尾矿库工程安全预评价报告

祁东县企丰矿业有限公司朝阳山铁矿尾矿库安全预评价报告祁东县企丰矿业有限公司朝阳山铁矿尾矿库安全预评价报告第一章概述1.1安全预评价的目的(1)贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，确保拟建尾矿库的职业安全与卫生技术措施和设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，保证拟建尾矿库建成后在职业安全卫生方面符合国家的有关法规、标准和规定，拟建尾矿库在初步设计会审前必须进行安全预评价；(2)找出拟建尾矿库投产运行后可能存在的主要危险、有害因素及其产生危险、有害后果的主要原因；(3)对拟建尾矿库建成后运行过程中固有的危险、有害因素进行定性、定量的分析、评价，对其控制手段进行评价；(4)提出消除、预防或降低项目职业安全与卫生风险的对策措施，为拟建尾矿库的安全设施设计、生产运行以及日常管理提供依据，并为安全生产综合管理部门实施监察、管理提供依据。1.2安全预评价的原则本次安全预评价将按照国家现行有关职业安全卫生的法律、法规和标准严格进行，同时遵循下列原则：(1)严格执行国家、地方与行业现行有关职业安全卫生方面的法律、法规和标准，保证评价的科学性与公正性；(2)采用可靠、先进适用的评价方法，确保评价质量，突出重点。1.3安全预评价的范围依据合同要求，本次评价范围为拟建尾矿库及库区内的相关安全设施。凡涉及到尾矿库环保、消防等问题及尾矿库区域外的设施等的安全评价，则应执行国家有关标准和规定，不在本评价范围内。1.4安全预评价的依据1.4.1法律法规表1-1法律法规表序号法律法规名称颁发时期或文件号1中华人民共和国安全生产法中华人民共和国主席令第70号2中华人民共和国矿山安全法中华人民共和国主席令第65号3中华人民共和国环境保护法中华人民共和国主席令第22号4中华人民共和国消防法中华人民共和国主席令第4号5中华人民共和国劳动法中华人民共和国主席令第28号6中华人民共和国职业病防治法中华人民共和国主席令第60号7工伤保险条例中华人民共和国国务院令第375号8建设工程安全生产管理条例中华人民共和国国务院令第393号9中华人民共和国矿山安全法实施条例劳动部部长令第4号10尾矿库安全监督管理规定国家安全生产监督管理总局6号令11安全生产许可证条例国务院令第397号12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第9号令13关于加强金属非金属矿山尾矿库安全生产监管工作的通知安监总管一字〔2005〕18号文14关于做好非煤矿山企业尾矿库安全生产许可证颁证工作的通知湘安监管〔2005〕123号文15关于印发《湖南省开展尾矿库专项整治行动工作方案》的通知湘安监管一〔2007〕191号16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1.4.2主要技术标准及规定表1-2主要技术标准规范表序号标准或规范名称标准或规范号1安全评价通则AQ8001-20072安全预评价导则AQ8002-20073选矿厂尾矿设施设计规范ZBJl-904水工建筑物抗震设计规范SL203-975构筑物抗震设计规范GB50191-936水工隧道设计规范DL/T5195-20047水工混凝土结构设计规范SL-T191-968防洪标准GB50201-949岩土工程勘察规范GB50021-200110尾矿库安全技术规程AQ2006-200511碾压式土石坝设计规范SL274-200112安全标志GB2894-199613安全色GB2893-200114生产性粉尘作业危害程度分级GB5817-8615尾矿库设施施工及验收规程中色投字〔1995〕0641号1.4.3技术资料表1-3技术资料序号资料名称编制单位编制时间1祁东县企丰矿业有限公司朝阳山铁矿尾矿库岩土工程勘察报告核工业衡阳第二地质工程勘察院2008年11月2湖南省祁东县朝阳山铁矿新建尾矿库工程可行性研究报告化工部长沙设计研究院2008年12月3安全预评价委托书1.4.4参考资料表1-4参考资料表序号资料名称出版单位出版日期1安全评价（第三版）国家安全生产监督管理总局编，煤炭工业出版社2005年2尾矿工程冶金工业部长春黄金设计院1986年12月3尾矿坝设计手册冶金工业出版社2007年6月4尾矿设施设计参考资料冶金工业出版社1980年6月5湖南省暴雨洪水查算手册湖南省水电厅1984年9月6中国地震烈度区划图1.5评价程序拟建尾矿库安全预评价的程序如下：(1)了解并熟悉拟建尾矿库项目的内容，包括方案设计所涉及的内容；(2)查找与项目有关的国家劳动安全卫生法律、法规及标准规范；(3)到同类尾矿库进行劳动安全卫生状况类比调查研究，了解同类项目的劳动安全卫生状况；(4)研究分析项目存在的危险、有害因素，并对主要危险、有害因素进行分析；(5)根据国家有关劳动安全卫生法律、法规及标准规范，运用系统安全工程的方法，对拟建尾矿库项目的总体安全卫生状况进行符合性评价；(6)运用科学的评价方法，结合类比数据对项目主要危险、有害因素的危险有害程度进行预评价；(7)提出拟建尾矿库建设项目应该采取的劳动安全卫生对策措施；(8)在评价的基础上得出客观、公正的评价结论。具体评价程序如图1-1所示。图1-1尾矿库安全预评价程序第二章建设项目概述2.1建设项目地理位置拟建尾矿库位于湖南省衡阳市祁东县青山乡瓦屋垅内，南距祁东县城14公里，属祁东、衡阳两县交界处，行政区划属祁东县洪桥镇、衡阳县汇水乡共同管理。矿区内有简易公路通往祁东公路，交通较便利。图2-1尾矿库位置示意图2.2库区自然地理概况2.2.1库区地形地貌拟建尾矿库及排水隧洞穿越地段（即库区）为侵蚀构造低山地貌，山脊多呈东西向展布，库区群峰耸立，岗峦叠嶂，植被茂盛，群山苍翠。地势总体上北东高，西南低，沟谷呈北东向，三面环山，西面为低洼山谷的出口，地面最低高程约340.0m，最大高程约410.0m，相对高差70m，沟谷两侧山坡坡度一般大于30°，基岩出露较好，属中低山陡坡地形。2.2.2库区气候条件矿区位于衡阳盆地西部，属典型的亚热带大陆性湿润气候区，具有明显的季节性气候特征，雨量充沛，冬寒夏热，四季分明。