地处我国南北地理分界线北侧，也是黄河、长江两大水系的分水岭，气候温寒湿润，自然环境复杂，为各科植物种类繁衍生长提供了良好的生长场所。本区域不但是南北植物成分的交汇处，而且还有西南、华北、西北、东北的一些植物成分散生，所以本区植物种类相当丰富，全县有植物约422科，1936种。其中乔、灌木及木质藤本植物87科280种，草本植物40科158种，栽培植物26科86种，药用植物269科1402种。根据不同的海拔分布着五个不同的植物群落种类。区域生态环境较好，植物旺盛。项目所在沟谷两侧山坡植被茂密，乔灌木相间而生，植被覆盖率达85以上，乔木主要有针叶松、桦栎树、杨树、栗子树、刺槐等；灌木主要有荆条、鼠李、酸枣刺等；草类主要有野菊花、羊胡子草、猪耳朵草、猫耳朵草、狗尾巴草、黄、白蒿等；农作物主要以小麦、玉米为主，间种红薯、豆类和谷类作物。2.2 社会经济环境概况资源丰富，主要矿产资源有石灰石、蛇纹石、铁矿石、花岗岩、河沙等。蛇纹石储量达3000万立方米，居全省第一位，主要分布在卧虎村，铁矿石储量达150万吨，主要分布在乔庙村，石灰石、石英石、花岗岩主要分布在东部、南部山区一带，淮河、游河及白沙河河沙储量大，沙粒粗细适中，含泥量低，是优质的建筑原材料；全乡现有非煤矿山企业23家，大型沙场6个，年经济效益达200余万元；旅游资源有祝佛寺、大尖山景点，祝佛寺原名盘山寺，俗称摩佛寺，是信阳四大名刹之一，位于淮河与游河的交汇处，始建于公元19902000年间，久负盛名，祝佛寺依山傍水，自然环境得天独厚，现香火旺盛；大尖山景点自然风景条件良好，在群山之中异峰突起，林木葱郁，景色壮丽，传说是八仙修炼之处，是有待于开发的旅游景点。2.3 库区地质条件2.3.1工程地质拟建尾矿库区内无大的断裂通过，岩石结构稳固。库区具有良好的工程地质条件，较多地段基岩大面积出露，部分地段的主要为碎石土、变质岩等残坡积层覆盖，经过清基处理即可达到设计施工要求。经实际工程地质调查，库区内未发现新近活动断裂，未发现溶洞发育，库区内无坍塌、崩裂、滑坡、泥石流、采空区等不良地质构造。2.3.2水文地质拟建场区地下水主要为种植土中的上层滞水、粘性土中的孔隙水及基岩中的少量裂隙水，施工后测得混合静止水位为1.30-1.70m，水位标高94.00-94.20m，根据对附近拟建场地地下水水质资料的分析，该拟建坝址区地下水对钢筋混凝土结构具微腐蚀性。2.3.3地震效应及冻土深度2.3.3.1地震基本烈度根据勘察资料，按照建筑抗震设计规范（50011-2010）表4.1.3及表4.1.6判定：场地土类型属中软场地土，场地类别为类。根据建筑抗震设计规范（GB500112010）表4.1.1，判定该建筑场地为对建筑物抗震不利地段。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）附录A的有关规定，拟建场地的抗震设防烈度为度，设计基本加速度值为0.05g，设计分组为第一组，设计特征周期为0.35s。2.3.3.2场地土类型和建筑场地类别根据勘察资料，按照建筑抗震设计规范（50011-2010）表4.1.3及表4.1.6判定：场地土类型属中软场地土，场地类别为类。2.3.2.3场地冻土深度根据中国季节性冻深标准冻深线图，拟建库区标准冻深小于60cm。2.4筑坝材料2.4.1石料拟建尾矿库为堆石坝，筑坝石料应为一般坚硬的花岗岩、安山岩、正长岩、辉长岩、闪长岩、斑岩、辉绿岩、石英岩、硅质灰岩、密度大的灰岩等。库区范围内存在丰富的质地较好的岩石，强度高、致密、块状，为抗侵蚀、耐风化坚硬岩石，软化系数大于0.85，为较理想的筑坝石材。筑坝石料开采场地的选取，一般应考虑就地取材，既增大库容，运输又方便，同时以考虑开采场地对尾矿库的安全不构成威胁为准。 