尾矿库设计方案.doc

目 录 第一章第一章 概概 述述 1 1 1 设计依据设计依据 1 1 2 企业概况企业概况 4 1 3 交通位置及库区地形交通位置及库区地形 4 1 4 库区现状 6 1 5 自然条件自然条件 6 1 6 选矿厂相关工艺资料选矿厂相关工艺资料 7 第二章第二章 尾矿库库址的选择尾矿库库址的选择 9 2 1 库址选择库址选择 9 2 2 筑坝材料及尾矿库内基础分析筑坝材料及尾矿库内基础分析 11 2 3 尾矿库均质土坝类型尾矿库均质土坝类型 11 2 4 尾矿库坝址位置的确定尾矿库坝址位置的确定 12 第三章第三章 主要建设方案的确定主要建设方案的确定 13 3 1 设计的基本原则设计的基本原则 13 3 2 尾矿库的相关基础资料尾矿库的相关基础资料 13 3 3 尾矿库型式的确定尾矿库型式的确定 14 3 4 尾矿库设计方案比较尾矿库设计方案比较 14 3 4 尾矿设施位置的确定 16 3 6 尾矿库库容及服务年限尾矿库库容及服务年限 17 3 尾矿库汇水面积尾矿库汇水面积 18 3 尾矿库等别尾矿库等别 18 3 尾矿坝设计方案尾矿坝设计方案 19 3 1 排水及泄洪设施设计排水及泄洪设施设计 22 3 1 尾矿排放方式尾矿排放方式 23 3 1 回水利用方案的确定回水利用方案的确定 24 3 13 坝坡渗流稳定性计算坝坡渗流稳定性计算 26 3 14 坝体稳定性分析坝体稳定性分析 28 3 15 防洪安全可靠性分析防洪安全可靠性分析 35 第四章第四章 尾矿库安全运行管理与环境保护尾矿库安全运行管理与环境保护 39 4 1 尾矿环境保护尾矿环境保护 40 4 2 尾矿库维护管理尾矿库维护管理 40 4 3 尾矿排放的操作管理尾矿排放的操作管理 41 4 4 尾矿库防洪与排洪尾矿库防洪与排洪 41 4 5 尾矿库渡汛尾矿库渡汛 42 4 6 排渗设施管理与渗流控制排渗设施管理与渗流控制 43 4 7 抗震抗震 43 第六章第六章 存在问题及建议存在问题及建议 44 6 1 存在问题存在问题 44 6 2 建议建议 44 编制说明编制说明 安全生产关系到人民的生命财产安全 关系到国民经济的健康发 展和社会稳定 因此 党和政府对安全生产工作十分重视 安全第 一 预防为主 综合治理 是我们党和政府始终不渝的安全生产方针 坚持安全生产 防止重大事故发生是党和国家在生产建设中一贯坚持 的指导思想和基本原则 是发展我国经济的一项重要政策 是企业生 产与管理的重要内容 安全 三同时 是社会发展的客观要求 是有 效消除和控制建设项目中危险 有害因素的根本措施 是保障安全生 产顺利进行的重要条件 同时 也是各级安全生产监督管理部门实行 安全监督工作的主要内容 是一项根本性的基础工作 充分体现了 安全第一 预防为主 综合治理 的安全生产工作方针 根据 中华人民共和国安全生产法 等法律 法规的要求 为 确保建设项目安全设施与主体工程 三同时 原则的贯彻落实 为 进一步做好非煤矿山建设项目安全设施 三同时 工作 全面贯彻 落实国家安全生产监督管理总局 关于加强非煤矿矿山及石油 冶 金 有色 建材等相关行业建设项目安全设施 三同时 工作的通 知 要求 安监总管一字 2005 67 号 我公司受泌阳县马谷田镇 鑫磊选厂委托 在整理分析委托单位提供的基础资料和现场踏勘的 基础上 结合选厂的实际情况 编写了 泌阳县马谷田镇鑫磊选厂 银子沟尾矿库工程建设项目设计方案 代可研 本设计认真贯彻了 安全第一 预防为主 综合治理 的安全 生产方针 严格按照 安全生产法 国家安全生产监督管理总局 6 号令 尾矿库安全监督管理规定 尾矿库安全技术规程 AQ2006 2005 等法律法规和规范标准 结合尾矿库库址的实际情 况及安全生产条件 对尾矿库安全设施进行了设计 并分析了尾矿 库可能存在的不安全因素 提出了有针对性的安全技术措施和安全 管理措施 为尾矿库的安全生产提供可靠的保障 由于尾矿库设计工作涉及的内容较多 专业性强 因此 设计 中难免存在不当之处 敬请有关领导和专家批评指正 本次设计中有关尾矿库的名词解释和说明 左 沟 侧 肩 指面向尾矿库下游方向时的左侧 右 沟 侧 肩 指面向尾矿库下游方向时的右侧 纵向 指平行于尾矿库主沟轴线方向 横向 垂直于尾矿库主沟轴线方向或平行于坝轴线方向 设计组 二 0 一一年一月 1 第一章第一章 概概 述述 1 1 设计依据设计依据 1 1 1 设计依据的法律 法规 规章 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 05 01 3 中华人民共和国水污染防治法 1996 05 15 4 中华人民共和国环境保护法 1989 12 26 5 中华人民共和国劳动法 1995 01 01 6 中华人民共和国水土保持法实施条例 1993 8 30 7 中华人民共和国矿山安全法实施条例 1996 10 30 8 安全生产许可证条例 国务院令第 397 号 2004 1 9 非煤矿矿山企业安全生产许可证实施办法 国家安全生产 监督管理局 国家煤矿安全监察局令第 9 号 2004 5 10 尾矿库安全监督管理规定 国家安全生产监督管理总局令 第 6 号 2006 6 11 关于加强建设项目安全设施 三同时 工作的通知 国家 发改投资 2003 1346 号 2003 9 12 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 