该区年平均气温21℃，最高气温39.6℃（1999年7月28日），最低气温-6.5℃（1978年1月23日）；风向多北东、北北东向；多年平均降雨量1467.74mm，最大年降雨量2362mm（1998年），最大月降雨量409.8mm（1998年5月），最大日降雨量160.6mm（1983年6月3日）；多年平均降雨天数167天，多年平均蒸发量993.8mm；雨季多集中在4-6月，干旱季节多集中在7-9月。2.3工程地质条件2.3.1库区地质构造根据工勘报告，库区位于关帝庙短轴穹窿的西南侧，其区域地质构造线为北西－南东向隆起构造带，花岗岩沿关帝庙穹窿核部侵入，岩体呈北北西向的椭圆形岩基产出，形成关帝庙黑云母花岗岩岩基。区内出露地层主要为板溪群，震旦系及第四系等地层。根据工勘报告，库区内及附近除褶皱较发育外（分布有福广茶场向斜、芋子皂背斜和新屋岭复向斜三组），未发现活动断层形迹，库区区域稳定性较好。区内新构造运动系指第三系以来的构造运动，根据工勘报告，衡阳盆地内总体上新构造运动欠发育，区内新构造形迹不发育，属相对稳定区。主要表现为喜马拉雅期强烈的升降运动，从而形成区内+567至+315高程的低山及冲沟地貌，沿冲沟发育第四系沉积构造。2.3.2库区地层特征拟建尾矿库内主要分布有第四系全新统松散地层，基岩为震旦系南沱组的粉砂质板岩、冰积砾岩、白云质板岩及板溪群上统硅质板岩等。各层岩土特性及分布特征如下：1)种植土灰褐色-黄褐色，稍湿-很湿，主要由粘性土、粉土及砂砾组成，夹有少量碎石，含有机质及植物根系。主要分布库区在沟底及坡谷，厚度不大，一般在0.5m左右，局部可达1.0m。2)淤泥及淤泥质土灰褐色、灰黑色，饱和-很湿、软塑-流塑状态，主要由粘性土及有机物质组成，夹有少量碎石、腐殖的植物根径等。主要分布于库区沟谷及农田里，冲积成因，厚度不大，厚约0.6-1.2m。3)粉质粘土黄褐、灰黄色，为粉砂质板岩残坡积物，以粘粒和粉砂粒为主，含少量粉砂质板岩碎块，大部分呈棱角状，少部分稍有磨圆，土芯手捏易散，干强度、韧性一般。主要分布于山脊低洼处及坡脚处，残坡积成因，厚度约1.0-3.0m。4)碎石土灰黄色、褐色，松散－稍密、很湿－饱和状态，粒径大于20mm的颗粒超过50%，碎石以棱角状、次棱角状为主，大小不等，局部含块石，成分为硅质板岩、砂质板岩、砂砾岩等，强-中风化状并以中风化状为主。该层分布在沟底及谷坡，主要系冲洪积成因，厚度约0.80-2.00m不等。5)全风化冰积砾岩灰白、黄褐色，冰积砾岩由砂屑、砾石及粘土矿物、绢云母等胶结物组成，岩石已全部风化成砂土状，砂屑及砾石成分主要为石英颗粒，棱角状为主，少部分呈次圆形，泥质轻微胶结，遇水即散成砂粒状。该层主要分布于库区西南面ZK12、ZK13号钻孔附近，厚度约9.5-11m。6)强风化粉砂质板岩褐黄色，泥质、粉砂质结构，块状构造，中-厚层状，泥质、粉砂质成分，岩石风化裂隙发育，节理裂隙面有铁质渲染，岩体被切割成10-20cm的块状，用手可折断，岩芯多呈碎块状夹土状，岩石基本质量分级为Ⅴ级，为软岩。该层分布很广，拟建尾矿库库区的基岩基本由其组成，为库区的上部地层，部分出露于地表，岩层产状281°-328°＜40°-59°，厚度较大，厚度1.5-27.8m。7)中风化白云质板岩浅灰、青灰色，微晶结构，块状构造，中－厚层状，岩石节理裂隙面有方解石及石英细脉充填，岩石致密坚硬，锤击声清脆，不易击碎，为较硬岩，岩芯呈柱状，岩体较完整，上部较破碎，岩石基本质量分级为Ⅳ级，岩石质量指标RQD＞85。该层分布于尾矿库初期坝下游ZK02、ZK03、ZK07号钻孔附近，为初期坝下部地层，厚度4.2-15.8m。8)中风化硅质板岩灰、灰褐色，细砂结构，块状构造，中－厚层状，主要矿物成分为石英，次有长石、燧石，胶结物主要为硅质和铁质。岩石坚硬，为较硬岩,岩体节理裂隙不甚发育，上部较发育，岩体较完整-完整，上部较破碎，岩石基本质量分级为Ⅳ级，岩石质量指标RQD＞80。该层风化程度较轻，勘察深度范围内呈中风化状态，厚度2.0-28.5m。2.3.3场地地震效应根据衡阳地震史记载，本区未发生过大于Ⅵ级的地震。根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），场地地震动峰值加速a<0.05g，地震动反应谱特征周期Ts=0.35s；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）地震基本烈度分区表，衡阳地区设计地震分组为第一组，即地震基本烈度为小于Ⅵ度区，场地类别为Ⅰ类。2.3.4水文地质条件(1)地表水矿区内无大的地表水体，主要溪沟为朝阳淹-福广冲溪沟，该溪沟发源于朝阳淹北东侧沟谷，向西南经朝阳淹流经福广冲后汇入福广水库，全长约2.2km，最大流量为5m3/s，最小流量为0.015m3/s，水质为HCO3·Cl-Ca·Mg型水，据观测，朝阳庵-广福冲溪沟流量3-6月份为丰水期，同年10月-次年2月为枯水期，动态变化与大气降水有关。(2)地下水根据工勘报告，库区上部全风化冰积砾岩及强风化粉砂质板岩风化裂隙发育，在钻探过程中孔内出现漏水现象，为主要含水层，其中全风化冰积砾岩赋含强裂隙水，强风化粉砂质板岩赋含中等裂隙水，以下降泉形式出露，主要分布山坡坡脚和溪沟两侧低洼处，久晴则涸。下部中风化白云质板岩和中风化硅质板岩节理裂隙不甚发育，岩石比较完整，是较好的隔水层，赋含弱裂隙水。库区地下水补给来源主要为大气降水，泉水的动态变化规律与季节变化有密切关系。地下水的迳流条件较差，地下水循环交替比较迟缓，经现场地质调查及分析区域水文地质资料，区内地下水总体自北东的高水位流向西南低处，即经朝阳庵流经广福冲后汇入福广水库。总之，库区内水文地质类型属松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，水量较少，水文地质条件较简单。根据工勘报告所取的地下水样对混凝土的侵蚀性分析结果并对照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）表明地下水对混凝土结构具无腐蚀性；对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。2.3.5初期坝工程地质条件拟建尾矿库初期坝位于尾矿库西面，坝址沟谷两岸基岩倾向北西，岩层呈“单斜”产出，其产状为281°-327°＜49°-58°。