承德天宝集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计.doc

承德天宝集团铁丰矿业有限公司承德天宝集团铁丰矿业有限公司 大湾家沟排土场大湾家沟排土场 整改设计整改设计 工程号：工程号：LXWK- 经经 理理： 总总 工工： 项项目目负负责责人人： 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 2009 年年 04 月月 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 参加设计人员名单参加设计人员名单 专业名称专业名称 设计人设计人 审核人审核人 审定人审定人 采采 矿矿 刘艳军刘艳军 藤贺臣藤贺臣 付永祥付永祥 水水 工工 黄黄 超超 李克中李克中 李李 广广 测测 量量 刘刘 超超 赵赵 峰峰 杨艳雄杨艳雄 地地 质质 王英俊王英俊 刘学全刘学全 刘艳军刘艳军 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 目目 录录 1 概述概述.1 1.1 地理位置及交通.1 1.2 设计范围、设计原则及设计依据1 1.3 主要整改建设方案.3 1.4 排土场容量、服务年限及排土场等别.5 1.5 投资概算.5 2 生产现状及周边环境生产现状及周边环境.5 2.1 排土场生产现状5 2.2 排土场周边环境6 3 排土场岩土工程概况排土场岩土工程概况6 3.1 排土场自然气象6 3.2 排土场工程地质条件6 3.3 排土场水文地质.7 3.4 地基工程分析.7 3.5 岩土勘察报告结论8 4 排土场建设及容积排土场建设及容积8 4.1 浆砌石挡坝设计.8 4.2 块石充填体及排土场压坡设计8 4.3 排洪设施设计9 4.4 排渗设施及位移观测设施设计9 4.5 照明设施设计10 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 4.6 排土场初始路堤建设设计10 4.7 原有堆积坡处理10 4.8 排土场容积、服务年限、排土场等别11 5 排土工艺及设备先择排土工艺及设备先择12 5.1 排土场类型12 5.2 排土场堆置顺序13 5.3 排土作业工艺13 5.4 排土平台宽度13 5.5 排土工作线长度14 5.6 排土场边坡角14 5.7 排土设备选择15 6 洪水计算及排洪能力验算洪水计算及排洪能力验算.18 6.1 洪水计算标准.18 6.2 洪水计算18 6.3 截洪沟（排水沟）排洪能力计算21 6 排土场稳定性分析排土场稳定性分析21 6.1 排土场基底承载能力稳定性计算21 6.2 排土场堆积坡稳定性计算22 7 排土场供配电、照明及通讯排土场供配电、照明及通讯23 7.1 供电电源.23 7.2 排土场区照明23 7.3 库区通讯.23 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 8 排土场主要构筑物施工管理与要求排土场主要构筑物施工管理与要求23 8.1 浆砌石档坝施工要求.23 8.2 浆砌石截洪沟及排水沟施工要求24 8.3 浆砌石施工要求24 8.4 施工管理25 9 水土保持与环境保护水土保持与环境保护26 9.1 水土保持.26 9.2 环境保护26 9.3 环境管理和环境监测27 10 排土场复垦排土场复垦27 10.1 排土场复垦要求27 10.2 复垦方案28 11 排土场安全管理排土场安全管理28 11.1 安全技术要求28 11.2 安全管理机构及人员配备28 11.3 消防安全要求29 11.4 矿山救护29 11.5 排土场安全投入预算30 12 工业卫生工业卫生31 12.1 工业卫生要求31 12.2 设计中采取的措施31 13 投资概算投资概算33 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 13.1 编制范围33 13.2 该算总投资33 13.3 编制依据33 13.4 定额指标34 13.5 投资概算表34 14 结论与建议结论与建议35 附图目录附图目录 图 1排土场周边环境图 图 2排土场现状实测图 图 3排土场布置平面图 图 4排土场 A-A 剖面图 图 5排土场 A-B 剖面图 图 6浆砌石挡土墙纵断面图 图 7排水沟断面及挡土墙横断面图 图 8排渗盲体断面图 图 9位移观测桩及观测基点桩结构断面图 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 1 - 1 概述概述 1.1 地理位置及交通地理位置及交通 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场位于滦平县 小营乡哈叭沁村盆窑东沟大湾家沟内，行政区划隶属滦平县小营乡哈 叭沁村管辖。有乡村公路相通，交通方便。 浆砌石档坝中心地理坐标： X=4554751 Y=39560670 1.2 设计范围、设计原则及设计依据设计范围、设计原则及设计依据 1.2.1 设计内容 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场主要设计内 容包括：浆砌石挡土墙设计、排洪设施设计、排土场境界设计、排土 工艺等，以及安全措施编写等内容；进行排土场区洪水计算、尾矿坝 稳定性计算、投资概算。 