2004 56 号 2004 04 27 13 关于印发非煤矿矿山建设项目初步设计 安全专篇 编写 提纲和安全设施设计审查与竣工验收有关表格格式的通知 安监总管 2 一字 2005 29 号 2005 04 09 14 非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法 国 家安全生产监督管理总局令第 18 号 2004 12 28 15 企业职工劳动安全卫生教育管理规定 劳部发 1995 405 号 1995 11 8 16 河南省实施 中华人民共和国矿山安全法 办法 1997 11 21 17 职业病范围和职业病患者处理办法的规定 卫生部 原劳 动部 总工会 18 劳动防护用品监督管理规定 国家安全生产监督管理总局 令第 1 号 2005 9 1 19 生产经营单位安全培训规定 国家安全生产监督管理总局 令第 3 号 2006 3 1 20 关于进一步加强中小型金属非金属矿山 尾矿库 安全基 础工作改善安全生产条件的指导意见 安监总管 2009 44 号 1 1 2 设计依据的标准 规范 1 尾矿库安全技术规程 AQ2006 2005 2 生产过程安全生产卫生要求总则 GB12801 91 3 生产设备安全卫生设计总则 GB5083 1999 4 工业场所有害因素职业接触限值 GBZ2 2002 5 生产过程危险和有害因素分类与代码 GB T13861 1992 3 6 企业职工伤亡事故分类 GB6441 1986 7 污水综合排放标准 GB8978 1996 8 选矿厂尾矿设施设计规范 ZBJ1 90 9 尾矿设施施工及验收规程 YS5418 95 10 选矿安全规程 GB18152 2000 11 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 12 砌石坝设计规范 SL25 2006 13 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 14 土工合成材料应用技术规范 GB50290 98 15 危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别 GB5085 1 1996 16 中国地震参数区划图 GB18306 2001 1 1 3 设计依据相关技术资料 1 尾矿设施设计参考资料 2 尾矿库设施安全技术 3 结构静力计算手册 4 尾矿库设计手册 5 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 2005 年 12 月 6 当地水文 气象资料 1 1 4 企业提供的相关资料 1 1 1000 库区地形图 4 2 企业现状资料 3 现场调查资料 4 设计委托书 1 2 企业概况企业概况 泌阳县马谷田镇鑫磊选厂银子沟尾矿库位于泌阳县马古田镇大埂 子村半荒地内 现已租用 其位置地形起伏 地貌单元属丘陵坡地 企业性质属于个人独资 下设矿山开采和选矿厂 该拟建尾矿库项 目属于选矿的配套设施 企业类型为私营 经营范围为 铁粉 矿石的生产及销售 矿山所 采矿石供应选厂 部分矿石外购 选厂现有职工 8 人 该选矿厂年处理原矿 4 万吨 生产铁精矿 0 3 万吨 磨矿粒度为 200 目占 60 铁矿石用汽车运至料场 两段破碎后 干选抛尾 30 进入磨矿和磁选 磁选过程中产生的尾矿可自流输送到尾矿库 1 3 交通位置及库区地形交通位置及库区地形 泌阳县马谷田镇鑫磊铁选厂银子沟尾矿库位于泌阳县马古田镇大埂 子村的半荒地 现已租用 其位置地形起伏 地貌单元属丘陵坡 地 距泌阳县约 20km 距离马古田镇 10km 有县乡公路相连 交通 较为便利 库区周围植被较发育 有耕地 5 经设计人员和企业相关人员现场踏察 结合企业提供的 1 1000 库区地形图对该库址描述如下 一 库区地形 拟建尾矿库位于泌阳县马古田镇大埂子村的半荒地内 尾矿库址所 处沟谷 垂直现状坝体轴线的方向为近东西方向 距离较短约 50m 然 后主沟转向西南 东北方向 长约 130m 近西北 东南方向有一短支 沟 现有土坝轴线近南北向 不和主沟方向垂直 沟谷两岸及上游呈不对称状地形 且纵向轴线较短 纵沟轴线和 拟建坝体轴线不垂直 建库地址优势不大 但受库址选择及租用地限 制 库址选择没有余地 西南 东北方向沟长约为 230m 可利用库长 约为 130m 库区北侧及上游地势较高 最高处标高 228 m 沟底标 196 198 m 高差 30m 上游最高处标高 236 m 有一石料厂 库区北侧山体较 高处标高 226m 处是选矿厂 选厂排尾可自流 连环库区上游及南北 两侧山体是厂区道路 连 接上游选厂 石料厂和下游居民点 沟口坝址处较窄 宽度约为 70 m 沟内西南 东北沟较长 在距 坝 50m 处有呈西北 东南方向的支沟 沟长约 80m 山坡植被覆盖较好 地势上周围高 从甲方提供的 1 1000 地形图 上 用求积仪测得库区总汇水面积为 0 04km2 相对该尾矿库库容 库 区汇水面积较小 尾矿库位置占据沟底 坝址位于山坡地 总体看尾矿库库区地质条 件是安全可靠 6 二 库区下游 库区沟口下游地势较较缓 坝址下游其坝外坡 沟底为农地 在 200m 的范围内 其高差为 2m 下游沟底宽度约 40m 200m 外是大埂子 村 住户有 15 户 坝址处下游 