根据工勘报告，上部基岩为为震旦系南沱组的粉砂质板岩，上部岩石基本为强等风化，厚度较大，岩体较破碎，透水性中等，是初期坝较好的持力层，其坡地及沟谷上覆土层为种植土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土及碎石土等。2.3.6排水管工程地质条件根据工勘报告，排水管地基上覆土层由种植土、淤泥质粘土、粉质粘土及碎石土组成。种植土厚度不大且承载力低，排水管不能以其作为基础持力层；淤泥质粘土及粉质粘土为中等高压缩性土，承载力低，排水管不能以其作为基础持力层；碎石土虽然承载力较高，但厚度小且变化大，呈条带状分布，排水管不能以其作为基础持力层；下伏强风化粉砂质板岩，承载力较高，是钢筋混凝土排水斜槽理想的持力层，沟谷有溪流，地表水较为丰富。2.3.7排水隧洞工程地质条件排水隧洞位置地层依次为为震旦系南沱组的冰积砾岩、粉砂质板岩、及板溪群上统硅质板岩等，分述如下：冰积砾岩，全等风化，呈砂土状，岩体节理裂隙极发育，属于Ⅴ级围岩，总体上洞顶及洞壁稳定性差，围岩不能自稳，变形破坏严重。根据工勘，该层透水性较好。粉砂质板岩，强等风化，中-厚层状，岩层产状倾向北东，倾角在50°-60°，岩石强度一般，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，属于Ⅲ级围岩，洞顶及洞壁稳定性一般。该层透水性中等。硅质板岩，中等风化，中-厚层状，硅质胶结，岩石致密坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，岩体较完整，局部较破碎，属于Ⅱ级围岩，洞顶及洞壁稳定性较好，局部较差。该层透水性差。2.4库区周边环境描述拟建尾矿库位于山谷中，山谷中无经济林。库区上下游均为农田，库尾右岸为企业选厂及矿区，库区范围内零星分布有7户居民，坝址下游约1km处为一小水库，企业已经租用该水库补给选厂用水。除此之外，该尾矿库库区周边无工矿企业、大型水源地、水产基地等。2.5建设项目设计方案概述拟建尾矿库初期坝顶标高为+375.0m，坝高29.0m，汇水面积约1.23km2；后期采用上游法尾砂筑坝，最终堆积标高为405.0m，堆积高度为30.0m，平均堆坝坡比为1:5.0，尾矿库总坝高为59.0m，总库容为111.13×104m3，有效库容约为100.02×104m3，可为1300t/d选厂提供约5.52年的尾矿堆存服务。本工程投资总额为844.11万元，其中工程费用为820.33万元，应急救援物资投入为23.78万元。2.5.1尾矿设计参照的基础资料选厂规模：1300t/d年工作日：300d尾砂产率：65%年尾矿量：25.35×104t（18.11×104m3尾矿堆积干容重：1.4t/m3-200目（小于0.074mm)：约占80%选矿工艺：磁选2.5.2尾矿库等级根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）第4.1条的规定，应根据目前的全库容和坝高按表2-1来确定尾矿库等级。当两者的高差为一等时，以高者为准，当两者的高差大于一等时，按高者降低一等。表2-1尾矿库的等别等别全库容V（10000m3坝高H（m）一二等库具备提高等别条件者二V≥10000H≥100三1000≤V＜1000060≤H＜100四100≤V＜100030≤H＜60五V＜100H＜30拟建尾矿库设计总坝高59.0m，总库容为111.13×104m3，根据表2-1规定，拟建尾矿库为四等库。根据规范，其主要构筑物均按四级构筑物考虑，次要构筑物和临时构筑物均按五级构筑物考虑。2.5.3设计中方案比选介绍朝阳山铁矿尾矿库汇水面积约1.23km2，汇水面积较大。针对这种情况，设计对两种排洪方案进行了比选，方案一考虑全部洪水入库，库内修建一套排洪系统；方案二考虑部分洪水入库，修建两套排洪系统，尾矿库上游修建拦洪坝—排水竖井—隧洞，将上游洪水拦截排往尾矿库下游，库内修建双格排水斜槽—隧洞排洪，两套排洪系统共用一套主排水隧洞。经过设计单位与企业的协商，选择了方案一作为最终方案。2.5.4初期坝设计根据现场调查，发现尾矿库所属沟谷沟底坡降较陡，尤其是库尾430.0m标高以上库区。因此，为了充分利用沟谷库容，减少工程投资，设计将坝轴线尽量靠近下游沟口。根据工勘报告，初期坝坝址处，其坡地及沟谷上覆土层为种植土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土及碎石土等。上述岩土层的物理力学指标较低，不适合做坝基，因此设计要求筑坝前施工方需将上覆土层清除，清基至强风化层，清基平均厚度约2.0m。清基范围至坝基轮廓线以外3m。目前矿方有露天开采剥离的采矿废石可供使用筑坝，因此应企业要求设计初期坝坝型为碾压堆石坝，初期坝石方量约为12.4×104m3。初期坝坝顶标高为+375.0m，坝高29.0m。初期坝顶距库尾约325.0m，可以满足尾矿水澄清、初期调蓄洪水等要求。坝顶宽4.0m，坝顶轴线长约173.5m，上游坡坡比为1:1.8。在下游坡+365.0m、+355.0m标高各设置一宽为2.0m的马道，+365.0m标高马道以上坡比为1:1.8，其余坡比均为1:2.0。在初期坝下游坡面修建从坡脚至为防止尾砂泄漏，在初期坝上游坡设置砂砾石（厚40cm)－土工布（400g/m2)－砂砾石（厚20cm)反滤层，并在整个初期坝表面采用人工块石护坡，厚度不小于0.3m。反滤层必须各层粒度均匀合格，分层分明，其中土工布搭接长度不小于0.3m，用尼龙绳缝制，缝两遍。反滤层与坝基、坝肩相接处，土工布要求超出坝体不小于0.5m。2.5.5堆积坝设计后期采用上游法尾砂筑坝，平均堆积边坡为1：5.0，尾矿坝最终堆积标高+405.0m。在坝体上升过程中，在标高+375.0～+405.0m之间，每隔5.0m高差设置一宽3.0m的马道，相邻马道之间的堆积坝边坡比1：4.5（当考虑马道的宽度时，尾矿平均堆积边坡比为1:5.0)，堆积坝高度为30.0m，尾矿坝总坝高为59.0m。尾矿库在运行时，在堆积坝两侧坝肩位置修建坝肩排水沟，净断面为矩形，B×H＝0.4m×0.4m；在堆积坝外坡标高+380.0m、+385.0m、+390.0m、+395.0m、+400.0m处修建坝坡排水沟，净断面为矩形，B×H＝0.3m×0.3m，并接入坝肩排水沟中。尾矿排放采用坝前多管均匀分散放矿方式，避免细粒级尾砂沉积在坝前，并及时在堆积坝外坡覆土植草，防止冲刷拉沟及粉尘飞扬。