1.2.2 设计原则 （1）严格贯彻执行国家有关政策和法律法规，严格执行设计有 关规程规范。 （2）符合安全生产要求，充分利用现有工程及设备，尽量减少 基建投资，降低生产成本。 （3）工程设备尽量实现机械化。 （4）优化技术方案，主要技术方案要经过比较分析后确定。 （5）达到综合处理岩土，综合利用排土场要求。 （6）排土工艺尽可能适应当地劳动力技术水平。 （7）符合环境保护要求，充分体现建设“绿色矿山”的设计理 念。 1.2.3 设计依据 （1）设计依据的法律、法规 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 2 - 1） 中华人民共和国安全生产法 ； 2） 中华人民共和国劳动法 ； 3） 中华人民共和国矿产资源法 ； 4） 中华人民共和国矿山安全法 ； 5） 中华人民共和国矿山安全法实施条例 ； 6） 中华人民共和国职业病防治法 ； 7） 中华人民共和国环境保护法 ； 8） 中华人民共和国环境噪声污染防治法 ； 9） 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 ； 10） 建设项目环境保护管理条例 （国务院第 253 号令） ； 11） 地质灾害预防条例 （国务院第 394 号令） ； （2）依据的主要规程、标准和技术规范 1）参考有色金属矿山排土场设计规范GB50421-2007； 2） 金属非金属矿山安全规程 （GB 16423-2006） ； 3） 厂矿道路设计规范 （GBJ 22-1987） ； 4） 建筑抗震设计规范 （GB 50011-2001） ； 5） 矿山安全标志 （GB 14161） ； 6） 金属非金属矿山排土场安全生产规则 （AQ 2005-2005） ； 7） 冶金工业环境保护设计规定 （YB 9066-1995） ； 8） 冶金工业环境保护设计划分范围规定 （YB 9067-1995） ； 9） 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准 （GB 18599- 2001） ； 10） 大气污染物综合排放标准 （GB 16297-1996） ； 11） 工业企业厂界噪声标准 （GB 12348-1990 的类标准） ； 12） 工业企业设计卫生标准 （GBZ 1-2002） ； 13） 采矿设计手册相关内容。 （3）依据的主要文件 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 3 - 1） 国家安全监管总局关于进一步加强非煤矿山排土场安全生产 工作的通知安监总管一2008199 号 2） 生产经营单位安全培训规定 （国家安全生产监督管理总局 2006 年 3 号令） ； 3） 河北省人民政府关于印发落实生产经营单位安全生产主体 责任暂行规定 （冀政200669 号） ； 4） 河北省安全生产监督管理局关于加强金属非金属矿山安全 基础管理的实施意见 （冀安监管一2007127 号） ； 5） 关于印发河北省非煤矿山建设项目安全评价、安全设施设 计审查与竣工验收实施办法的通知 （冀监管一200555 号） 。 6）承德市关于进一步加强金属非金属矿山采空区治理和排土 场安全管理工作的通知承市安监字2008380 号。 （4）设计依据的基础资料 1）华北有色地质勘查局承德勘察院 2009 年 4 月提交的承德天 宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场岩土工程勘察报告 ； 2）承德龙兴矿业设计有限责任公司 2009 年 3 月提交的承德天 宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场现状实测图 ； 3）现场调查资料和矿方提供的其他资料。 5） 承德水文图集 （1989 年 3 月） 。 6）设计参数：年排放量 30 万 m3/a。 堆弃物为超贫磁铁矿选厂甩废物，无毒无害。 堆积物粒径 50100mm。 堆弃物混合体自然安息角 35。 1.3 主要整改建设方案主要整改建设方案 1.3.1 挡土坝 为了增加排土场的稳定性、拦截渗出污泥和减小滚石危害，设计 在排土场下游块石充填体外设置挡土墙。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 4 - 挡土墙为浆砌石结构，地面以上高度为 5.0m，地面以下高 2.0m，基础要嵌入基岩 0.5m，坝长共 233m。 设计参数为浆砌石坝顶宽 5.0m，下游按 80坡角建设，里坡垂 直（具体参数见图 6 和图 7） 1.3.2 块石充填体及排土场压坡设计 为了增加排土堆的抗滑稳定性，并且能够储存一定量的渗出泥 土，设计在浆砌石档坝向里，到现有堆积边线范围内，进行清理松散 层到基岩，碾压铺设块石充填，充填厚度 5.0m，顶标高为 585m。充 填用块石直径不小于 300mm。 为了增加排土堆的抗滑稳定性，在浆砌石档坝里，块石充填体以 上采取块石压破，压坡体顶部标高 600m，压坡体外坡比 1：2，要求 压坡用碎石不小于 100mm。 