200m 有一冲沟 冲沟东侧是水浇地 靠村北侧有人工水塘 大埂子村标高在 197 5m 处 矿坝正对大埂子村 1 4 库区现状 泌阳县马谷田镇鑫磊铁选厂银子沟尾矿库位于泌阳县马古田镇到大 埂子村半荒地内 现已租用 其位置地形起伏 地貌单元属丘陵坡地 2010 年 10 月企业自行堆筑土坝 坝高约 8m 顶宽 6m 内外坡比 均为 1 1 坝体左侧坝下埋有排水管 排水管为混凝土结构 直径为 0 5m 坝顶左侧有水泥砌筑的溢洪口 企业自行筑不透水土坝 无正规设计 坝底无排渗层 内坡无防渗 层 且坝顶较宽 外坡较陡 排水管短 直径小 不能保证库内排水 汛期排水能力不足 坝顶有溢洪口不符合安全规范的要求 结论如下 企业自行堆筑土坝无正规设计 坝体不能满足尾矿坝稳 定性要求 排水系统不能满足汛期排水要求 现状尾矿库设施不满足尾 矿坝安全规范要求 需拆除此土坝 需有资质设计单位重新设计 聘请 有资质的施工单位及监理单位重新施工 7 1 5 自然条件自然条件 泌阳县位于河南省驻马店市西部 南阳盆地东隅 东距驻马店市 西距南阳市均为 90km 属浅山丘陵区 总体格局是 五山一水四分田 境内伏牛山与大别山两大山脉交汇 长江与淮河两大水系相分流 属亚 热带与暖温带过渡地带 四季分明 雨量充沛 光照充足 日照时数长 有霜期短 年平均气温 14 6 C 年降水量 960mm 无霜期 219 天 2004 年通过国家环保总局验收 成为 全国生态建设示范区 位于华北地台的南缘 峦川 方城 固始断裂的东段北侧 拟建坝址区的中心位置处于低洼处 其水系多地表雨季汇流 现场 地质勘察 各勘察孔均为干孔 拟建场地水文地质条件简单 汛期地表会出现短时径流水随山谷流 出 1 6 选矿厂相关工艺资料选矿厂相关工艺资料 选厂工艺流程为破碎 磨矿 磁选 最终产品为铁精矿 尾矿通 过输送系统输送至尾矿库澄清 堆存 1 选矿厂工艺流程 干选 破碎 球磨 磁选 2 选矿厂设计生产规模 日处理干矿约 200t 3 工作制度 200d a 3 班 d 8h 班 4 年处理干矿 4 0 104 t 5 干选尾矿量 1 2 万吨 a 6 排入库内尾砂 2 0 104 t a 8 9 年产尾矿量 3 2 104 t a 吨 10 尾矿比重 2 7t m3 11 选厂排放浓度 25 12 选矿厂排出尾矿粒度 200 目占 60 13 尾矿堆积容重 1 4t m3 9 第二章第二章 尾矿库库址的选择尾矿库库址的选择 2 1 库址选择库址选择 2 1 1 库址选择的原则 尾矿库的选择取决于能否安全运行 尾矿设施基建费和经营费的大 小以及管理工作的繁简程度 因此 在选择尾矿库时应综合考虑下列原 则 1 不宜位于工矿企业 大型水源地 水产基地和大型居民区上游 2 不宜位于全国和省重点保护名胜古迹的上游 3 应避开地质构造复杂 不良地质现象严重区域 4 不宜位于有开采价值的矿床上面 5 汇水面积小 有足够的库容和初 终期库长 6 不占或少占耕地 不拆或少拆居民住宅 7 距选厂近 尽可能自流输运尾矿 8 坝址及库区工程地质条件好 9 库区附近有足够的筑坝材料 10 坝址选择在山谷的最狭窄处 2 1 2 尾矿库库址的选择 经设计人员和企业相关人员现场踏察 结合企业提供的 1 1000 库区地形图对该库址描述如下 一 库区地形 10 拟建尾矿库位于泌阳县马古田镇大埂子村的半荒地内 尾矿库址所 处沟谷 垂直现状坝体轴线的方向为近东西方向 距离较短约 50m 然 后主沟转向西南 东北方向 长约 130m 近西北 东南方向有一短支 沟 现有土坝轴线近南北向 不和主沟方向垂直 沟谷两岸及上游呈不对称状地形 且纵向轴线较短 纵沟轴线和 拟建坝体轴线不垂直 建库地址优势不大 但受库址选择及租用地限 制 库址选择没有余地 西南 东北方向沟长约为 230m 可利用库长 约为 130m 库区北侧及上游地势较高 最高处标高 228 m 沟底标 196 198 m 高差 30m 上游最高处标高 236 m 有一石料厂 库区北侧山体较 高处标高 226m 处是选矿厂 选厂排尾可自流 连环库区上游及南北 两侧山体是厂区道路 连 接上游选厂 石料厂和下游居民点 沟口坝址处较窄 宽度约为 70 m 沟内西南 东北沟较长 在距 坝 50m 处有呈西北 东南方向的支沟 沟长约 80m 山坡植被覆盖较好 地势上周围高 从甲方提供的 1 1000 地形图 上 用求积仪测得库区总汇水面积为 0 04km2 相对该尾矿库库容 库 区汇水面积较小 尾矿库位置占据沟底 坝址位于山坡地 总体看尾矿库库区地质条 件是安全可靠 二 库区下游 库区沟口下游地势较较缓 坝址下游其坝外坡 沟底为农地 在 200m 的范围内 其高差为 2m 下游沟底宽度约 40m 200m 外是大埂子 11 村 住户有 15 户 坝址处下游 200m 有一冲沟 冲沟东侧是水浇地 靠村北侧有人工水塘 大埂子村标高在 197 5m 处 拟建尾矿坝坝址正 对大埂子村 2 1 3 库址选择优缺点分析 优点 1 沟口较窄 坝轴线较短 2 汇水面积较小 泄洪量小 3 选矿厂在库区上游 不需动力输送尾砂 缺点 2 因地形限制 库长短 且上游段和坝轴线不垂直 3 因地形限制 筑坝高度有限制 库容小 库区下游有居民 搬迁费用较大 2 2 筑坝材料及尾矿库内基础分析筑坝材料及尾矿库内基础分析 根据现场勘察及地质资料的分析 对比 尾矿坝址处表层为冲填土 耕土 力学性能差 不宜作坝基持力层 应予以全部挖除 