2.5.6排渗设施设计在堆积坝上升的过程中，必须及时埋设排渗设施，以降低坝体的浸润线高度，利于尾矿坝的渗流稳定安全。设计要求采用土工席垫的面式排渗方式，土工席垫面式排渗由集渗层、集渗沟、排渗管组成。在滩顶标高+376.0m、+381.0m、+386.0m、+391.0m、+396.0m处，距离滩顶约60.0m位置平行于坝轴线埋设集渗层。集渗层采用宽度为5m的土工席垫，平行于坝轴线方向布置，长度分布至两岸山体处。集渗层具体结构为：土工布（400g/m2)－土工席垫－土工布（400g/m2)-40cm在集渗层最低端开挖一条深约0.5m，宽约0.6m的集渗沟。先沿集渗沟沟底用从集渗层延伸过来的底层土工布（400g/m2)覆盖，然后在集渗沟内埋设一根φ150排渗盲沟，盲沟上面用砂砾石铺平后，再用从集渗层延伸过来的上层土工布（400g/m2)覆盖，最后在土工布上面采用40cm厚砂砾石覆盖。排渗盲沟每间隔20m左右长度，采用三通接φ80UPVC排渗管至堆积坝外坡的坝坡排水沟边，坡度约1％将排渗盲沟内的水排出。φ80UPVC排渗管出口接坝坡排水沟。坝坡排水沟净断面为矩形，尺寸B×H＝0.3m×0.3m，表面采用砂浆抹面处理，坝坡排水沟应接入坝肩排水沟中。在排渗管出口处修建坝坡排水沟，长度约670.0m，尺寸断面为B×H=0.3m×0.3m，排水沟均采用M10水泥砂浆浆砌块石。排水沟一方面可以将通过排渗管流出的渗流水排往尾矿坝下游，另一方面可以及时将坝外坡的雨水收集排走，防止雨水冲刷堆积坝体。2.5.7排洪系统设计根据可研报告，要求库内修建一套排水井—排水管(隧洞)型式的排洪系统，排洪系统由上游至下游依次为：3号排水井—排水管—2号排水井—排水管—1号排水井—排水管—排水隧洞—陡坡式消力池—明渠。3号排水井直径为D=5.0m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约390.0m，最低进水口标高为+394.5m，井顶标高+405.0m，井架高为H=10.5m，井座出口接钢筋混凝土排水管。出口排水管的直径d=2.5m，平均坡降为i=0.296，长约L=29.8m，管内最大流速约v=7.02m/s。2号排水井直径为D=4.5m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约361.6m，最低进水口标高为+386.1m，井顶标高+395.1m，井架高为H=9.0m，井座进出口均为钢筋混凝土管。出口排水管直径d=2.5m，平均坡降为i=0.464，长约L=31.3m，管内最大流速约v=7.02m/s。1号排水井直径为D=4.5m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约336.5m，最低进水口标高为+373.0m，井顶标高+387.0m，井架高为H=14.0m，井座进出口均为钢筋混凝土管。出口排水管直径d=2.5m，平均坡降为i=0.126，长约L=84.11m，管内最大流速约v=7.02m/s。1号排水井通过直径d=2.5m的钢筋混凝土排水管与排水隧洞相连。排水隧洞为圆拱直墙型，净断面B×H=2.6m×2.6m，顶拱半径r=1.3m，直墙高度h=1.3m，进口标高+366.0m，出口标高+350.0m，平均坡降约i=0.038，长约L=424.7m，洞内最大流速约v=8.00m/s。1号排水井与2号排水井重叠高度约0.9m，2号排水井与3号排水井重叠高度约0.6m，井与井之间的使用衔接上不存在问题。排水隧洞进出口段的洞顶及洞壁的岩石强度较差，进口段为强风化的粉砂质板岩，岩体较破碎，必须衬砌；出口段为全风化的冰积砾岩，岩体节理裂隙极发育，属于v级围岩，洞顶及洞壁稳定性差，围岩不能自稳，必须衬砌。衬砌拟采用钢筋混凝土结构，厚度0.3m，衬砌层与围岩之间的空隙必须用毛石混凝土堵塞。衬砌层中要求设排水孔，减少洞顶及洞壁水压力。排水孔排列方式为：洞顶1个、两侧洞壁各1个、底板1个。在排水隧洞出口处设置陡坡式消力池，消力池后接明渠。消力池陡坡段坡坡降i=0.286，长约L=43.7m，落差△H=12.0m；消力池尺寸B×L=5.0m×25.0m，明渠采用梯形断面，接至库外主沟边。2.5.8观测设施设计拟建尾矿库为四等库，根据《尾矿库安全监督管理规定》国家安全生产监督管理局2006年（第6号）令及《尾矿库安全技术规程》AQ2006﹣2005，设计要求尾矿库设置观测设施，包括浸润线观测、位移观测和水位观测。(1)浸润线观测孔浸润线观测孔及位移观测点沿垂直于坝轴线方向各布置三组，每组呈直线布置。浸润线观测点布置：在堆积坝外坡标高+380.0m、+390.0m、+400.0m以及库内尾矿滩面距堆积坝顶30.0m处各布置3个点，布置要求见尾矿库总平面布置图。观测管采用厚壁PVC管（底部5.0m范围内钻孔并外包土工布)做成，管径D=80mm，埋深约为7.0～20.0m。(2)位移观测点在初期坝+355.0m、+365.0m马道及坝顶+375.0m，以及堆积坝+380.0m、+390.0m、+400.0m标高布置位移观测点，并在两岸山坡基岩上设置观测基准点。观测墩采用混凝土墩做成，并利用防锈黄铜棒做观测点。(3)水位观测标尺可研报告中明确提出了在排水井井架上应设立清晰的水位标尺。2.5.9公用工程设计要求在初期坝附近，右坝肩标高+375.0m处设置尾矿库值班房，一间卧室，B×L＝3.0m×4.0m，一间仓库，B×L＝3.0m×5.0m，值班房内设置有照明灯及座机电话，仓库内储存有土工布等抢险及应急救援物资，并在库区设置探照灯。第三章主要危险、有害因素辨识与分析尾矿库的安全直接关系到下游人民的生命财产安全，保障尾矿库的安全运行责任重大。它一旦发生事故，必将对下游地区居民的生命和财产造成巨大灾害，并对环境造成严重破坏。为更为准确有效的辨识、分析尾矿库的危险有害因素，评价组通过对化工部长沙设计研究院《湖南省祁东县朝阳山铁矿新建尾矿库工程可行性研究报告》的研究，并结合实地检查，分析与辨识了拟建尾矿库在建设及运行中存在的主要危险和有害因素。3.1重大危险源辨识根据《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）“全库容≥100万m3或者坝高≥30m的尾矿库属重大危险源申报登记的范围”的规定：拟建尾矿库设计总坝高59.0m，相应总库容111.13×104m3，因此，该尾矿库属于重大危险源。