1.3.3 排土工艺及边坡 设计采用多台阶排土，第一台阶高度 15m，其余台阶高度均 20m，最终排土高度 75m，底高 585m，顶高 660m。排土场外坡坡比 1：2.0，每个台阶均设置马道，马道宽度 5m,最终堆积边坡角 25。 排土工艺采用多台阶覆盖式，排土顺序采用从下向上进行。 1.3.4 排洪设施 （1）排土场截洪沟。 为了防止大气降水流入排土场，设计在排土场堆积范围 2m 以外 修建截洪沟，截洪沟断面采用 0.6m（底宽）1.2m（上宽） 0.8m（高） ，浆砌石结构；（与排土场截洪沟相连的排水沟也是同 样断面） 排土场西侧及东侧坝肩截洪沟水沟采用浆砌石结构，净断面为 0.6m0.8m 矩形,壁厚 500mm。 （2）马道排水沟 由于排土场排弃物为 50100mm 的选厂甩废物，透水性较好， 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 5 - 坡面不会形成径流，故不设置马道排水沟。 1.3.5 排渗设施 排土场下游采用建设块石充填体加固稳定，并且在挡土墙的上游 与排土体接触处建有排渗体，可以有效排除库底渗水，并且能够把少 量污泥留在挡墙之内。 水平排渗体采用在浆砌石坝向里 15m 处设设置，排渗盲体采用 钻孔硬质 PVC 管外包矿石和土工布结构，规格为 1.0m1.0m，排渗 管采用 250 的 PVC 管，按 2的下坡每间隔 10m 铺设一根。 1.3.6 坝体位移观测设施 在 600m、620m、640m 标高马道设置坝体位于观测桩，并在两 侧山体设置观测基点桩，对坝体位移情况进行观测。 1.4 排土场容量、服务年限及排土场等别排土场容量、服务年限及排土场等别 排土场堆积至 660m 标高时的总容积为 64.72 万 m3，已经堆存 28.23m3，还剩余 36.49 m3，沉降系数按 1.17 计算，还剩余有效容积 为 31.2 万 m3；服务年限为 0.77a。 排土场的总高度为 75m，总容积为 64.72 万 m3。根据设计规范该 库的等级为三级。 所以排土场的构筑物的级别为：主要构筑物为 3 级，次要和临时 构筑物为 4 级。 1.5 投资概算投资概算 该矿排土场工程初步设计概算总投资为 265.49 万元，其中第一 部分建设费用投资为 215.49 万元。第二部分费用 40 万元，第三部分 预备费 10 万元。 2 生产现状生产现状及周边环境及周边环境 2.1 排土场生产现状排土场生产现状 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场于 2006 年 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 6 - 8 月使用，没有建设任何安全设施。 该排土场现在采用单台阶排放，排弃物为选厂的甩废，粒度在 50100mm 之间，现在排放 28.23 万 m3，中心轴线台阶标高为 585m 至 614m，堆积高度 29m，外坡比 1：1.75 左右。 现排土工艺采用压坡脚式，排土工艺使用和排土顺序不是很正规。 2.2 排土场周边环境排土场周边环境 排土场下游距最近的村庄盆窑村 0.5km，距离较近。 排土场的下游迎头为企业自己的选场和办公区，相距不足 200m。 排土场的东侧为 50m 山沟内为企业自己的在用尾矿库，该库总 体位置同本次设计的排土场相隔一条山沟，没有直接联系，不存在相 互影响。 3 排土场岩土工程概况排土场岩土工程概况 3.1 排土场排土场自然气象自然气象 排土场地处燕山山脉东段，地势北高，中间低，山势较缓。区内 山峦起伏，沟谷发育，山顶基岩部分裸露，天然坡角 3050 度，植 被较发育，沟谷及冲沟第四系覆盖，沟谷中心以角砾层为主。 该地区属大陆性季风气候，冬季长而寒冷，夏季短而炎热，多年 平均气温 9.1，一月平均气温9.4，七月平均气温 24.4. 区内年平均降水量 557.9mm，历年最大降水量 835.9mm，最小降 水量 151.4mm。冻土深度 1.1m；无霜期 150 天左右。 3.2 排土场工程地质条件排土场工程地质条件 3.2.1 地层结构 根据岩土工程报告提供，该处按物质组合、埋藏条件及成因类型 特点，划分为两个工程地质层。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 7 - 角砾层：黄褐色，砾石主要成分为辉长岩、角闪岩、片麻岩等残 坡堆积物，砾石一般粒径 0.33cm，最大粒径大于 10cm，砾石以次 棱角状为主，光洁度较差，砾石含量 5070，充填物为砂土，该 层平均厚度 0.32m。 强风化片麻岩：灰-黄褐色，隐晶结构，片麻状构造。岩体呈土 状及破碎状，节理裂隙发育，风化强烈，为强风化层。强风化层厂区 普遍分布，厚度平均 1.24m。 中风化片麻岩：灰-黄褐色，隐晶结构，片麻状构造，岩体呈碎 块状及块状，节理裂隙较发育，风化中等，该层厚度没有穿透。 3.2.2 岩土物理力学性质 角砾层：物理力学性质：变形模量 E036Mpa，黏聚力标准值 c2.2kpa，内摩擦角标准值 39,渗透系数 k0.45cm/s。 强风化片麻岩体：基本质量等级为级。物理力学性质：摩擦系 数 f0.60，黏聚力标准值 c22kpa，内摩擦角标准值 70, 渗透 系数 k6.5104cm/s。 