下挖至基础 持力层 因该库址沟谷不深 库容较小 均质土坝筑坝土料取地基挖方土和 上游沟底土 以便增加该库的库容量 库内土及基础挖方土不能满足筑 坝的土质及数量的要求 可库外选址取土 拟建尾矿坝 采用均质土坝 2 3 尾矿库均质土坝类型尾矿库均质土坝类型 拟建尾矿库沟内纵深约为 130m 可利用长度 右侧山坡较陡 左 侧较缓 岩石情况好 沟两侧山体植被较好 库区及坝址处山体稳定 12 无滑坡 塌陷等不良地质作用 尾矿库库区内的土地以及林木均已签订 协议 库区汇水面积为 0 04km2 根据已选定的尾矿库库址分析 沟内 底土可作为筑坝土 沟内取土 同时可扩大库容 均质土坝可采用均质 土坝 2 4 尾矿库坝址位置的确定尾矿库坝址位置的确定 选矿厂提供的地形图 测量的控制点有多个 现场打桩设置标志物 便于工程施工放样 参看地形图 坝址选择在沟内较狭窄处 该处为沟底荒地 标高约为 198m 根据现场勘查分析 土层为冲填土 耕土 Q4ml 灰褐 浅褐黄色 很 湿 固结程度差 松散 含少量砾石 植物根须及腐殖质 均质土坝趾 选择在此 筑坝施工清基需清除表层全部土层 挖至基础持力层 清除 的土层作为筑坝土 均质土坝坝顶标高为 210 0m 坝高 12 0m 坝轴线长 70m 坝轴 线左右侧端点坐标分别为 A X 38451335 Y 3610163 B X 38451357 Y 3610230 13 第三章第三章 主要建设方案的确定主要建设方案的确定 3 1 设计的基本原则设计的基本原则 贯彻执行 尾矿设施安全监督管理办法 试行 文件精神 确 保尾矿设施安全运行 在满足选矿厂生产需要前提下 积极采用先进可靠技术 采用 新工艺 新材料 贯彻技术经济相结合的原则 力求在技术可靠的前提下经济合 理 在经济合理前提下技术先进 尾矿库的服务年限要满足选厂的生产规模和年限 支持因地制宜 就地取材 缩短工期 降低投资 严格执行法律 法规 消除污染 保护环境 3 2 尾矿库的相关基础资料尾矿库的相关基础资料 选矿厂工艺流程 破碎 球磨 磁选 选矿厂设计生产规模 日处理干矿约 200t 工作制度 200d a 3 班 d 8h 班 年处理原矿 4 0 104 t 尾矿产率 80 干尾矿排放量 1 2 104 t a 尾矿比重 2 7t m3 选厂排放浓度 25 14 选矿厂排出尾矿粒度 200 目占 60 尾矿堆积容重 1 4t m3 3 3 尾矿库型式的确定尾矿库型式的确定 拟建坝体的沟口处均质土坝轴线呈近南北方面 尾矿库址所处沟 谷 垂直现状坝体轴线的方向为近东西方向 距离较短约 50m 然后主 沟转向西南 东北方向 长约 130m 近西北 东南方向有一短支沟 现有土坝轴线近南北向 不和主沟方向垂直 库区北侧地势较高 最高处标高 227 m 沟底标高 198 m 高差 29m 库区上游标高最高点 236 m 该标高处有石料厂 位于尾矿库 上游 沟谷两岸及上游呈不对称状地形 可利用库容比较小 沟口坝址处较窄 但沟内横向较宽 标高 210m 处 沟谷宽度最宽 处约 100m 包括短支沟 纵向可利用主沟长也为 130 m 根据库址的现状地形条件 设计尾矿库类型属沟口筑坝的山谷型尾 矿库 3 4 尾矿库设计方案比较尾矿库设计方案比较 3 4 1 坝址选择 根据地形地质情况 该库址筑坝库容小 库长短 且距离尾矿库较 远 但因征地的限制 坝址的选择没有余地 本着坝轴线短 土石方量 少 坝基处理简单 两岸山坡稳定 最小的坝高能获得较大的库容等原 则 并结合筑坝材料来源 施工条件 排水构筑物的布置等因素 综合 考虑均质土坝坝址布置在沟口较窄处 15 坝轴线坐标及标高 见 尾矿坝总平面布置图 3 4 2 坝型方案 尾矿库区沟底土层情况 冲填土 耕土 Q4ml 灰褐 浅褐黄色 很湿 固结程度差 松散 含少量砾石 植物根须及腐殖质 筑坝时 需全部清除 均质土坝采用均质土坝 根据已选定的尾矿库库址分析 沟内冲填 土 耕土较厚 可作为筑坝土 沟内取土 同时可扩大库容 均质土坝 可采用均质土坝 坝底设置排渗褥垫 坝内坡设置防渗粘土墙 坝外坡址处采用排水棱体 排水棱体高 2 0m 坝高 12m 因地形限 制 土坝以上不设置尾砂堆积坝 因此设计确定尾矿坝坝型采用均质土坝 3 4 3 排水系统方式 尾矿库底为冲填土 土层较厚 其山坡较薄 因此排水系统不能设 置在沟底 工程量较大 应设置山坡处 排水涵管 连接井 消力井 排水斜槽的方式排水 排水涵管 总长约 60m 进水口和连接井相连 出水口在均质土坝外坡处回水池 排水管直径为 800mm 设置最小坡度约为 5 连接井以上为排水斜槽 斜槽长度为 50m 断面尺寸为 B H 1000 1000mm 最小坡度为 18 连接井直径 2 5m 高 2 5m 排水涵管及连接井设置在库区底部 排水斜槽布置在库区右侧的山坡的半荒植物地 该处土层薄 坡度较缓 施工及后期管理方便 该尾矿库为小型尾矿库 且总库容较小 按照尾矿库设计规范要求 16 小型尾矿库宜采用排水斜槽的方式排水 3 4 尾矿设施位置的确定 本设计依据是甲方提供的 1 1000 现状地形图 现场测量时 在库 区左 右侧山坡及沟底 布置多个测量控制点 正北方向为 Y 轴 正 东方向为 X 轴 1 均质土坝坝址位置 设计均质土坝为不透水均质土坝 设计均质土坝顶右端坐标为x 38451357 y 3610230 均质土坝顶左端坐标为x 38451335 y 3610163 坝顶标高度210m 