3.2主要危险、有害因素辨识3.2.1汛期溃(漫)坝危害尾矿库发生溃（漫）坝事故时，尾矿往往立即液化，扩大尾矿坝的缺口，使大量尾矿泥砂沿山谷往下倾泄，大量泥石流危及下游居民人身和财产安全，因尾矿中含有有毒污染物，其危害程度远比水库溃坝时严重得多。根据可研报告，拟建尾矿库初期50年一遇设防条件下的洪水总量为19.34×104m3，洪峰流量为33.05m3/s，中期100年一遇设防条件下的洪水总量为21.88×104m3，洪峰流量为37.34m3/s，(1)施工单位不具有相应资质，尾矿库排水系统设计排水能力低、排水系统淤堵或无排水系统，施工质量达不到规范要求；(2)施工时不按设计要求进行，随意变更排水系统的型式、布置及尺寸；(3)排水系统严重堵塞、错位或坍塌，排水能力降低或丧失排水能力；(4)尾矿在库侧、库后排放，不按照设计文件要求均匀排放；库水位控制不当或过高，水边线与坝轴线不能保持平行且相差较大；沉积滩面出现侧坡、扇形坡等起伏不平现象，导致尾矿坝的最小安全超高和尾矿库的最小干滩长度达不到规范要求；(5)尾矿工不检查放矿情况或脱岗，放矿管破损不及时更换，不及时对放矿管进行交替放矿形成局部集中放矿，矿浆冲刷坝外坡造成坝体坍塌、溃坝；(6)坝端未按设计要求设置截水沟，山坡雨水冲刷坝肩；(7)堆积坝下游坝面未采取保护措施，致使坝体被雨水冲刷形成溃坝事故；(8)大气降水量短时间内骤增导致库水位猛涨而出现漫坝事故；(9)设计以外的尾矿、废料或废水进库；(10)库区发生6度以上地震，导致坝体中尾矿液化而发生溃坝事故；(11)老鼠或蛇等小动物在坝体中打洞。3.2.2坝体滑坡危害尾矿坝滑坡往往导致尾矿库溃坝事故，因此，即使是较小的滑坡也应引起高度重视。有些滑坡是突然发生的，有些是先由裂缝开始的，如不及时注意，任其逐步扩大，就可能造成重大垮坝事故。拟建尾矿库初期坝为碾压堆石坝，后期堆积坝采用尾矿堆坝，若在尾矿库后期运行过程中不对堆积坝下游坡面进行维护的话，坝体经雨水冲刷后很容易产生滑坡事故。可能引起的原因：(1)承担尾矿库的施工及施工监理工作的单位不具有相应资质条件；(2)初期坝坝基坐落在不适的工程地质层上或坝体施工前清基不满足设计要求；(3)投入使用后随着尾矿量的不断增加其所受压力逐渐增强，坝体出现较大沉降与位移；(4)初期坝施工过程中不按照设计文件要求的技术指标进行施工或达不到设计要求的技术指标，或在施工过程中不恰当的改变设计或监理失职；(5)尾矿堆积坝达到一定高程后不进行堆积坝工程地质勘察和稳定性分析；(6)随意变更坝型、坝外坡坡比和最终坝轴线的位置；(7)每期子坝堆筑完毕不进行质量检查；(8)尾矿库使用到接近或超过最终设计高程，没有进行闭库或扩容设计而继续使用；(9)为节约库容或其他原因致使坝外坡坡比陡于设计规定值后，使坝体滑动性增强，浸润线从坝外坡出逸的可能性增大，稳定性下降；(10)坝面缺少或不进行维护，坝面无排水沟，坝肩无截洪沟，大气降水冲刷坝面；(11)每期筑坝充填作业之前，岸坡上的草皮、树根、废管件等危及坝体安全的杂物不清除，遇有泉眼、水井、洞穴不进行岸坡处理。岸坡上的杂物或洞穴不清除、不处理，易出现坝肩处的渗流出逸、流砂等现象；(12)坝面出现局部隆起、塌陷、流土、管涌、渗流量增大、渗水变浑，坝体堆积固结度降低，对坝体稳定不利；(13)库区范围内存在放牧和开垦活动，破坏坝面植被；(14)尾矿在库侧、库后排放，不按照设计文件要求均匀排放；库水位控制不当或过高，水边线与坝轴线不能保持平行且相差较大；(15)矿区发生高于设防烈度的地震。3.2.3坝体渗透破坏危害当坝体中的渗流量增大到临界渗流量时，坝体下游坡面个别不牢固的石块开始被渗流冲击滚落形成坝体渗透破坏。渗透破坏可能导致溃坝或坝体滑坡。拟建尾矿库初期坝为透水碾压堆石坝，坝高达29m，因此该尾矿库运行期间可能存在坝体渗透破坏危害。造成坝体渗透破坏的主要原因为：(1)设计未设置反滤层或者施工时未按设计要求设置反滤层；(2)坝体反滤层在施工过程中选料不符合规范或设计要求，未按技术规范或设计要求进行施工；(3)坝体施工时碾压不密实，在尾矿库运行过程中，坝体沉陷较大导致反滤层断裂造成坝体渗透破坏。3.2.4渗漏危害渗漏破坏是造成尾矿坝安全事故的主要原因之一。随着尾矿坝体和库内水位的不断上升，尾矿坝体浸润线过高，发生浸润线出逸，形成坝坡渗流、管涌，致使尾矿坝坡面饱和松软，直至坝体塌滑。根据工勘，库区岩石除白云质板岩及硅质板岩渗水性较差外，其余岩层渗水性较好，为库区内主要导水通道，但建库后库区对周边环境会产生影响，故评价组认为，尾矿库在运行期间可能存在渗漏危害。根据收集的资料和事故案例情况，评价组认为拟建尾矿库渗漏危害主要发生于以下部位:(1)初期坝和堆积坝衔接地段坝底渗流量增大，大量渗流不能从坝底渗出时，浸润线沿初期坝内坡上移，出逸点从初期坝和堆积坝衔接处溢出。可能引起的原因如下：1)随意变更坝体防渗、排渗及反滤层的设置；2)尾矿坝的排渗设施中的排渗棱体在施工过程中选料不符合质量要求，未按技术规范要求进行施工；3)尾矿排放筑坝过程中不按照设计文件要求排放；沉积滩面出现侧坡、扇形坡等起伏不平现象，使矿泥在滩面上大面积沉积形成不透水夹层后影响坝体正常渗流，导致坝体浸润线发生局部出逸；4)坝体防渗、排渗及反滤层遭到破坏或损坏；5)库内水位控制过高。(2)堆积坝坝体地段尾矿不均匀排放、子坝堆筑不合要求，造成堆积坝成为一个不均匀体。尾矿颗粒层理分布复杂，形成矿泥夹层和透镜体隔水层，导致坝体浸润线不规则变化，发生局部浸润线过高出逸或局部集中渗流。(3)尾矿坝体与山坡接触地段尾矿堆积坝坝肩部分坐落在未经处理的风化石山坡上，每期筑坝充填作业之前，岸坡上的草皮、树根、废管件等危及坝体安全的杂物未清除，遇有泉眼、水井、洞穴不进行岸坡处理，造成尾矿渗流水从天然坡面渗漏。随着库内水位增高，渗漏水水压也增大，导致尾矿堆积坝外坡渗流，致使尾矿流失，坝面松软塌滑。(4)初期坝外坡地段由于反滤层在施工或生产中受到损坏导致初期坝外坡出现渗流。(5)坝基础渗漏渗漏水流通过坝基的透水层，从坝趾或坝趾以外的覆盖层的薄弱部位逸出，一般情况可使坝趾下游坡面形成沼泽化，严重情况渗水由清变浑或冒水翻砂流出。引起坝基础渗漏、管涌的主要原因：1)无排渗设施；2)坝基施工时未进行必要的处理；3)筑坝材料不当。(6)库区断层渗漏若设计未对断层地段采取措施或在施工中未对断层带按设计要求进行施工治理的，在尾矿库运行期间可能存在渗漏危害。