中风化片麻岩体：基本质量等级为级。物理力学性质：摩擦系 数 f0.66，黏聚力标准值 c26kpa，内摩擦角标准值 75,渗透系 数 k5.5104cm/s。 3.3 排土场水文地质排土场水文地质 本区所在沟谷区域地下水类型为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。 松散岩类孔隙水分布在沟谷，含水层岩性为冲洪积层。 本区地下水的补给主要是大气降水，排泄方式为地下径流，勘察 深度未见地下水层。水文地质简单。 3.4 地基工程分析地基工程分析 3.4.1 地层承载力 各层土的承载力特征值（fak）如下： （1）层角砾：fak=35kPa； 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 8 - （2）21 层强风化片麻岩：fak=400kPa（经验值） ， （2）22 层中风化片麻岩：fak=2000kPa（经验值） 。 3.4.2 场地土地震效应 该区地土属于岩石，确定建筑场地土类别属类，为对建筑抗震 有利地段。 场地的抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g， 设计地震分组为第三组。特征周期值为 0.30s。 3.4.3 地质构造与场地稳定性及适宜性 场区大地构造位置处于中朝准地台（2） ，燕山台褶带（27） ， 承德拱断束（26） ，滦平凹断束（221） 。 该场区地形起伏较大，地貌类型单一，地层结构较复杂，分布较 不连续，但是无明显不良地质现象，场区稳定性良好，适宜该建筑物 的兴建。 3.5 岩土勘察报告结论岩土勘察报告结论 建议拟建排土场挡土墙以中风化片麻岩为地基持力层，采用毛石 混凝土基础，挡土墙的墙肩和基底必须嵌入中风化基岩。 4 排土场建设及容积排土场建设及容积 4.1 浆砌石挡坝浆砌石挡坝设计设计 为了增加排土场的稳定性、拦截渗出污泥和减小滚石危害，设计 在排土场下游块石充填体外设置挡土墙。 挡土墙为浆砌石结构，地面以上高度为 5.0m，地面以下高 2.0m，基础要嵌入基岩 0.5m，坝长共 233m。 设计参数为浆砌石坝顶宽 5.0m，下游按 80坡角建设，里坡垂 直（具体参数见图 6 和图 7） 经计算所需的浆砌石体积为 8655m3。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 9 - 4.2 块石充填体及排土场压坡设计块石充填体及排土场压坡设计 为了增加排土堆的抗滑稳定性，并且能够储存一定量的渗出泥 土，设计在浆砌石档坝向里，到现有堆积边线范围内，进行清理松散 层到基岩，碾压铺设块石充填，充填厚度 5.0m，顶标高为 585m。充 填用块石直径不小于 300mm。 为了增加排土堆的抗滑稳定性，在浆砌石档坝里，块石充填体以 上采取块石压破，压坡体顶部标高 600m，压坡体外坡比 1：2，要求 压坡用碎石不小于 100mm。 经计算块石碾压充填量为 11020 m3，块石压坡量为 44280 m3。 4.3 排洪设施设计排洪设施设计 （1）排土场截洪沟。 为了防止大气降水流入排土场，设计在排土场堆积范围 2m 以外 以 2坡度修建截洪沟，截洪沟断面采用 0.6m（底宽）1.2m（上宽） 0.8m（高） ，浆砌石结构；（东侧 d 点以下排洪沟也是同样断面） 排土场西侧及东侧 d 点以上坝肩截洪沟水沟采用浆砌石结构，净 断面为 0.6m0.8m 矩形,壁厚 500mm。 经计算排土场区需要截洪沟和排洪沟 830m，坝肩及挡墙外截洪 沟 620m。 为了把截洪沟以内的汇水分段疏导，以减少雨水流入排废场，企 业要在每个台阶排土前修建临时截洪沟，此截洪沟由于为临时排洪设 施，可以采用原始地形挖掘即可，后期随着排土场升高覆盖，该截洪 沟的规格为 0.8m0.8m 矩形，坡度 5。 （2）马道排水沟 由于排土场排弃物为 50100mm 的选厂甩废物，透水性较好， 坡面不会形成径流，故不设置马道排水沟。 1.3.6 坝体位移观测设施 4.4 排渗设施及位移观测设施设计排渗设施及位移观测设施设计 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 10 - （1）排渗设施 排土场下游采用建设块石充填体加固稳定，并且在挡土墙的上游 与排土体接触处建有排渗体，可以有效排除库底渗水，并且能够把少 量污泥留在挡墙之内。 水平排渗体采用在浆砌石坝向里 15m 处设设置，排渗盲体采用 钻孔硬质 PVC 管外包矿石和土工布结构，规格为 1.0m1.0m，排渗 管采用 250 的 PVC 管，按 2的下坡每间隔 10m 铺设一根。 后期堆积物均为碎石，透水性好，故后期堆积不在设置排渗体。 经计算需要埋设水平排渗体 110m，需要排渗管 100m。 （2）位移观测设施 在 600m、620m、640m 标高马道设置坝体位于观测桩，并在两 侧山体设置观测基点桩，对坝体位移情况进行观测。 4.5 照明设施设计照明设施设计 为了保证排土场和排土公路夜间作业安全，在排土场两侧的山梁 和公路上要设置探照灯，设置数量应满足照明需要。 