斯达特新渣场方案设计(审).doc

斯达特锰材料有限公司新尾渣场方案设计斯达特锰材料有限公司新尾渣场方案设计有色设计研究院二八年十二月五日柳州华锡有色设计研究院 广西斯达特锰材料有限公司新尾渣场设计方案目录1 概述11.1工程概况11.2设计依据21.3设计内容21.4设计原则32 基础资料2.1尾渣资料42.2气象资料42.3水文资料42.4地震资料42.5地形地貌42.6地层岩性52.7地质构造63 尾渣场设计方案73.1 尾渣场的选择73.2 尾渣场的库容计算83.3 尾渣场的等级103.4 尾渣场的防洪标准113.5 电解锰厂尾渣排放方式113.6 库址确定113.7 尾渣坝设计123.8 排洪系统163.9坝体观测系统183.10 运渣公路184 安全专篇204.1 设计依据204.2 工程概况204.3 危险、有害因素辨识与分析214.4危险、有害因素防范措施234.5 建议264.6安全管理275 环境保护、水土保持和安全卫生306 技术经济指标31附件3340 1 概述1.1工程概况广西斯达特锰材料有限公司位于广西靖西县湖润镇，距县城46km，距湖润街3km。广西斯达特锰材料有限公司位于靖西至大新二级公路旁，交通条件较好。该公司于2000年投产，主要经营锰产品的生产、加工及销售，兼营锰矿的开采及加工。公司现有员工200余人，原有电解金属锰生产线规模为2000吨/年，年产尾矿砂1.4万吨，后来该公司通过扩建10000吨/年mnso4车间，每年增加尾渣排放量0.9万吨。目前该公司实际尾渣排放量达到2.3万吨/年。目前广西斯达特锰材料有限公司继续扩大生产能力，拟将生产能力扩建至电解锰厂年产尾渣量： 30万吨/年，即21.4万m3/年，并在现有厂区西面约3km处建立新厂房，在新厂区南面山谷建设新尾渣场，新尾渣场纵向长约600m，设计堆存最大标高325m，可排渣量约240万m3。在尾渣场北面和南面设计拦渣坝，北面坝（2#坝）高35m，东面坝（1#坝）高度53m，尾渣坝设计为浆砌石结构。尾渣场图1-1 尾渣场交通位置图1.2设计依据（1）此次尾渣场安全设计采用的规程、规范如下：选矿厂尾矿设施设计规范（zbj1-90）水工混凝土结构设计规范（sl/t 191-96）砌体结构设计规范（gb 500032001）防洪标准（gb50201-94）尾矿库安全监督管理规定 2006年6月（简称管理规定）尾矿库安全技术规程（aq2006-2005）（简称技术规程）水利水电工程设计洪水计算规范（sl44-93）砌石坝设计规范（sl252006）（简称设计规范）建筑抗震设计规范（gb 50011-2001）中华人民共和国环境保护法中华人民共和国水土保持法（2）设计依据技术文件广西斯达特锰材料有限公司三万吨电解锰二、三期扩建工程尾矿库工程地质勘察报告 核工业柳州工程勘察院 2007年5月广西小流域暴雨流量计算表广西暴雨流量查算手册业主提供的1：1000地形图1.3设计内容本次设计的主要内容包括：（1)尾渣场方案设计，不包括施工前必须做的施工图设计（2)方案的工程量及投资概算1.4设计原则此次设计按如下原则进行：（1)尾渣场设计方案应遵循的现行规程、规范；（2)在确保尾渣场安全的前提下，方案简单可行，投资合理；（3)贯彻“安全第一、保护环境、造福人民”的方针；（4)积极慎重的采用新技术、新设备、新工艺、新材料，以确保设计的先进性、经济性、合理性。 2 基础资料2.1尾渣资料根据业主提供的相关资料，该尾渣场尾渣资料如下：电解锰厂年产尾渣量：30万吨（21.4万m3）尾渣堆积湿容重: =1.4t/m3尾渣内摩擦角：=5尾 渣 粘 聚 力：c=7kpa2.2气象资料靖西县属亚热带季风气候区，夏无酷暑，冬无严寒，年平均气温19.1，素有气候“小昆明”之称，极端最高气温39.1，极端最低气温-0.2；年平均降雨量为1606mm，其中59月份降雨量占全年的77，6、7、8月每月降雨量在300mm左右；区内湿度大，多年平均相对湿度为83。24小时最大降雨量为140mm，cv24=0.58，cs=3.5cv。2.3水文资料该区属左江水系黑水河流域，库区上游约1km有一泉水，泉水流量约30l/s，泉水流经渠道及管道流经库区，汇入黑水河。采用广西小流域暴雨流量计算表。2.4地震资料根据建筑抗震设计规范（gb 50011-2001），本尾渣场场区地震烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。2.5地形地貌 渣场处于岩溶地貌和构造剥蚀丘陵地貌接合部，渣场及坝址区沟谷地貌呈“u”型，河谷较宽缓，谷坡较陡。主坝区两岸山体高且厚大，右岸山体较低缓；库区四周山顶高程在310400m之间，谷底高程275320m左右；山坡近岸自然坡度20-40，坝底高程约273m左右。2.6地层岩性 尾渣场及附近出露泥盆系上统榴江组(d3l)、石炭系下统岩关组(c1y)局部覆盖第四系坡残积层(qel+dl)及冲洪积层(qal+pl)。根据野外钻探揭露情况，勘察场地内岩土共分为5层，自上而下分述如下：2.6.1第四系冲洪积砾砂层(qal+pl)： 灰褐色、灰黄色，主要由砂土夹硅质岩碎块所组成，土体松散。该层见于zk2，层厚0.80m。2.6.2第四系坡残积含碎石粘土层(qel+dl)： 灰褐色、主要由粘土夹硅质岩碎石所组成，土体不均匀稍密状，碎石含量约40，粒径0.53cm为主，棱角状。