石料的极限抗压强度一般要求不小于400kg/cm2；石料的块度原则上介于200550mm，堆石中小于20mm颗粒含量不大于5%；堆石孔隙率为n35%；软化系数不低于0.80.9；莫氏硬度不低于3。筑坝石料坚硬，开挖困难，需爆破开挖，爆破后为块状，使用前须进行筛选，以确保级配效果。石料制取和运输过程中受场地限制，开采施工时应注意安全。有关石料开采技术条件为：1、开采是采用定向爆破法，爆破安全距离应大于400m。2、开采时采用阶梯式开采，每一阶梯深度5m，阶梯高度15m，最终边坡坡度容许值（高宽比）1：0.35。2.4.2卵石、砂料尾矿库坝址附近有卵石和砂料分布，可以满足本工程建设使用。2.5结论及建议1）库区属中低山地貌，沟谷多呈近南北展布，沟谷呈v字形，两岸谷坡陡立，植被茂密。2）筑坝材料在制取和施工时，应进行现场石料质量的检验和测定。以防止不符合要求的石料用于工程。3）本区地下水类别主要为裂隙水和松散地层的裂隙性潜水。水质分析试验可知，本区地下水对砼无腐蚀性，对钢筋无腐蚀性。4）该区的抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度值为0.05g，动反应谱特征周期值为0.35s。本场地属类建筑场地。5）施工前，应清除坝址区及筑坝材料地表植被和表层覆盖物。6）尾矿库建成后注意坝下渗漏对坝址下游地下水及周围环境产生的影响。建议甲方在坝体下游采取地下水长期监测工作7）施工时，地质若有异常情况，建议建设单位会同设计单位、勘察单位、监理单位、施工单位进行必要的施工验槽，发现问题应及时解决。第三章 尾矿库库址选择3.1 尾矿库库址选择3.1.1 库址选择的原则尾矿库库址的选择是尾矿库设计的强制性约束条件，选址位置必须具有良好的地形、地质、工程条件。设计时一般须选择多个库址，进行技术经济比较予以确定。根据尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）的第5.2.1条之规定，在选择尾矿库时应综合考虑下列原则：a）不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区的上游；b）不应位于全国和省重点保护名胜古迹的上游；c）应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；d）不宜位于有开采价值的矿床上面；e）汇水面积小，有足够的库容和初、中期库长。3.1.2 库址的选择经过企业相关人员和设计研究人员的多处寻找和方案论证，最后确定尾矿库选址在信阳市浉河区红兵选矿附近的沟谷。经过对建设项目现场进行踏察，并结合比例1：2000库区地形图对拟建尾矿库库址描述如下：拟建尾矿库位于位置在信阳市浉河区游河乡宏彬选矿厂内，尾矿库库址选择在成品库西南方向60m的沟谷中。拟建坝址场区地貌单元为垄岗坡地。及周边为丘陵坡地，间布河谷地貌。初期坝坝址位于选矿厂正北方向附近。沟谷断面上游呈“V”型，沟谷利用长度约167 m，利用主沟纵坡降为4.5。根据已选定的尾矿库库址分析，其尾矿库类型属于山谷型尾矿库。该库址不占农田，不搬迁居民，不压矿，远离名胜古迹，尾矿输送距离短。符合尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）的有关要求。经综合比较，推荐半沟为拟建尾矿库库址。3.2 库址特点该尾矿库库区无乱采、滥挖现象，也未发现坍塌、滑坡、泥石流等现象。库区植被茂密，两岸山体稳定，发生滑坡的可能性很小。库区上游三面环山，植被发育，沟内没有居民住户。库区及其附近无重点文物保护点和风景名胜区。该尾矿库属于山谷型尾矿库，采用一面筑坝，三面环山。1）拟建尾矿库与选厂距离较近，尾矿输送需采用压力输送方式；2）初期坝坝址处沟谷较窄，初期坝建设费用相对较低；3）汇水面积较小；4）沟口较窄，需建较高的初期坝，才能满足初期库容要求；5）沟底坡降较缓，调洪库容较大，排洪构筑物工程量较小；6）沟底坡降缓，容易形成规模库容；7）库区内沟谷较宽，尾矿堆积上升速率较慢，有利于坝体稳定。