拟建尾矿库在施工期间应参照上述引起坝体渗漏危害的主要原因加以防范。3.2.5坝体变形危害在尾矿库建成后的运行期间，随着尾矿向上堆积，尾矿对坝体的推力慢慢增大，因此坝体会有个从慢慢滑移到稳定的过程，企业应定时对坝体位移观测点进行观测。可能引起的原因：(1)坝基渗流量大、坝基透水性强，坝基浸水后抗剪强度降低；(2)坝体防渗、排渗设施及反滤层设置的设计不当或随意进行变更；(3)坝体裂缝：1)干缩或冻融引起的裂缝，主要原因为施工质量不佳及施工期不适；2)坝体变形引起的裂缝，主要原因：坝址地质地形处理不当、筑坝土料性能不适、坝基不均匀变形、坝体内混凝土建筑物连接处理不当、施工质量不佳；3)排水系统坍塌引起的裂缝；4)水力劈裂作用引起的裂缝；5)地震。以上各种危害如得不到及时补救和处理，其后果将直接导致尾矿坝溃坝，对下游居民将造成人身和财产重大损失。3.2.6排水设施堵塞危害尾矿库内修建一套排洪系统，排洪系统由上游至下游依次为：3号排水井—排水管—2号排水井—排水管—1号排水井—排水管—排水隧洞—陡坡式消力池—明渠。3号排水井直径为D=5.0m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约390.0m，最低进水口标高为+394.5m，井顶标高+405.0m，井架高为H=10.5m，井座出口接钢筋混凝土排水管。出口排水管的直径d=2.5m，平均坡降为i=0.296，长约L=29.8m，管内最大流速约v=7.02m/s。2号排水井直径为D=4.5m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约361.6m，最低进水口标高为+386.1m，井顶标高+395.1m，井架高为H=9.0m，井座进出口均为钢筋混凝土管。出口排水管直径d=2.5m，平均坡降为i=0.464，长约L=31.3m，管内最大流速约v=7.02m/s。1号排水井直径为D=4.5m，立柱8根，框架式。距初期坝顶约336.5m，最低进水口标高为+373.0m，井顶标高+387.0m，井架高为H=14.0m，井座进出口均为钢筋混凝土管。出口排水管直径d=2.5m，平均坡降为i=0.126，长约L=84.11m，管内最大流速约v=7.02m/s。拟建尾矿库地区雨量丰富，瞬间降雨量大。在尾矿库运行期间，如果排水设施堵塞，将危及坝体和库区安全，有时甚至造成汛期漫坝、垮坝等严重事故。评价组查阅资料，总结引起排水设施堵塞的主要原因有：(1)排水管断裂、排水井井身倾斜断裂；(2)结构设计不合理，施工质量差，超设计服务年限超量排放；(3)洪水后未对排洪构筑物进行全面认真地检查与清理和修复；(4)未按规定修建下游排洪沟(渠)或下游排洪沟(渠)淤积、堵塞；(5)排洪系统地基沉降引起排水系统错位。排水系统特别是排水管在尾矿库运行过程中可能存在被堵塞的可能，因此，应定期对排水系统进行检查，参照上述引起排水设施堵塞的主要原因加以防范。3.2.7库区山体滑坡危害在排洪系统基础施工及库区取筑坝材料过程中，会对库区山体结构造成破坏，因此库区存在山体滑坡危害。若库区周边山体出现滑坡，滑坡土石方掉入尾矿库内，将使调洪库容减小，有可能导致尾矿库洪水漫顶，进而造成溃坝事故；在排洪系统进水口附近的山体滑坡，将可能堵塞泄洪管道，造成排水异常，洪水漫顶等严重后果。可能引起的原因：(1)初期坝建设过程中，在对库区取石时，未对库区边坡采取合理有效的保护措施；(2)在尾矿库建设阶段，原山体植被遭到破坏；(3)库区范围内存在违章建筑，违章施工和违章民办采选活动，破坏库区周边山体；(4)库区范围内存在放牧和开垦活动，破坏库区山体植被；(5)筑坝山体开挖破坏山体的结构；(6)在尾矿库运行后，库尾区域尾矿水对山体浸泡致使山体岩石软化。因此，在尾矿库的建设阶段应尽量减少对原山体植被的破坏，防止在暴雨期间产生泥石流，毁坏和堵塞排水设施，侵占调洪库容，造成库内积水不能正常排出，甚至造成漫顶、垮坝事故。3.2.8尾矿库管理缺陷危害尾矿库的安全管理对于尾矿库安全稳定运行也是至关重要的，管理缺陷同样可以造成严重后果。造成管理缺陷主要有以下几个方面：(1)安全机构中结构设置、人员组成不当，造成安全管理工作中存在衔接不当、管理缺位、专业不全等，未编制年度安全计划和长远计划，对安全隐患未进行及时处理，从而造成安全管理上的缺陷；(2)尾矿工缺乏专门的培训、考核，未进行日常巡查和观测，发现隐患未进行及时处理，对尾矿设施的安全检查和监测不做记录，未对库内的人为干扰及时制止；(3)应急预案等未制定或制定不完善、未按时对应急预案进行演练；(4)安全生产责任制、岗位安全操作规程、安全生产规章制度不健全，安全检查工作不得力；(5)安全资金不落实；(6)技术资料缺乏。3.2.9淹溺事故在尾矿库运行期间，库尾会形成一定区域的水域，作业人员在库区从事巡视、构筑物维护等作业中或外来人员的放牧过程中，人和牲畜可能会掉进水域，存在淹溺危险，淹溺事故将会导致人员的伤亡。引起淹溺的主要原因：(1)库区地面湿滑；(2)库区山路不平坦或塌陷，不慎掉入库内；(3)库区无安全警示标志；(4)外来人员在库区违规放牧，尾矿库工作人员未及时制止；(5)尾矿库运行过程中，排水井拱盖板架设可能发生淹溺事故。3.2.10高处坠落与物体打击拟建尾矿库尾矿坝初期坝坝高29m，设计总坝高达59m，在筑坝、巡视检查等作业活动特别是在施工过程中，存在人员及设备高处坠落的危害。在架设、拆卸尾矿排放管道及架设排水井拱盖板时存在高处坠落和物体打击的危险。3.2.11毒物危害选矿厂出来的尾矿矿浆中含有选矿药剂及某些有害成分，直接排放会对下游水体造成污染。一般引起毒物危害的主要原因是澄清距离不足、尾矿泄漏或废水直接外流。因此，必须加强拟建尾矿库使用期间安全管理，定期对库区进行巡查，防止出现尾矿泄漏事故。3.2.12粉尘危害尾矿沉积滩在干旱季节或久晴未雨在大风天气易引起扬沙现象，对库区作业人员和周边区域有一定的影响。采用分散放矿的方式，尾矿排放水流自身即可有效避免干旱季节沉积滩上产生扬尘现象，因此企业应严格按设计要求进行均匀分散放矿。3.2.13噪声危害尾矿库的噪声危害为基建施工期间的设备所产生，但产生的噪声对周围环境影响较小。此外在尾矿库的警报器进行检查和演习时会产生短暂的噪声，但时间比较短，对周围环境影响较小。