设计坝底部轴线坐标为 右端坐标为x 38451320 y 3610219 左 端坐标为x 38451311 y 3610191 坝底部标高度198m 2 连接井 斜槽 排水涵管的布置 排连井 消力井 设置在库底 坐标为 x 38451381 y 3610210 井底标高为 201m 排水斜斜槽沿库区右侧布置 出水口连接连接井 坝终期进水口坐标为 坐标为 x 38451406 y 3610260 3 回水池 回水池 消力池 设在距均质土坝坝坡脚原回水坑处 浆砌石结构 其规格为 B L H 5 10 1 4m3 同时起储水 消能的作用 回水池底 部标高为 220m 排水涵管出水口坐标为 x 38451316 y 3610215 17 3 6 尾矿库库容及服务年限尾矿库库容及服务年限 一 尾矿库库容 使用终期 当坝顶标高达到 210m 时 总库容 4 0 104m3 有效库 容 2 9 104m3 具体的库容计算见总库容计算表 根据企业提供的 1 1000 库区地形图 表 3 1 尾矿库总库容计算表 标 高 m 面积 m2 等高线间 容积 m3 几何库容 累计 m3 有效库容 累计 m3 库容利用 系数 198511 00000 200838 001349 001349 00809 400 7 2021661 002499 003848 002693 60 7 2042574 004235 008083 005658 100 7 2063554 005128 0013211 009247 70 7 2087350 0010904 0024115 0016880 50 7 2108325 0015675 0039790 0027853 00 7 二 尾矿库服务年限 当坝顶标高为 232m 时 尾矿库累加总库容为 4 0 104m3 有效库 容为 2 9 104m3 该尾矿库容计算是根据 1 1000 地形图求积所得 干尾砂容重 d取 1 4t m3 库容利用系数为 0 7 选厂每年处理量 为 4 0 104t 排尾每年 3 2 104t a 其中原矿磨矿前干选部分排放干 尾矿约 1 2 万吨 每年进入尾矿库的尾砂 2 0 104t a 尾矿库的服务年限计算公式如下 N d zV W 式中 V 所需尾矿库的总库容 m3 W 选矿厂排出的尾矿量 t a 18 d 平均堆积干容重 t m3 N 选矿厂设计生产年限 年 z 尾矿库的终期库容利用系数 经计算 N 1 4 2 9 2 0 2 年 则尾矿库的服务年限为 2 年 3 尾矿库汇水面积尾矿库汇水面积 根据企业实际测量的 1 1000 的地形图 并结合 1 1000 的地形图 由 AUTOCAD 求积工具测得 库区的洪水流域面积为 0 04km2 3 尾矿库等别尾矿库等别 使用终期 当坝顶标高达到 210m 时 总库容 4 0 104m3 有效库 容 2 9 104m3 坝高 12m 根据 尾矿库安全技术规程 AQ2006 2005 中尾矿库等别的界定 详见尾矿库等别划分标准表 表 3 2 尾矿库等别划分标准表 等别全库容 V 104m3 坝高 H m 一二等库具备提高等别条件者 二V 10000 100 三1000 V 1000060 H 100 四100 V 100030 H 60 五V 100H 30 对照上表可知 该尾矿库为五等库 根据 尾矿库安全技术规程 AQ2006 2005 第 5 4 2 条表 9 尾 矿库防洪标准 五等库洪水重现期为 50 100 年 本工程洪水计算采 19 用洪水重现期为 50 年一遇 即洪水计算频率为 2 3 尾矿坝设计尾矿坝设计方案方案 3 1 坝高的确定 尾矿库坝采用不透水均质土坝 根跟尾矿库址地形分析 尾矿库位 于沟口较窄处 沟口最低标高 198m 坝高的确定原则应同时满足如下 几个条件 1 满足回水蓄水水深 调洪水深 安全超高的要求 2 满足尾矿水澄清距离要求 3 满足坝前形成干滩距离的要求 a 设计均质土坝坝顶标高为 210m 设计规范要求安全超高 0 4m 滩坡度值 i 2 干滩长度保证 40m 其尾矿水控制水位标高为 208 0 m 在保证最高洪水位时最小干滩长度 40m 前提下 则留有 1 2m 可作为调洪水深 根据调洪计算所需调洪水深 1 2m 可满足设计要求 此时安全超高为 0 8m 大于 0 4m 满足五等库对安全超高的要求 b 澄清距离 在正常生产过程控制水位时 澄清水深最大为 0 5m 则尾砂面上的水平距离为 0 6 0 02 30m 满足设计计算的澄清 距离要求 c 实际安全超高 0 8m 尾矿滩面形成 2 坡度 最高洪水位时干滩 长度为 40m 澄清水区 30m 满足 5 等库对最小干滩长度的设计要求 d 均质土坝坝顶标高 210m 满足以上条件 故设计确定坝顶标 高为 210m 其有效库容为 2 9 104m3 选厂每年进入尾矿库的排尾量 20 为 2 0 104m3 e 根据前述几何库容计算结果 当标高为 210m 时 几何库容为 4 0 104m3 有效库容为 2 9 104m3 每年进入尾矿库的尾砂 2 0 104t a 满足选厂 2 0 年的排尾量 尾矿库在标高 210m 的范围内 尾矿库运行期 沟谷纵向长度约 130m 看总平面布置图 沟谷在此高度范围内初期总库长 130m 参看 总平面布置图 滩面坡度 2 最小安全超高 0 4m 时 所需滩长 20m 澄清距离 40m 调洪滩长 70m 的 并满足选厂 2 0 年的排尾量 