该层分布于库岸及山坡大部分地区，钻孔揭露厚度o.51.3m。2.6.3强风化硅质岩层(d3l)： 灰褐色、灰黄色，薄层状构造，岩石质硬，裂隙发育，干钻难于钻进，岩芯呈砂状。揭露厚度为1.404.50m。 本层做压水试验2段，渗透率为11.615.3lu；渗透性等级为中等透水。2.6.4中风化硅质岩层(d3l)： 灰色、深灰色，薄层状构造，岩石坚硬，裂隙发育，岩芯呈碎块状、砂状及短柱状。该层钻孔揭露厚度为3.7012m。 本层做压水试验8段，渗透率为2.87.4lu；渗透性等级为弱透水层。2.6.5中风化石灰岩层(c1y)：灰色、深灰色，中层厚层状构造，岩石坚硬，致密，岩溶发育弱。该层地表出露完好，分布库区上游。2.6.6岩体物理力学参数核工业柳州工程勘察院提交广西斯达特锰材料有限公司三万吨电解锰二、三期扩建工程尾矿库工程地质勘察报告中岩体物理力学参数如下表：表2-1 岩体物理力学性质 岩体类型及层号 力学参数含碎石粘土强风化硅质岩中风化硅质岩中风化灰岩容许承载力（kpa）18050015003000抗剪断强度砼与岩体f0.61.0c（mpa）0.450.9岩体f0.551.0c（mpa）0.40.85摩擦系数f0.450.65变形模量e0（gpa）2.08.0渗透系数（cm/s）11.615.3lu2.87.4lu(上部5lu)38lu2.7地质构造据区域地质资料及工程勘察成果，场区位于右江再生地槽下雷一灵马拗陷西南段，湖润背斜北西翼；构造线呈北东南西走向，地层总体呈向北西倾向的单斜构造，岩层产状32522。局部有次级小褶皱发育。渣场北东距黑水河断裂约3km，距右江断裂带约90km，南西距那坡断裂带约45km。渣场岩石的构造裂隙较发育，主要有2组：9085和33573。渣场及其附近，尚未发现全新世活动断裂。3 尾渣场设计方案3.1 尾渣场的选择3.1.1尾渣场选择原则选择尾渣场应综合考虑的原则：(1)不占或少占耕地，不拆迁或少拆迁居民住宅；(2)距电解锰厂近，尽可能降低排渣成本；(3)有足够的库容（一般应满足储存电解锰厂在设计年限内排出的尾渣量，当一个尾渣场不能满足要求时，应分选几个，每个尾渣场使用年限不应少于五年）；(4)汇水面积小（如较大时，坝址附近或库岸要有适宜开挖溢洪道的有利地形）；(5)坝址及场内地质条件较好；(6)处于厂区和大的居民点的下游，并最好位于下风向，不污染水源；(7)场区附近有足够的筑坝材料。3.1.2尾渣场选择广西斯达特锰材料有限公司新尾渣场位于新厂区南面的山谷中，为山谷型尾渣场。尾渣场汇水面积小，距电解锰厂近，电解锰厂尾渣采用汽车运输排至尾渣场，尾渣场场区没有耕地及水田，场址远离村庄，尾渣场下游没有村庄。选择尾渣场的地址符合选址要求。3.2 尾渣场的库容计算3.2.1所需库容计算所需库容可按以下公式计算vz=式中：vz所需尾渣场的总库容，m3；w电解锰厂排出的渣量，t/年；d尾渣平均堆积干容重，t/m3；n电解锰厂设计生产年限，年；z尾渣场的终期库容利用系数。以上各参数取值如下：w=30万t/ad: 1.4t/m3。n: 电解锰设计生产年限为10年。z：取1。则计算得所需总库容vz:vz= (30000010)(1.41) =214.3万m3 为了满足斯达特锰材料有限公司电解锰厂生产要求，新尾渣场库容量应大于214.3万m3。3.2.2实有库容计算3.2.2.1 总库容计算在地形图上，按设计的尾渣场各地形线，量出各等高线面积，以相邻两等高线的面积平均值乘以二等高线之差，所得出乘积为两等高线库容，各等高线间库容相加的库容为总库容。库容计算见表3-1。表3-1 尾渣场库容计算表标高 (m)面积 （m2）平均面积 （m2）高差 （m）库容 （m3）累加库容 （m3）275147523885119401194028033015282.5526412.538352.528572641194655973098082.52901662828432.55142162.52402452954023744756.55223782.5464027.530049276546805273400737427.53056008465624.55328122.510655503107116577612.55388062.51453612.5315840609010354505151904127.53209614610253155126552416782.5325108916尾渣场采用干排形式堆存，相应总库容241.7万m3。该尾渣场采用干堆堆存，计算得库容为堆场的库容。根据地形情况，该尾渣场能满足电解锰厂10年的尾渣堆存。3.2.2.2调蓄库容计算该尾渣场坝顶标高为326m，考虑坝体安全超高1m，靠坝体堆存标高为325m，尾渣场最小可调储库容为v调蓄=1401151.5=210172.5m3。3.3 尾渣场的等级尾渣场的等级决定防洪标准及库内构筑物的级别，而构筑物的级别决定结构安全度。尾矿库的等别根据尾矿库安全技术规程（aq2006-2005）的规定，由该尾渣场的坝高和全库容确定。尾矿库及构筑物的等级见表3-1、表3-2。