14第四章 尾矿库库容、等别及设计标准的确定4.1 尾矿相关基础资料4.1.1尾矿相关指标该公司拟建的选厂生产规模为500t/d，生产工艺为筛分磨矿分级选别产品处理，最终产品为铁精矿，废弃尾矿输送至尾矿库澄清、堆存。选矿方法为浮选和磁选，相关资料如下：1）选厂生产规模：500t/d；（2）磨矿细度：-200目占70%；（3）排尾浓度：2030%；（4）尾矿干容重：1.65t/m3；（5）尾矿产率：尾矿平均产率46.8 %；（6）选厂服务年限：3年；（7）工作制度：200天/年；（8）年排尾量：4.68万t；（9）服务年限内排尾总量为：34.68=14.04万t，为8.5万m。4.1.2尾矿的物理力学性质尾矿矿浆浓度2030，细度-200目占70，尾矿松散系数1.64，真比重2.7t/m3，干容重1.65 t/m3。委托方没有提供尾矿方面其他相关更详细资料，参照相关标准和实地勘察情况，确定其尾矿特性如下：（1）沉积特性：尾矿输送到尾矿库内，坝前分散放矿，易于沉降的粗砂在坝前沉降、固结，以后按粒度分布在澄清区内各粒级依次逐渐沉淀，尾矿的沉降速度快。（2）渗透特性：尾矿渗透性与其颗粒大小有关，坝前的粗砂具有较好的渗透性，在坝前快速沉淀，保护坝体，矿泥的渗透系数大致在310-4110-6cm/s之间。（3）压缩特性：尾矿的压缩特性与尾矿粒度、干容重和孔隙比有关，粒度和干容重越大，压缩系数越小；孔隙比越大，压缩系数越大。尾矿的压缩系数一般在0.0280.010之间。（4）固结性：该尾矿为磁选铁精矿后的尾矿，性质比较简单，固结性好。（5）侧压力：尾矿侧压力系数在0.350.45之间。（6）抗剪强度：尾矿抗剪特性主要取决于粒度的大小，其次取决于干容重和孔隙比。坝前均匀分散放矿可有效提高尾矿冲积坝的抗剪强度。3.2尾矿库库址确定及周边环境4.1.3 尾砂冲积坡度计算计算为：i=0.1C1/3(d50VB/Q)1/6式中：i尾砂平均冲积坡度； d50尾砂中值粒径，0.074mm； C矿将稠度（固液比），0.23； V尾矿不冲流速，一般取0.150.3m/s；取0.2m B冲击宽度（可取放矿宽度），10m；Q矿浆流量，0.05m3/s； 经计算，i=0.0332%，取i=3%因此该尾矿库冲积平均坡度取3%。4.1.4尾矿澄清距离计算在尾矿水力冲积过程中，细粒尾矿需在水中停留一定时间沉淀而澄清尾矿水，其澄清距离计算如下：L= L1+ L2L1= h2/iL2= h1Q/(h2nau)式中：L达到澄清距离时的水面宽度，m；Q矿浆流量，0.005m3/s;L1尾矿开始沉降时的水面宽度，m；L2颗粒沉降澄清距离，m；h1颗粒静水沉降深度，查表得0.8m；h2矿浆流动平均深度，查表得0.8m；n放矿支管个数,3个；a支管间距，10m；u沉降速度，710-5m/s；（u取值计算如下：首先判别所属流态， 当时，属层流区， 式中：g固体颗粒密度，1.65t/m；v清水运动粘滞系数，1.0110-6/s；计算得流态粒径为8.410-5m ，设计中尾矿细度取需截流的最小粒径为510-6m，小于判断层流流态粒径8.410-5m，所以沉降速度按层流计算，选用： =610-6 m/s）i尾矿面坡度，3%。经计算L1=27.0m L2=27.0mL=54.0m取55.0m。4.2 尾矿库库容4.2.1 所需库容（1）所需库容计算，根据企业提供的资料，尾矿库库容应满足选厂服务年限3年内总排尾量14.04万t的要求，其所需库容计算公式如下：V=WN /（dz）式中：V所需尾矿库的总库容，m3；W每年选矿厂排出的尾矿量，4.68万t/a；d尾矿平均堆积干容重，1.65t/m3；N选矿厂设计生产年限，3年；z尾矿库的终期库容利用系数，取0.6。