4.6 排土场初始路堤建设排土场初始路堤建设设计设计 排土场初始路堤的修筑是形成排土线的基础，根据该排土场地形 条件和排土方式选择，确定该排土场为山坡型修筑方法。 山坡型初始路堤的修筑一般沿山坡等高线开挖一单壁路堑或半挖 半填的公路运输路堤，当排土线向前（外）推进时可采用新排弃的岩 石填筑排土场初始路堤，并使其达到运输排土要求的稳定状态。 因沟底往往是汇水的通道，为了排土线的稳定性，在沟底处应预 先堆置透水性较好的大块岩石。 设计采用前进式排土。排土场沿排土标高用单斗挖掘机和汽车修 筑长 30m40m 的半堑半堤作为装载机用的初始路基即可，并随排土 的进展向外扩伸。 初始路基的长度和宽度应满足同时卸载的车位数和装载机作业的 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 11 - 需要，初始路基的宽度根据自卸汽车的车型满足会让。 由于该排土场已建设使用，初始路堤建设已全部完成，并由排土 工作线的推进而掩埋，故不需要重新建设。 4.7 原有堆积坡处理原有堆积坡处理 由于该排土场已经使用，堆积为单平台，堆积坡外坡比较陡。 设计将超出本次设计堆积坡面部分用挖掘机削除，就近堆积至低 洼处，以保证坡面平整；排土场平台向排土场的后部要有 2的下坡。 4.8 排土场容积、服务年限排土场容积、服务年限、排土场等别、排土场等别 4.8.1 排土场容积 （1）排土场的总容积 经计算排土场堆积至 660m 标高时的总容积约为 64.72 万 m3。 容积计算表容积计算表 标高 (m) 面积(m2) 平均面积 (m2) 高差（m）容积(m3) 累计容积 (m3) 57800000 5851965982.576877.76877.7 59551983581.5103581542692.5 60573776287.51062875105567.5 61595528464.51084645190212.5 6251063110091.510100915291127.5 635116451113810111380402507.5 645999210818.810108185510692.5 65586859338.51093385604077.5 66085639624543120647197.5 4.8.2 服务年限 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 12 - （1）排土场剩余容积 由于该排土场已经堆放了 28.23 万 m3，故剩余容积还有 36.49 万 m3。 （2）排土场有效容积 排土场的有效容积为 V有V/K沉 式中：V有排土场的有效容积 万 m3； V排土场总容积 36.49 万 m3 K沉沉降系数 1.17 V有36.491.1731.2 m3 （3）排土场服务年限 排土场服务年限按下式计算： T=V有/（AK） 式中：T服务年限，a； V有排土场的有效容积 31.2 万 m3； K甩废岩的碎胀系数，取 1.35； A矿山年排土量 30 万 m3。 T=31.2/（301.35）=0.77a。 4.8.3 排场等级 参照金属矿山排土场设计规范规定，排土场等级划分如下： 排土场级别划分表 等 别单个排土场总容量（万 m3）堆置高度 m） 一 二 三 四 V1000 50V1000 100V50 V100 H150 100H150 50H100 H50 本排土场堆置高度 75m，总容积为 64.72m3，参照上表，排土场 的级别为三级。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 13 - 所以主要构筑物按 3 级建筑标准设置，次要构筑物按 4 级建筑标 准设置。 5 排土工艺排土工艺及设备先择及设备先择 5.1 排土场类型排土场类型 该排土场按地形属于山谷型，采用汽车装载机（推土机）排 土，属于多台阶覆盖式排土场。 5.2 排土场堆置顺序排土场堆置顺序 排土场采用多台阶覆盖式排土工艺，排土作业采用单台阶作业， 下台阶排满后再排置上一个台阶，不实行多台阶同时工作。 同一台阶排土时为了避免大块沿排土场正面滚落，采用从后部山 沟两侧向中间排置。 5.3 排土作业工艺排土作业工艺 依据排土场作业方式，采用汽车装载机排土工艺。 该工艺的优点： （1）机动灵活，爬坡能力强，适宜地形复杂的排土场作业。汽 车装载机排土方式适用于任何地形条件。 （2）宜实行高台阶排土。在排土场的发展受到限制时，提高排 土场的总高度，可以减少农田的占用和避免迁动村庄、建筑物等。另 外，增大台阶高度可提高排土线单位长度的排弃能力和减少移道次数。 （3）排土场内的运输距离较短，可在采场外就近排土。 （4）排土线路建设投资少，投产快，且容易维护，其排土工艺 和排土场技术管理也比较简单。 5.4 排土平台宽度排土平台宽度 设计排土场采用单台阶排土，废石场堆置阶段的工作平盘宽度主 要取决于排弃物的物理力学性质、采用的排弃设备、运输方式、运输 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 14 - 线路的条数及移道步距等因素，其宽度应达到排岩工作不受影响的基 本要求。 根据运输设备，选取公路运输平台宽度如下： A=1.5+2（R+L）+C 式中：A公路运输平台宽度，m； R汽车转弯半径，6.0m（双桥自卸卡车参数） ； L汽车长度，5.1m； C超前堆置宽度，2.0m。 