3 2 均质土坝设计方案 一 坝体采用均质土坝 坝高 12 0m 标高 210 0m 198 0m 坝顶宽 6m 为排除雨水 坝顶面向外坡倾斜 坡度采用 2 上游坡比 1 1 下游坡比 马道在标高 205m 处 马道以上 以下均采用 1 2 坝轴线长 70m 在标高 200m 处是排渗棱体顶部 顶宽 2m 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 土坝外坡脚设排水棱体 棱体顶宽 2 0m 高 2 0m 内坡比 1 1 0 外坡比 1 2 棱体的轴线长约 35m 坝的上游坡面采用 500g 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 层保护措施 反滤层下采用铺设复合土工膜做防渗层 在土工膜的上面应设保护 措施 其厚度为 200 300mm 在土工膜下面要铺设粘土斜墙 二 土坝底部排渗 均质土坝坝体施工前应对于坝址范围进行清 21 基处理 应清除全部的植物层 腐植层 冲填土层 坡积土层等一切不 良地质层全部剔除 至持力层 清基后 施工排渗褥垫 底部排渗采用排渗褥垫的的型式 褥垫向上游延伸 50m 下游一直 通向库区外面 渗水通过坝前排水沟和集液沟 直接排出库区 作为整 个坝体底部的排渗 坝底排渗褥垫中设浆砌毛石防滑移锚墩 锚墩截面 700 x700 mm 采 用 M10 水泥砂浆砌 Mu40 毛石或块石 锚固墩嵌入持力层深度不小于 500mm 锚墩必须保证施工质量 砂浆饱满度 100 三 土坝的护坡 均质土坝外坡采用干砌石护坡 在两坝肩设置 坝肩排水沟 与均质土坝坝前排水沟相连 坝肩排水沟采用矩形断面 断面尺寸为 B H 0 5 0 5m2 坝前排水沟采用梯形断面 尺寸为 B H 1 2 0 5 0 5m2 梯形斜边比为 1 0 5 均质土坝坝肩排水 沟沿山体开挖 必要地段采用块石浆砌 坝前排水沟采用厚为 250mm 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 四 坝体与两边山体接头处的基础处理 尾矿坝坝基开挖施工时 应挖去碎石土 与两侧山体交接处应除去两侧山坡上的杂草 小树苗 耕植土以及碎石土等 坝体直接与山体接触 五 坝体与坝基及岸坡的连接 坝体与坝基及岸坡的连接必须妥 善设计和处理 连接面不应发生水力劈裂和邻近接触面岩石大量漏水 不得形成影响坝体稳定的软弱层面 不应由于岸坡形状或坡度不当形成 不均匀沉降而导致坝体裂缝 22 坝体与岩石坝基和岸坡的连接应遵循下列原则 1 坝体断面范围 内的岩石坝基与岸坡 应清除其表面松动石块 凹处积土和突出的岩石 2 对失水很快风化的软岩 开挖时宜预留保护层 待开始回填时 随 挖除 随回填 或开挖后用喷水泥砂浆或喷混凝土保护 六 基础开挖完成后应经过地质勘察报告编制单位验证后方可施 工坝体 基础开挖过程中应做好隐蔽工程的施工记录 坝体与两坝肩山 体结合处 也应清除掉山体上的风化层 使坝体直接与中风化层相连接 在任何情况下 坝体与岸坡结合均应采用斜面联接 不得将岸坡清理成 台阶式 更不允许有反坡 岸坡清理坡度岩石为 1 1 一般粘性土为 1 2 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拦洪坝及导流渠 按有关规范要求进行施工 确保 雨季施工安全 3 1 排水及泄洪设施设计排水及泄洪设施设计 该尾矿库为小型尾矿库 且总库容较小 库区汇水面积较小 按尾 矿库设计规范要求 小型尾矿库宜采用排水斜槽的方式排水 排水井设 施成本较大 不适合小型尾矿库 本次设计采用排水涵管 连接井 排水斜槽的方式排水 排水涵 管总长约 55m 在沟底部偏右侧山坡处 设置连接井 排水涵管进水口 和连接井相连 出水口在均质土坝外坡消力池处 排水管直径为 800mm 设置最小坡度约为 5 连接井以上为排水斜槽 斜槽长度为 23 50m 和连接井相连 断面尺寸为 B H 800 800mm 坡度为 18 连 接井直径 2 0m 高 2 0m 斜槽宜采用钢筋混凝土现浇的模式 盖板因承压较大 故也可采用 钢筋砼结构 斜槽断面为矩形断面 盖板为平盖板 斜槽断面尺寸为 B H 0 8 0 8m2 盖板厚 200mm 长 1 0m 设计排水管沿库区右侧挖基槽放置 设计涵管采用 800mm 的钢筋 混凝土管 管壁厚 90mm 采用素混凝土做保护层 排水管底部应设置 基座 接缝处应填塞油麻绳后灌热沥青浇缝 然后用 50 水泥砂浆抹平 在穿过坝体下面的排水管应设置截水环 穿过坝体的排水管共 48m 每 隔 8m 设一道截水环 连接井采用浆砌石结构 采用素混凝土砌缝 连接井基础应挖至基 岩 采用C10砂浆混凝土做垫层 垫层厚约100mm 在两坝肩设置坝肩排水沟 以便截排山坡雨水 防止雨水直接冲击 坝体 同时起到排泄出库区洪水作用 3 1 尾矿排放方式尾矿排放方式 一 尾矿输送方式 尾矿库运行初期 尾矿库坝顶排尾点距选矿 厂直线距离约 350m 根据地形条件 尾砂需泵送至尾矿库 尾矿排放 不需要采用砂泵 尾矿输送管线在施工中应根据实际地形布设 尾矿输 送管槽线路的选择 一般应综合考虑下列原则 尽量不占或少占农田 避免通过居住区 24 尽量自流 缩短压力管线 应尽量便于施工和维护 尾矿输送管采用明设的敷设方式 输送管采用 100mm 壁厚 10mm 的 MC 尼龙管材 管道敷设坡度不小于 5 