经计算：V=14.04/(0.61.65)=14.18万m3服务年限内排尾所需库容为14.18万m3。（2）库容计算该尾矿库为山谷型尾矿库，终期库容利用系数取0.6。根据委托资料，由企业提供的1/1000的现状地形图上，初步绘出初期坝和后期坝的坝坡，用图解求积法求出各封闭等高线的面积及容积详见表4-1。表4-1 几何库容计算结果表标高（m）面积（m2）相邻等高线面积平均值（m2）相邻两等高线高差（m）相邻两等高线间的容积（m3）累加库容（m3）有效库容（m3）9414912549250980096360750983058.8466029320985713144188650.8761421521810095152963617781.610284.522256910211054522053132312011.5224023104129697622845736.813861.52277141061474510444262665.215526231043108162981354858129116455.523291111016613168396101037.6所以，当尾矿库堆积标高达到110m时，尾矿库形成的总库容为16.8万m3，即可以满足选厂生产3年服务年限内排尾14.18万m的要求。尾矿库达到服务年限后，若选厂增加服务年限，应进行扩容设计后，尾矿库可继续向上堆筑；或重新选库址，进行尾矿库设计。4.3 尾矿坝高度的确定4.3.1初期坝高的确定依据选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）第3.1.3条之规定，初期坝坝高的确定应满足下列要求：（1）满足选厂0.5年以上的排尾要求。（2）满足回水蓄水水深，调洪水深安全超高的要求。（3）满足尾矿水澄清距离要求。（4）满足坝前形成干滩距离的要求。根据前述几何库容计算结果，结合现场地形，当标高为100m时，几何库容为3万m3，有效库容为1.8万m3，经计算可满足0.5年的排尾量。因此，初期坝高度为6m。初期坝高度，按五等库防洪标准计算。验算如下：1）、设计初期坝坝顶标高为100m，其尾矿水控制水位设计标高为98m，其高差2m。设计回水蓄水水深为1.0m，在保证最高洪水位时最小干滩长度40m前提下，安全超高0.4m，则留有1m可作为调洪水深，根据调洪计算所需调洪水深0.7m55m，符合设计计算的澄清距离要求。3）、实际安全超高2m，干滩面形成3%坡度，则最高洪水位时干滩长度为66m40m（初期时尾矿库等别为五等），满足设计计算的最小干滩长度要求；初期坝顶标高设于100m，满足以上条件，故设计确定初期坝顶标高为6m。初期坝坝顶标高为100m，能够满足以上条件，故确定初期坝顶标高为100m，初期坝轴线处坝底标高为94m，坝高为6m合理。4.3.2 尾砂堆积坝高的确定最终堆积坝坝顶高度依据地形特点，在同时满足最小干滩长度和最小安全超高、调洪水深和调洪库容、澄清水深和澄清距离等条件来确定。通过尾矿库平面布置地形图和尾矿库库容面积曲线图，查得最终堆积坝坝顶标高110m，几何库容为10.1万m3，已大于服务年限所需的库容。故本次可研方案依据地形特点和库容曲线图，确定最终堆积坝顶标高为110m，总坝高16m，几何库容为10.1万m3，尾矿库可满足选厂3年的排尾需要。尾矿堆积坝高度按五等库标准验算如下：1）、设计堆积坝坝顶标高为110m，其尾矿水控制水位设计标高为108m，其高差2m。设计回水蓄水水深为1m，在保证最高洪水位时最小干滩长度40m前提下，安全超高0.4m，则留有1.3m可作为调洪水深，根据调洪计算所需调洪水深0.8m55m，符合设计计算的澄清距离要求。