A=1.5+2（6.0+5.1）+2=25.7m。 正常排土场工作平台宽度 25.7m,由于该排土场采用从两侧向中间 排放，故最初在工作平台没有达到宽度时，需要利用装载机协助推土 堆置。 5.5 排土工作线长度排土工作线长度 卸载工作线长度：L=Nl 式中：L卸载工作线长度，m； N同时卸载汽车数， N=N0tp/60，辆； tp汽车卸载和调车时间， tp= t1 + t2 + 4R/v，min t1汽车卸载时间，1min； t2汽车换挡时间，0.2min； v调车时汽车运行速度，50m/min； N0排土场每小时汽车卸载数， N0=QhKn/q，辆； Qh小时生产能力，150t/h； Kn工作不均衡系数，取 1.3； q汽车载重量，8t； 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 15 - l每台汽车卸载所需排土线长度 30m。 L=20.47ml R tt q KQ nh 60 4 21 30 60 50 0 . 64 2 . 00 . 1 8 3 . 1150 。 考虑到平整、备用等，卸载工作线总长度： L总=2.020.47=41m,取 45m。 5.6 排土场边坡角排土场边坡角 排土场的边坡角应小于排弃岩土的自然安息角。本次设计所排弃 的岩土主要为选厂甩废。 查表可知排弃岩土的自然安息角平均值约为 35，为确保排土场 的稳定，设计每个台阶均以 1：2.0 的坡比排筑，马道平台宽度 5.0m，最终确定排土场的边坡角为 25。 5.7 排土设备选择排土设备选择 5.7.1 装载机型号 设计选用 ZL-50C 型装载机功率大、油耗低，带有废气涡轮增压 器，整机采用先进的液力传动、液压操纵技术，结构先进合理，操纵 轻便灵活，质量可靠。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 16 - ZL-50C 型号装载机主要技术参数表 厂家名称柳工 产品型号 单位 ZL50C 额定斗容(通用斗) m33 额定载荷 kg5000 型号6135K-9a、WD615.67G3 飞轮功率 kw1545 柴油机 额定转递 r/min2200 最大掘起力 kN160 最大牵引力 kN146 整机操作质量 kg17500 倾复载荷全转位置 kg11900 I 挡 前进(后退)10（13） II 挡 前进(后退) 34 III 挡 前进(后退) 车速 IV 挡 前进(后退) km/h 最大卸载高度 mm2900 卸载距离(最大卸高时) mm1050 轴距 mm3427 轮距 mm2150 最小离地间隙 mm485 转向角 35 轮胎外侧 mm6450最小转弯 半径 铲斗外侧 mm7720 长 mm7939 铲斗外侧 mm2956 宽 轮胎外侧 mm2750 外形尺寸 高 mm3410 提升 s6.5 下降 s2.5 卸料 s3 工作提升霎时 间 合计 s12 轮胎型号23.525 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 17 - 5.7.2 装载机生产能力计算 （1）装载机堆置岩土时，台班生产能力： QT= H BcB t KTV3600 式中：QT装载机台班生产能力，m3/台班； VB装载机一个循环堆置的岩土松方量，3m3； Tc班工作小时数，8h； KB装载机工作时间利用系数，0.75； tH装载机一个循环的时间，30s。 QT=3600380.8/30=2160m3/台班。 （2）装载机在平台上平场的台班效率 Qs= o Bc t L m KFT 3600 式中：Qs装载机台班生产能力， ； F装载机一个行程平场的面积，75m2； m平整面积 F 需要的行程数，3； L一个行程平场的区段长度，25m； v装载机运行速度，5m/s； to装载机转向时间，20s。 Qs=21600m2/台班。 20 5 25 3 75 . 0 8753600 （3）装载机数量计算 装载机数量取决于推送土岩量和作业方式。当自卸汽车后桥中心 线 2m 时，土岩直接滚落到坡下的占 80%；距边线 3m 时，滚下的土岩 量占 65%；距边线 5m 时，土岩全部留在台阶上。在一般情况下，装 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 18 - 载机的推土量占排弃土岩总量的 30%。 装载机数量计算： NT= T rss Q KKV 式中：NT需用装载机台数，台； Vs需要装载机移动的实方量，100m3/班（总排土量 30%） ； Ks岩土松散系数，1.35； Kr设备检修系数，1.20； Qr装载机台班效率，21600m3/台班。 NT=1001.351.2/21600=0.0075 台。 根据计算选用 1 台 ZL-50C 型装载机完全满足排土要求。 6 洪水计算洪水计算及排洪能力验算及排洪能力验算 6.1 洪水计算洪水计算标准标准 该排土场的级别为三等，根据金属非金属矿山排土场安全生产 规则并参照有色金属矿山排土场设计规范规定，防洪标准应按 25 年一遇设计，由于排土场下游有选厂，故提高洪水计算标准，确 定防洪标准为 50 年一遇。 