3.3小结拟建尾矿库总坝高59m，设计总库容111.13×104m3，因此，该尾矿库属于重大危险源申报登记的范围。评价组认为该尾矿库在建设及生产运行过程中存在以下方面的危险、有害因素：汛期溃（漫）坝危害、坝体滑坡危害、坝体渗透破坏危害、渗漏危害、坝体变形危害、排水设施堵塞危害、库区山体滑坡危害、尾矿库管理缺陷危害、淹溺事故、高处坠落与物体打击危害、毒物危害、粉尘危害、噪声危害等。通过对拟建尾矿库的分析研究认为，在存在的各种危险、有害因素中，汛期溃（漫）坝危害、坝体滑坡危害、坝体渗透破坏危害、渗漏危害、坝体变形危害、排水设施堵塞危害、库区山体滑坡危害、尾矿库管理缺陷危害后果最为严重，必须重点防范；其他危险有害因素虽发生机率不大，也应通过加强管理、规范作业、采取有效防护措施防止事故的发生。第四章评价单元划分与评价方法选择4.1评价单元的划分评价组按生产工艺功能、生产设施设备相对空间位置、危险有害因素类别及事故范围将尾矿库系统分为5大单元：图4-1尾矿库评价单元划分(1)总体布置单元：主要评价尾矿库库址选择的合理性及周边环境与尾矿库间的影响。(2)尾矿坝单元：主要评价坝址及坝型选择的合理性并对坝体稳定性进行验算。(3)尾矿库排水系统单元：主要对排洪系统布置的合理性及排洪系统的可靠性进行评价。(4)尾矿库监测系统单元：主要评价观测设施、通讯设施及警报装置等库区监测系统的完整性及可靠性。(5)尾矿库安全管理单元：主要对尾矿库在设计、建设及运行过程中存在的安全管理缺陷进行分析评价。4.2评价方法的选择尾矿库具有生产工艺简单，安全意义重大，安全防范措施复杂等特点。尾矿库主要作为一种储存尾矿的设施，与别的储存设施有所不同，其安全性能易受所在地的地理和生态环境以及自然气候的影响。一旦地理和生态环境恶化，遇上恶劣的气象条件，容易引发严重的灾难性事故。根据尾矿库的工程特点，选用安全检查表（SCL）法、因果分析法－鱼刺图法和预先危险性分析（PHA）方法对尾矿库各评价单元进行安全预评价，运用推理公式法及调洪演算中的图解法进行洪水计算及调洪演算，利用瑞典圆弧法对坝体的稳定性进行计算。4.3评价方法简介4.3.1安全检查表（SCL）法安全检查表是分析和辨识系统危险性的基本方法，也是进行系统安全性评价的重要技术手段。安全检查表的形式很多，检查表可根据不同的检查目的进行设计，也可按照统一要求的标准格式制作，如危险等级划分表、安全性评价项目表、安全性评价检查表等。依照国家的相关法律法规、技术标准，参考国内外的相关技术文献，拟定检查项目，定性分析拟建尾矿库存在的危险、有害因素，提出相应的安全对策措施。4.3.2鱼刺图法鱼刺图分析属于因果分析法，是安全系统工程的重要分析方法之一。把系统中产生事故的原因以及造成的结果所构成错综复杂的因果关系，采用简明文字和线条加以全面表示的方法称为因果分析法。因其形状像鱼骨或鱼刺，故称为鱼刺图法。一般情况下，可以从人的不安全行为和物的不安全状态两大因素从大到小，从粗到细，由表及里，深入分析。因果分析图一般采用以下步骤编制：1)调查，对所分析的事故及其原因进行全面的了解；2)定题，将所要分析的事故，所要解决的问题或所要研究的对象作为结果定下来，画在图中的右方，并将主题和箭头画出；3)原因分析，将全部原因搜集、罗列；4)综合分类，按照各种原因彼此间的因果关系及重要程度进行整理和分类、理成串，梳成辫子；5)填图，将分析结果一一填入图中。4.3.3预先危险性分析方法预先危险性分析是在进行某项工程活动之前，对系统存在的各种危险因素(类别、分布)出现条件和事故可能造成的后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。通过预先危险分析(PHA)可以达到以下4个目的：1)大体识别与系统有关的主要危险；2)鉴别产生危险的原因；3)预测事故出现对人体及系统产生的影响；4)判定已识别的危险性等级，并提出消除或控制危险性的措施。预先危险分析方法的一般步骤：1)通过经验判断、技术诊断或其他方法调查确定危险源，对所需分析系统的生产目的、物料、装置及设备、工艺过程、操作条件以及周围环境等进行充分详细的了解；2)根据过去的经验教训及同类行业生产中发生的事故情况，对系统的影响、损坏程度，类比判断所要分析的系统中出现的情况，查找能够造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险性，分析事故的可能类型；3)对确定的危险源分类，制成预先危险性分析表；4)转化条件，即研究危险因素转变为危险状态的触发条件和危险状态转变为事故的必要条件，并进一步寻求对策措施，检验对策措施的有效性；5)进行危险性分级，排列出重点和轻、重、缓、急次序，以便处理；为了衡量危险性的大小及其对系统破坏程度，将各类危险性划分为四个，见表4-1。表4-1危险性等级划分表级别危险程度可能导致的后果Ⅰ安全的不会造成人员伤亡及系统损坏Ⅱ临界的处于事故边缘状态，暂时不不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低系统性能，但应予以排出或采取控制措施Ⅲ危险的会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取防范对策措施Ⅳ灾难性的造成人员重大伤亡及系统严重破坏的灾难性事故，必须予以果断排除并进行重点防范6)制定事故的预防对策措施。4.3.4排洪系统可靠性评价方法推理公式是根据基本型式（其中，，，）进行推演，并运用二项式定理的近似计算公式加以简化而得，适用于较小汇水面积的洪水计算。它与原型公式比较，产生的误差最大不超过百分之一，但可直接求解，省去联解试算过程，应用较方便。简化推理公式如下所示：式中：——设计频率P的洪峰流量，m3/s；——频率为P的暴雨雨力，mm/h；F——坝趾以上的汇水面积，km2；L——由坝趾至分水岭的主河槽长度，km；m——汇流参数；J——主河槽的平均坡降；μ——产流历时内流域平均入渗率，mm/h；A，B，C，D——最大洪峰流量计算系（指）数；——暴雨递减指数，当τ≤1时，取=，τ>1时，取=（、可由当地水文手册查取）；τ——流域汇流历时，h。利用推理公式法计算出洪水总量、汇流时间、洪峰流量，再利用图解法对该尾矿库进行调洪演算。调洪演算的目的是根据既定的排水系统确认所需的调洪库容及下泄流量。调洪演算采用图解法合理地确定坝高和排水构筑物的尺寸，以便使整个工程安全可靠，造价最低。