3）、实际安全超高2m，干滩面形成3%坡度，则最高洪水位时干滩长度为66m40m（尾矿库等别为五等），满足设计计算的最小干滩长度要求；最终堆积坝坝顶标高定为110m时，满足以上条件，故确定最终堆积坝坝顶标高为110m，堆积坝坝高10m，总坝高16m。几何库容为10.1万m3。4.4尾矿库设计等别根据选矿厂尾矿设施设计规范和尾矿库安全技术规程规定的尾矿库等别划分标准确定该尾矿库等别，尾矿库等别划分标准见表4-2。表4-2 尾矿库等别划分标准表 等 别全库容V（万m3）坝高H（m）一二等库具备提高等别条件者二三四五V100001000V10000100V1000V100H10060H10030H60H30注：全库容与坝高两者等差为一等时以高者为准，当等差大于一等时按高者降低一等。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，其设计等别提高一等。将上述确定的尾矿库总库容、坝高等参数与划分标准进行对照，尾矿库等别的确定除与总坝高和总库容有关外，还与尾矿库一旦失事影响下游居民和设施程度有关。尾矿库初期坝高为6.00m，全库容为3万m3；终期坝高110m，总库容为16.8万m3。对照尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）对尾矿库等别的划分标准可知，尾矿库使用初期和终期等别为五等库。4.5 尾矿库设计标准的确定根据选矿厂尾矿设施设计规范和尾矿库安全技术规程的规定和标准确定尾矿库设计标准，尾矿库按等别划分的有关标准见表4-3。表4-3 尾矿库相关标准尾矿库等别一二三四五最小安全超高m1.51.00.70.50.4最小干滩长度m150100705040主要构筑物等级12345防洪标准设计1002005010030502030校核10002000500100020050010020050100坝坡稳定系数正常运行1.31.251.21.151.15洪水运行1.21.151.11.051.05特珠运行1.11.051.051.01.0本次可研方案确定该尾矿库等别为五等尾矿库。尾矿库总坝高16m，总库容为16.8万m3，服务年限3年，所以根据上述标准综合确定该尾矿库的主要构筑物等级为五级。防洪标准初期按洪水频率为1%（100年一遇洪水重现期）设防。尾矿库使用中、后期防洪标准为100年一遇，即洪水频率为1%。尾矿库最小干滩长度40m且安全超高不小于0.4m。五级尾矿坝抗滑稳定最小安全系数在正常运行条件下（正常库水位）K1.15，洪水运行（最高洪水位）K1.05，特殊运行K1.0。该区地震基本烈度为度区，地震加速度值为0.05g。第五章 拟建尾矿库工程方案5.1 初期坝方案5.1.1初期坝坝型比选在岩基上筑坝，按筑坝材料可能选择的坝型有：土石坝，混凝土坝，浆砌石坝；按结构形式可能选择的坝型有：重力坝及拱坝。由于混凝土坝造价高，施工条件复杂，故设计不采用混凝土坝。浆砌石重力坝与浆砌石拱坝相比较，重力坝由受力条件导致断面结构尺寸远大于浆砌石拱坝，因此导致整体工程量大，不予考虑浆砌石重力坝。而浆砌石拱坝受力条件好，超载能力强，断面结构尺寸小，整体工程量小，同时坝轴线处岩石裸露，两岸基本对称，基岩比较均匀、坚固完整、有足够的强度、岸坡稳定，没有大断裂等条件均有利于拱坝布置。故本次设计推荐使用堆石坝或浆砌石拱坝。下面对堆石坝和浆砌石拱坝两种坝型的可行性进行分析比较：堆石坝、拱坝两种坝型所要求的地形地质条件和各自的优缺点如下：堆石坝主要优点是可以就地就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量，对坝基工程地质条件要求不高，当质量较好的石料数量不足时，也可采用一部分较差的砂石料来筑坝。即将质量较好的石料铺筑在坝体底部及上游坡一侧（浸水饱和部位），而将质量较差的砂石料铺筑在坝体的次要部位。