6.2 洪水计算洪水计算 依据 1:2000 地形图，求得该排土场初期汇水面积为为 0.056km2, 径流长度 0.361km，平均坡降千分率 379。 截洪沟外的汇水面积为 0.012 km2, 径流长度 0.084km，平均坡降 千分率 535。 截洪沟内的汇水面积为 0.044 km2, 径流长度 0.277km，平均坡降 千分率 289。 依据承德水文图集 （1989 年 3 月）计算得到设计洪峰流量 Q24P、洪水总量 W24P 及洪水总历时 T。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 19 - （1）主要参数选择 Cv=0.41.1=0.44 Kp（2）=2.08 H2463 n2=0.67 H=0.828 B=0.52 X=0.015 Y=1.38 径流深度 45.5mm （2）暴雨强度计算 依据排土场等级及洪水计算标准，并查用承德水文图集 ； 采用公式： n p si 式中： 暴雨强度（mm/h） i 雨力（mm/h） ； p S 汇流时间（h） ； n暴雨递减系数。 （3）洪峰流量的计算 采用合理化公式： FuiQp278 . 0 % 式中： 设计频率下的洪峰流量（m3/s） %p Q 暴雨强度（mm/h） i 产流历时内的平均渗率（mm/h） u 流域面积（） F 2 km （4）汇流历时计算 采用经验公式和查用承德水文图集计算。 采用公式： B JlH 31 式中： 汇流时间（ ） ； h 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 20 - 、汇流系数； HB 河道坡降（） ； J （5）洪水总量计算 采用公式： FHW RP 1 . 0 式中： 设计频率下的洪水总量（万） ； p W 3 m F流域面积（ 2 km ） ； 0.1单位换算系数； R H 设计频率面雨量产生的径流深（mm） 。 （6）洪水历时计算 采用公式： Ppm QwT 2424 36. 0 式中： 洪水历时过程系数； 洪水历时（ ） m T h 统计以上计算数据，绘制洪水计算成果下表。 洪水计算成果表 项目 地点整个区域截洪沟内截洪沟外 频率P2%P2%P2% Qp（m3/s）3.212.831.22 W24p(万 m3)0.2420.190.05 T（h）1.090.970.61 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 21 - 6.3 截洪沟（排水沟）排洪能力计算截洪沟（排水沟）排洪能力计算 排土场周边使用封闭式排水沟，排水沟净断面为 0.6m（底宽） 1.2m（上宽）0.8m（高） ，最小坡降为 1。 截洪沟下泄能力根据均匀流流量公式确定： Q=WC RI 式中： Q洪量（m3/s） W过水面积（1.32m2） C谢才系数（61.32） R水力半经（0.41m） 带入相应参数得排水沟的最小泄流能力 q2.23(m3/s)。 经过验算单条截洪沟的最小排洪能力大于最大洪峰量，满足要求。 该排土场两侧布置封闭型截洪沟，完全满足洪水需要。 经计算排土场内临时截洪沟的过流能力为 3.52(m3/s)，满足排洪 需要。 6 排土场稳定性分析排土场稳定性分析 6.16.1 排土场基底承载能力计算排土场基底承载能力计算 根据该排土场岩土工程报告，排土场基底较为稳定，主要为强风 化岩（第四系只在沟谷分布，建设时清理） 。 在排土初期，基底岩土开始被压实，当堆置到一定高度时，基底 被压实到最大的承载能力，但尚未到达极限状态，排土场地基最大的 承载能力允许堆置高度为： H1= 1 4 2180 10 ctgCctg 式中：H1排土场高度，m； C基底岩土粘结力，岩土综合分析为 2.2104Pa； 内摩擦角，取 60； 排土场物料的容重，由平均取样为 1.85t/m3。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 22 - H1=25.16m。 1 44 2180 60 6085 . 1 60101510 ctgctg 该排土场第一层堆筑高度 15m，小于上述计算值，地基处于最大 的承载能力之内，基底稳定可靠。 6.2 排土场堆积坡稳定性计算排土场堆积坡稳定性计算 （1）计算条件 对排土场做了两个剖面分别计算稳定性。 圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法 土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待 稳定计算目标: (null) 条分法的土条宽度: 5.000(m) 圆弧入口起点 x 坐标: 160.000(m) 圆弧入口终点 x 坐标: 190.000(m) 圆弧出口起点 x 坐标: 0.000(m) 圆弧出口终点 x 坐标: 70.000(m) 搜索时的圆心步长: 5.000(m) 入口搜索步长: 1.000(m) 出口搜索步长: 1.000(m) 搜索圆弧底的上限: 1000.000(m) 搜索圆弧底的下限: -1000.000(m) 圆弧限制最小弓高: 1.000(m) （2）计算公式 计算方法采用瑞典圆弧法。按洪水运行时工况进行计算。 sin)cos( ii wcltgwk 式中： 各土条重量。 