表31 尾矿库等别表等别全库容v（104 m3）坝高h（m）一二等库具备提高等别条件者二10000h100三1000v1000060h100四100v100030h60五v100h 1.300倾覆验算满足: k0 = 7.318 1.500作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.737 = 0.250*80.300 = 20.075(m)墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=522.588 = 600.000(kpa)墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=468.052 = 650.000(kpa)地基平均承载力验算满足: 压应力=495.320 = 500.000(kpa) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.737 = 0.300*80.300 = 24.090(m) 压应力验算满足: 计算值= 522.588 = 2100.000(kpa)剪应力验算满足: 计算值= -15.786 = 110.000(kpa) 截面上偏心距验算满足: e1= 1.198 = 0.300*21.500 = 6.450(m) 压应力验算满足: 计算值= 540.046 = 2100.000(kpa)剪应力验算满足: 计算值= 42.327 1.300倾覆验算满足: k0 = 6.099 1.500作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-1.793 = 0.250*38.500 = 9.625(m)墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=303.332 = 600.000(kpa)墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=538.571 = 650.000(kpa)地基平均承载力验算满足: 压应力=420.952 = 500.000(kpa)截面上偏心距验算满足: e1= -1.793 = 0.300*38.500 = 11.550(m)压应力验算满足: 计算值= 538.571 = 2100.000(kpa)剪应力验算满足: 计算值= -9.695 = 110.000(kpa)截面上偏心距验算满足: e1= -0.414 = 0.300*12.500 = 3.750(m)压应力验算满足: 计算值= 266.262 = 2100.000(kpa)剪应力验算满足: 计算值= -14.124 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 zw = 33.122 (m) 相对于墙趾点，ey的力臂 zx = 51.000 (m) 相对于墙趾点，ex的力臂 zy = 10.947 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 66879.063(kn-m) 抗倾覆力矩= 687254.500(kn-m)倾覆验算满足: k0 = 10.276 1.500(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 20691.641(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=620375.438(kn-m) 基础底面宽度 b = 51.000 (m) 偏心距 e = -4.482(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 zn = 29.982(m) 基底压应力: 趾部=191.789 踵部=619.648(kpa)最大应力与最小应力之比 = 619.648 / 191.789 = 3.231作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-4.482 = 0.250*51.000 = 12.750(m)墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=191.789 = 600.000(kpa)墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=619.648 = 650.000(kpa)地基平均承载力验算满足: 压应力=405.718 = 500.000(kpa)(四) 基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 895.000(m2) 重量 = 20585.000 kn 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 zw = 33.122 (m) 相对于验算截面外边缘，ey的力臂 zx = 51.000 (m) 相对于验算截面外边缘，ex的力臂 zy = 10.947 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 20691.641(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=620375.438(kn-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 zn