能适应各种不同的地形、地质和气候条件，排渗效果好，能有效降低后期坝的浸润线，对后期坝的稳定有利，施工简便。缺点是堆石坝所需的工程量大，且对于防渗材料的选择，造价相对较高。拱坝是固定接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，并不全靠坝体自重来维持。由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构，拱内弯矩较小，应力分布较为均匀，有利于发挥材料的强度。拱的作用利用得愈充分，材料抗压强度高的特点就愈能充分发挥，从而坝体厚度可以减薄，节省工程量。缺点是：拱坝对地形地质条件要求比较高，施工难度较大，对坝体施工材料要求较高，且不利于尾矿坝的排渗。该尾矿库下游岸坡相对较小，不适合修建拱坝。经过以上分析确定金川尾矿库初期坝坝型采用碾压式透水堆石坝。5.1.2初期坝设计初期坝坝型采用碾压式透水堆石坝，坝高6m，标高94m100m，坝顶宽4m。为排除雨水，坝顶面向外坡倾斜，坡度采用2%。在初期坝坝顶外侧设置一条横向排水沟，矩形断面，断面尺寸BH=0.50.3m。上游坡比1：2，下游坡比采用1：2，坝底宽28m，坝轴线长76m。初期坝上游坡面采用600g/m2无纺针刺纯涤纶土工布做反滤层，因停留在坝前的颗粒极易堵塞土工布的孔径，因此在土工布的上面应设反滤保护措施。采用2080mm砂卵石保护层，其厚度为200300mm，且应避免土工布受到尾矿压力而被堆石体顶破或撕裂，在土工布下面（即堆石体上面），要铺设200300mm厚的砂卵石找平层。坝体在堆筑过程中应每隔0.5m进行分层碾压，碾压方向沿着坝轴线进行。初期坝底部排渗：底部采用排渗盲沟的型式排渗，沟内设排渗管。初期坝底部的排渗盲沟沿沟底开挖，断面尺寸为BH=0.60.6m。排渗管采用150mm的软式透水管，排渗管埋设在排渗盲沟内，周围用2050mm的卵石充填，沟的四壁铺设400g/m2的土工布做为反滤层。为了避免雨水冲刷等水流的破坏作用，防止钻地动物打洞造穴，必须设置上、下游面及坝顶面护坡，护坡采用干砌石护坡。要求将块石错缝竖砌，紧靠密实，塞垫稳固，大块封边，表面平整，砌石下设垫层。护坡范围自坝顶至坝坡底。初期坝基础以及坝与两边山体接头处的基础处理：尾矿坝坝基开挖施工时，应挖去含耕植土及腐植土、微风化岩层，坝基采用500mm碎石混凝土结构铺设，以粘土层为持力层。与两侧山体交接处应除去两侧山坡上的杂草、树木、耕植土以及风化层等，坝体直接与山体基岩接触。在开挖过程中要注意支护好坑壁，要保证坑壁的安全坡度；雨季施工时要提前施工临时导流渠，按有关规范要求进行施工，确保雨季施工安全。在两坝肩设置坝肩排水沟，与初期坝坝前排水沟相连。坝肩排水沟采用矩形断面，断面尺寸为BH=0.60.6m，坝前排水沟采用梯形断面，尺寸为BH=（0.61.2）0.6m，梯形斜边比为1：0.5。初期坝坝肩排水沟采用块石浆砌，坝前排水沟采用厚为300mm的块石浆砌。排水沟下面铺设100mm厚的砾石或碎石垫层，石料用50号水泥砂浆砌筑。随着尾矿的堆积、堆积坝的形成，坝肩排水沟沿坝体两侧向上延伸。初期坝基础以及坝与两边山体接头处的基础处理：尾矿坝坝基开挖施工时，应挖去含耕植土及腐植土、微风化岩层，坝基采用500mm碎石混凝土结构铺设，以粘土层为持力层。与两侧山体交接处应除去两侧山坡上的杂草、树木、耕植土以及风化层等，坝体直接与山体基岩接触。在开挖过程中要注意支护好坑壁，要保证坑壁的安全坡度；雨季施工时要提前施工临时导流渠，按有关规范要求进行施工，确保雨季施工安全。 5.1.3初期坝的渗流稳定性计算分析尾矿库正常水位4m，最高洪水位4.7m（水位高度采用相对高度，参照标高为坝底标高94m，最高洪水位的确定主要考虑地震涌浪高度、坝顶沉降超高、规范规定的最小安全超高等）。本设计采用北京理正软件设计研究院理正渗流分析软件进行计算。