i W 过各土条中线的滑弧半径与过滑弧圆心的法线间的夹 i 角，度； 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 23 - 滑弧长度，米； l 、 总应力抗剪强度指标 c （3）稳定计算结果 利用理正软件，导入相应数据，通过分析计算得到边坡最小安全 系数为 1.583，参照有色金属矿山排土场设计规范 ，该排土场的抗 滑稳定安全系数大于规范规定的最高安全系数 1.3，满足稳定要求。 （4）计算结果 最不利滑动面: 滑动圆心 = (76.940,160.170)(m) 滑动半径 = 123.539(m) 滑动安全系数 = 1.583 总的下滑力 = 8316.282(kN) 总的抗滑力 = 13166.089(kN) 7 排土场供配电、照明及通讯排土场供配电、照明及通讯 7.1 供电电源供电电源 排土场用电主要是照明，供电电源已经接入，照明电压采用 220V。 7.2 排土场区照明排土场区照明 设计排土场采用投光灯照明，投光灯安装在灯塔上。排土场照明 及接地、灯塔的防雷及接地，按有供电规范规定设计。 7.3 库区通讯库区通讯 根据生产管理需要，排土场值班室设置通讯电话，电话采用有线 和无线电话两种。 8 排土场主要构筑物施工管理排土场主要构筑物施工管理与要求与要求 8.1 浆砌石档坝施工要求浆砌石档坝施工要求 施工浆砌石档坝时，基础必须和两侧坝肩嵌入在中风化基岩内， 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 24 - 对于软层埋深较厚的地点，要求采用浆砌石换基础处理。 由于浆砌石挡墙较高，施工时要在地面向上 1.0m 高处流设泄水 孔，每升高 1.0m 留设一排。泄水孔间距 5.0m，净规格 10cm10cm。 8.2 浆砌石截洪沟及排水沟施工浆砌石截洪沟及排水沟施工要求要求 对放线要进行复测，测量员定出管道中心线位置后，要进行复测， 其误差符合规范要求后才能允许进行下步施工。 用反铲进行开挖，大面积且开挖深度小于 0.5m 的用人工整平。 具备施工条件的块先开挖，由测量队按照设计图进行测量放线，并跟 踪测量开挖高程，严禁超挖，开挖时连同防冲槽一起开挖成型，人工 进行修坡平整，并用反铲拍实。 要严格按照设计位置修建，排水沟必须建设在基岩基础上，建设 时要清理尾矿浮物。 8.3 浆砌石施工要求浆砌石施工要求 （1）砌石材料 石料应质地坚硬、新鲜、完整且单块重量不小于 25kg，石料使 用前面应进行清洗，除泥和水锈杂质，对于有尖角的石块需进行修整， 特别是用于面层的石块应进行修琢，达到设计要求。 （2）砂浆拌制 浆砌石砌筑的 M10、M15 砂浆采用砂浆搅拌机进行拌制，拌和 时间不少于 23min，一般不应采用人工拌.拌制砂浆时，严格按照试 验确定的配料单进行配料，配料的称量允许误差为：水泥为2%， 砂、砾石为3%，水、外加剂为1%。拌制过程中应保持粗、细骨 料含水率的稳定性，根据骨料含水量的变化情况适时调整用水量，保 证水灰比的准确性。拌制好的砂浆应随拌随用，对于发生离析、析水 的砂浆，应重新拌和，以初凝的砂浆不得使用。砌筑砂浆和勾缝砂浆 要分开搅拌，不允许混拌。 （3）浆砌石砌筑 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 25 - 砂浆材料用自卸车运至施工现场（水泥为人工卸车） ，砂浆根据 用量大小进行搅拌，砂浆应严格按照配合比进行搅拌，搅拌后用手推 车推至施工地点。石料由自卸车运至施工现场，经人工选取合格料后 搬运至施工地点。 浆砌石施工采用铺浆法砌筑，采用 M10 砂浆砌筑，砂浆稠度为 30mm50mm，当气温变化时，应当适当调整。铺浆前先对碎石垫层 适量洒水，砌筑时第一层石块应座浆，且将大面向下。然后摊铺 20mm30mm 的砂浆灰层，砂浆应饱和，对于石块间较大的空隙应用 碎块或片石嵌实，再 砌筑下一皮石块。 采用铺一层砂浆砌一层石块，砌筑时大小粒径要搭配得当，层与 层间采用错缝锁结方式铺砌，分皮卧砌，并应上下错缝、内外搭砌， 不得采用外面侧立石块、中间填心的砌筑方法。 砌体外露面的侧边，应选用较整齐的石块砌筑，边缘应顺直、整 齐牢固，达到平整要求，表面砌缝的宽度不应大于 25mm，在砌筑后 1218 小时之间及时养护，经常保持外露面的湿润。 采用 M15 砂浆勾逢，灰砂比控制在 1：11：2 之间，清缝在砌 筑 24 小时后进行，缝宽不小于砌缝宽度，缝深不小于缝宽 2 倍，勾 缝前必须将槽缝冲洗干净，不留残渣和积水，并保持缝面湿润。 勾缝完成和砂浆初凝后，砌体表面应洗刷干净，并用湿润物覆盖 保持 21 天，在养护期间应经常洒水，使砌体保持湿润，避免碰撞和 振动。 8.4 施工管理施工管理 （1）施工实行“三制” 。排水沟系统的所有构筑物已经计算确定， 施工过程中要实行“三制” ，即项目法人负责制，招、投标制和施工 监理制。 （2）排土场建设应由中标的有资质的建设单位承担施工，有监 理资质的单位承担监理，确保工程质量。 承德天宝矿业集团铁丰矿业有限公司大湾家沟排土场整改设计 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司 - 26 - （3）排土场工程施工及验收要满足相关规范、规程的要求。