不准出现局部逆坡 每 5m 设置垫墩 每 50m 设固定墩 墩均采用 C25 混凝土浇筑 二 尾矿排放支管个数的选择 尾矿库的 均质土坝长70m 采用5 个支管 支管间距10m 由于尾矿输送管道采取明设的方式 受气温变化影响伸缩频繁 为 保证管道接口不被拉开或松动 一般应设伸缩接头 最大伸缩长度约为 250mm 在直线管上设有两个以上的伸缩接头 而伸缩接头间又不设固 定支墩时 最大伸缩长度应适当加大 伸缩接头安装时 应予留的伸缩 长度需根据安装时的气温严格控制 当两条管道平行敷设时 为便于检 修和拆装 伸缩接头应错开布置 伸缩接头在大修时 须整体拆下拔出 更换填料 更换填料时 将内管与短管的接口拆开 从套管内拔出内管 换好填料后 插进内管 打好接口即可使用 3 1 回水利用方案的确定回水利用方案的确定 选矿厂在在尾矿库的北侧山坡 标高约 227m 直线排放距离约 200m 尾砂排放可自流 本次设计 在坝下修建回水池 兼消力池的作用 与均质土坝相距 10m 其规格为 B L H 5 10 1 4m3 同时起储水 消能的作用 消力池处标高约为 198 00m 尾矿水在尾矿库中经过长时间的澄清 25 和降解作用 流入回水池后 尾矿水的水质能够达到国家有关污水排放 标准后 应用泵送至选厂进行再利用 尾矿回水利用率初期为 75 中 后期为 85 回水泵房建在库区外西侧 采用两间单层砖混结构 每间宽度 3m 跨度 5m 高 2 7m 设计采用两台两级离心泵 一用一备 泵的型 号为 100TSWA 4 Q 80m3 h H扬 56m 配带电机功率 P 22kW 转速为 1450r min 回水设施是补充选矿厂正常生产用水的重要设施 同时也是防止尾 矿水污染环境的有效措施 因此应做好下列经常性的维修工作 以保证 其正常运行 一 冬季应对回水管采取防冻保护措施 二 冬季须采取措施防止抽水设施周围结冰 影响正常抽回水 三 回水泵站须由专人值班管理 确保正常运行 对回水水质的控制要求 正常生产情况下 应按设计要求的最大澄 清水深控制水位 既能保证干滩长度 有能加速沉积尾矿的固结 26 3 13 坝坡渗流稳定性计算坝坡渗流稳定性计算 一 计算坝体浸润线的位置 正常水位 10 00m 计算条件表 坝顶宽度 b m 坝顶高度 h 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 6 0012 001 002 00 0510 000 00 排水棱体高 度 m 排水棱体顶 宽 m 棱体临水坡 比 1 m3 2 0002 0001 000 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 26 0003 33336 00010 00036 517 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 4120 084 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 浸润线位置示意图 正常水位 浸润线各点坐标部分计算结果表 27 序号12345678 X12 615 218 521 00023 50026 0028 5031 000 Y8 9548 5447 9257 3566 7406 0615 2974 401 序号9101112131415 X33 50036 0036 12736 25536 28236 41436 517 Y3 2681 4121 2841 1420 9790 7830 517 由以上计算图和计算数据可知 坝体浸润线位置较低 相对于坝 体总高度 浸润线未潜出坝体 各断面坝轴线处浸润线高程不等 渗 流量小 坝体设置的排水棱体 能够满足坝体排渗要求 二 计算坝体浸润线的位置 最高洪水位 11 2m 计算条件表 坝顶宽度 b m 坝顶高度 h m 上游坡比 1 m1 下游坡比 1 m2 坝身渗透系 数 k m d 上游水位 h1 m 下游水位 h2 m 6 0012 001 11 20 0511 200 00 排水棱体高 度 m 排水棱体 顶宽 m 棱体临水坡 率 1 m3 2 0002 0001 000 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 24 83 7333611 236 662 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 8100 107 坝体渗流浸润线的计算结果如下图 28 浸润线位置示意图 洪水水位 浸润线各点坐标部分计算结果表 略 由以上计算图和计算数据可知 坝体浸润线位置较低 相对于 坝体总高度 浸润线未潜出坝体 各断面坝轴线处浸润线高程不等 渗流量很小 坝体设置的排水棱体 能够满足坝体排渗要求 3 14 坝体稳定性分析坝体稳定性分析 尾矿坝采用均质土坝 坝高 12 0m 标高 198 0m 210 0m 坝顶 宽 6 0m 为排除雨水 坝顶面向外坡倾斜 坡度采用 2 标高 205 0m 处设置马道 马道以上下游坡采用 1 2 坝轴线长 70 0m 坝体下游坡脚处设置排水棱体 棱体高 2 0m 顶宽 2 0m 内坡比 1 1 0 外坡比 1 2 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 尾矿库所在地区地震基本烈度为 