（一）计算坝体浸润线的位置（正常水位4m） 计算条件见表5-1-1表5-1-1 计算条件表坝顶宽度 (m)坝顶高度 (m)内坡比1: m1外坡比1: m2坝身渗透系数k(m/d)上游水位h1(m)下游水位h2(m)4.006225040.00排水棱体高度（m）排水棱体顶部宽度（m）排水棱体临水坡坡率(1:m)112中间计算结果见表5-1-2表5-1-2 中间计算结果表L(m)L(m)浸润线计算公式原点(m)浸润线起点x坐标(m)浸润线终点x坐标(m)16.0001.624.0008.00024.878最终计算结果见表7-5-3表5-1-3 最终计算结果表下游出逸点高度h0(m)单位宽度渗流量q(m3/d.m)0.86422.576计算结果及分析如下：计算结果及分析如下：给出了设计工程渗流浸润线的计算结果。图5-1-1 浸润线位置示意图（正常水位）浸润线部分计算结果表X(m) Y(m) 9.600 3.634 11.200 3.438 12.800 3.230 14.400 3.008 16.000 2.768 17.600 2.505 19.200 2.212 20.800 1.873 22.400 1.458 24.000 0.864 24.176 0.772 24.351 0.667 24.527 0.543 24.703 0.38124.878 0.000由以上计算简图和计算数据可知，坝体浸润线位置较低（相对于坝体总高度），各断面坝轴线处浸润线高程不等，渗流量较小，尾矿库排渗设施可满足尾矿库坝体的排渗要求。（二）计算坝体浸润线的位置（洪水水位4.7m）计算模型的选取：尾矿库最高洪水位4.7m。尾矿坝由尾矿库初期坝和后期堆积子坝组成，坝内排渗管可看做为尾矿坝的排水褥垫。内坡尾砂滩面坡比为3%。计算条件见表5-1-4表7-5-4 计算条件表坝顶宽度 (m)坝顶高度 (m)内坡比1: m1外坡比1: m2坝身渗透系数k(m/d)上游水位h1(m)下游水位h2(m)4.00622504.60.00排水棱体高度（m）排水棱体顶部宽度（m）排水棱体临水坡坡率(1:m)112中间计算结果见表5-1-55-1-5中间计算结果表L(m)L(m)浸润线计算公式原点(m)浸润线起点x坐标(m)浸润线终点x坐标(m)14.6001.88024.0009.40025.305最终计算结果见表5-1-6表5-1-6 最终计算结果表下游出逸点高度h0(m)单位宽度渗流量q(m3/d.m)1.41733.074计算结果及分析如下：给出了设计工程渗流浸润线的计算结果。图7-5-2 浸润线位置示意图（洪水水位）浸润线部分计算结果：X(m) Y(m) 10.860 4.233 12.320 4.013 13.780 3.780 15.240 3.532 16.700 3.265 18.160 2.974 19.620 2.652 21.080 2.285 22.540 1.846 24.000 1.265 24.261 1.131 24.522 0.978 24.783 0.797 25.044 0.560 25.305 0.000由以上计算简图和计算数据可知，坝体浸润线位置较低（相对于坝体总高度），各断面坝轴线处浸润线高程不等，渗流量较小，尾矿库排渗设施可满足尾矿库坝体的排渗要求。5.1.4初期坝的稳定性计算分析稳定计算的目的在于校核坝体边坡的稳定性，并使其满足对安全系数的要求。尾矿库所在地区抗震设防烈度为6度，由于软件提供计算最小抗震设防烈度为7度，本次计算按抗震设防烈度为7度计算。根据尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）坝体稳定计算有以下三种荷载组合：正常运行=正常水位+坝体自重；洪水运行=最高洪水位+坝体自重；特殊运行