6 度 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 最高洪水位 坝体自重 地震 6 度 本次设计对正常运行期 洪水运 行期两种运行状态进行稳定计算 29 本次设计采用总应力圆弧法进行坝坡稳定计算 类似于土坝的坝坡 计算 采用北京理正设计研究院研究的对坝坡抗滑稳定分析的软件对 安全系数进行校核 计算公式 ii iiiii W Wlc k sin tgcos min 式中 Kmin 安全系数 Wi 条块重力 kN 单个土条滑动面长度 m Ci i 总应力抗剪强度指标 i 过土条中线的滑弧半径与过滑弧圆心的法线间的夹 角 度 计算中各种计算参数的选取如下 土层厚度 0 5m 重度 19KN m3 粘聚力 12 0kpa 内摩擦角 30 该库为五等库 计算正常运行坝体的安全系数 正常运行 正常水 位 坝体自重 一 正常运行 正常水位 坝体自重 圆弧稳定分析方法 瑞典条分法 控制参数 采用规范 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 30 计算工期 稳定渗流期 计算目标 安全系数计算 安全系数计算目标 圆弧滑动法 不考虑地震 坡面信息 坡面线段数 6 具体控制参数见下表 坡面信息控制参数表 坡面线号123456 水平 M 4 02 010 02 010 06 0 竖真 M 2 005 005 00 水面信息 采用有效应力法 孔隙水压力采用近似方法计算 考虑渗透力作用 不考虑边坡外侧静水压力 计算条件 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 自动搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度 0 500 m 搜索时的圆心步长 0 500 m 搜索时的半径步长 0 500 m 31 计算简图 均质土坝坝体稳定性计算简图 正常运行工况 计算结果 总的下滑力 1486 618 kN 总的抗滑力 2091 432 kN 最不利滑动面 滑动圆心 9 673 25 760 m 滑动半径 27 849 m 滑动安全系数 Kmin 1 407 坝体稳定性计算结果表明 设计尾矿库均质土坝坝体的抗滑稳定系 32 数计算为 Kmin 1 407 1 15 符合五等库在正常运行期的安全稳定系数 值 满足规范要求 采用瑞典条分法计算坝体安全稳定系数时 具体的 坝坡抗滑稳定最小安全系数如下表所示 坝坡抗滑稳定最小安全系数 坝的等别 运用情况 1234 5 正常运行1 301 251 201 15 洪水运行1 201 151 101 05 特殊运行1 101 051 051 00 二 洪水运行 最高洪水位 坝体自重 圆弧稳定分析方法 瑞典条分法 控制参数 采用规范 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 计算工期 稳定渗流期 计算目标 安全系数计算 安全系数计算目标 圆弧滑动法 不考虑地震 坡面信息 坡面线段数 6 具体控制参数见下表 坡面信息控制参数表 坡面线号123456 水平 M 4 02 010 02 010 06 0 竖真 M 2 005 005 00 水面信息 33 采用有效应力法 孔隙水压力采用近似方法计算 考虑渗透力作用 不考虑边坡外侧静水压力 计算条件 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 自动搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度 0 500 m 搜索时的圆心步长 0 500 m 搜索时的半径步长 0 500 m 计算简图 34 均质土坝坝体稳定性计算简图 洪水运行工况 计算结果 总的下滑力 1600 343 kN 总的抗滑力 2106 088 kN 最不利滑动面 滑动圆心 10 182 24 64 m 滑动半径 26 766 m 滑动安全系数 Kmin 1 316 坝体稳定性计算结果表明 设计尾矿库均质土坝坝体的抗滑稳定系 数计算为 Kmin 1 316 1 05 符合五等库在洪水运行期的安全稳定系数 值 满足规范要求 正常生产期 设计尾矿库坝坝体的抗滑稳定系数计算为 Kmin 1 407 1 15 符合五等库在正常运行期的安全稳定系数值 满足 规范要求 洪水运行期 设计尾矿库坝坝体的抗滑稳定系数计算为 Kmin 1 316 1 05 符合五等库在洪水运行期的安全稳定系数值 满足 规范要求 计算过程略 采用瑞典条分法计算坝体安全稳定系数时 具体的坝坡抗滑稳定最 小安全系数如下表所示 坝坡抗滑稳定最小安全系数 坝的级别 运用情况 1234 5 正常运行1 301 251 201 15 35 洪水运行1 201 151 101 05 特殊运行1 101 051 051 00 3 15 防洪安全可靠性分析防洪安全可靠性分析 一 排洪设计方案 尾矿库两侧山体岩石风化中等 库区汇水面积较小 0 04km2 该尾矿库为小型尾矿库 且总库容较小 库区汇水面积较小 按尾 矿库设计规范要求 小尾矿库宜采用排水斜槽的方式排水 排水井设施 成本较大 不适合小型尾矿库 本次设计采用 排水涵管 连接井 排水斜槽的方式排水 排水 涵管总长约 60m 在沟底部偏右侧山坡处 设置两个连接井 进水口和 连接井