计算步骤如下：1)将三角形洪水线绘于第一象限，尾矿库的调洪库容与泄流量汇于第二象限，如图4-2；2)从原点O向做左取洪水总量Wp；3)自三角形顶点b向左作水平线，与y轴交于c，连接ac与Vt-q曲线相交于d；4)自d点向右作水平线与退水过程线交于e，则e的纵坐标即为要求的qm；5)自d点向下作垂线，则d点的x坐标便为调洪库容。图4-2调洪演算图解图4.3.5坝体稳定性评价方法根据《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJl-90)第3.4.1条规定：尾矿初期坝与堆积坝坝坡的抗滑稳定性应根据坝体材料及坝基土的物理力学性质，考虑各种荷载组合，经计算确定。计算方法宜采用瑞典圆弧法。当坝基或坝体内存在软弱土层时，可采用改良圆弧法。考虑地震荷载时，应按《水工建筑物抗震设计规范》的有关规定进行计算。拟建尾矿库地区地震烈度小于6度，依据《尾矿库安全技术规程》及《水工建筑物抗震设计规范》，设计烈度等于或低于六度时，可不进行尾矿坝抗震计算。设计中的坝体稳定性计算采用的是瑞典圆弧法(总应力法)，该方法的基本假定如下：(1)假定土坡稳定性属平面应变问题，即可取其某一横剖面为代表进行分析计算；(2)假定滑裂面为圆柱面；弧面上的滑动土体视为刚体，即计算中不考虑滑体的内部相互作用力；(3)定义安全系数为滑裂面上所能提供的抗滑力矩之和与外荷载及滑动土体在滑裂面上所产生的滑体力矩之比；所有力矩都以圆心O为矩心；(4)采用条分法进行计算：瑞典法亦称Fellenious法，是边坡稳定分析领域最早出现的一种方法。该法假定滑裂面为圆弧形，在计算安全系数时，简单地将条块重量向滑面法向方向分解来求得法向力。(1)滑面形状瑞典法使用圆弧滑裂面，计算简图参见图4-3。图4-3瑞典圆弧法计算简图(2)安全系数计算公式式中：—各土条重量。稳定渗流期坝体浸润线以下，下游水位以上土体重量，对于滑动力按饱和容重计算，对于抗滑力按浮容重计算；浸润线以上则不论滑动力或抗滑力，均用湿容重（或最大干容重）计算；下游水位以下则都用浮容重计算；—过各土条中线的滑弧半径与过滑弧圆心的法线间的夹角(度)；—滑弧长度(米)；、—总应力抗剪强度指标。(3)最危险圆弧的可能位置由于地基、初期坝、尾矿性质和其他外力条件不同，滑弧的位置可能有几种情况：1)地基条件良好，一般容易在坡脚处发生滑动；2)地基较软弱时，可能连同一部分地基一起滑动；3)若初期坝强度较高，也可能在初期坝以上发生滑动；4)在特殊情况下，最不利滑弧位置也可能发生在尾矿未达到最终堆积标高以前的某个断面上。第五章定性、定量安全评价尾矿库的安全直接关系到下游人民的生命财产安全，保障尾矿库的安全运行责任重大。本章通过综合引用安全检查表法和预先危险性分析方法对拟建尾矿库在设计、施工及运行中存在的主要危险、有害因素的出现条件及事故可能造成的后果进行分析，并确定出各种危险、有害因素的危险等级，把评价结果中等级高的危险有害因素作为尾矿库今后运行中重点防范的对象，并提出消除或控制危险性的措施，从而为建设单位提出合理可行的安全对策措施。5.1尾矿库总体布置单元评价5.1.1库址选择合理性评价本评价报告利用安全检查表法对库址选择合理性进行评价，具体见表5-1。表5-1库址选择合理性安全检查表序号检查项目和内容标准依据检查结果检查结论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《尾矿库安全技术规程》《选矿厂尾矿设施设计规范》库区下游约1km有一水库，已被企业租用。库区范围内零星分布有7户居民。除此之外无其他工矿企业、大型水源地、水产基地、大型居民区符合2不宜位于大居民区及厂区最大频率风向的上风侧库区未位于大居民区及厂区最大频率风险的上风侧符合3不迁或少迁村庄库区范围仅存在有7户居民基本符合4不应位于全国和省重点保护的名胜古迹上游库区及周边无全国和省重点保护的名胜古迹符合5不宜位于有开采价值的矿床上面根据工勘报告，库区未发现具有开采价值的矿床符合6尾矿库的汇水面积小，有足够库容和初、终期库长拟建尾矿库汇水面积1.23km2，设计总库容111.13×104m3，可满足1300t/d选厂5.52符合7筑坝工程最小，生产管理方便筑坝工程量在可选库址中较小，库区为天然沟谷，管理方便符合8工程、水文地质条件较好根据工勘报告，库区内未见滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，工程、水文地质条件较好符合9尾矿输送距离短，能直流或扬尘小尾矿输送距离较短，并可自流至坝前符合从以上安全检查表可以看出，拟建尾矿库选址在天然沟谷内，汇水面积较小、库容及使用年限能满足规范要求，库区下游约1km有一水库，企业为满足选厂供水的需要，已租赁了该水库。库区范围内零星分布有7户居民，除此之外无其他工矿企业、大型水源地、水产基地、大型居民区。库区选址合理，基本符合《尾矿库安全技术规程》的要求。5.1.2尾矿库对周围环境的影响风险评价尾矿库的兴建使当地地质历史上长期形成的自然景观、环境要素、生态平衡受到局部破坏和改变，从而使当地环境质量发生一定程度的变化。而且一旦工程发生事故或病害，库区密闭性遭到破坏，造成尾矿泄漏，将使较大范围的环境发生显著变化，造成环境污染，直接或间接地损害人民生命和财产安全，其后果是十分严重的。尾矿库对环境的影响即使在尾矿库闭库后也会在相当长的一段时间内存在。评价组对拟建尾矿库从土地占用、土壤及水体污染和大气污染方面进行风险分析。(1)土地占用影响评价拟建尾矿库库区两岸无经济林，沟内有少量农田，目前企业已完成征地工作。除此之外，库区范围内无其他重要工农业设施和公共设施，尾矿库的兴建对该地区的影响不大，但是，该尾矿库闭库后仍应将其改造成旱地或植树造林绿化环境。(2)土壤及水体污染影响评价选矿厂出来的尾矿矿浆中含有少量选矿药剂及有些有害成分，直接排放会对下游水体造成污染。因此，通过在尾矿库中的澄清、沉积和氧化自净作用，让尾矿水澄清后排向下游。(3)大气污染影响评价该选厂采用磁选选矿工艺，该工艺有处理量大、操作方便等优点。由于该尾矿库所在地地势比较空旷，且其主导风向下游无人居住，故对环境影响较小。但企业应在日常运作中时刻注意维护选厂及库区环境，尽量减少对环境的影响。(4)对周边居民的影响评价拟建尾矿库库区范围内零星分布有7户居民，一旦尾矿库在运行期间发生溃（漫）坝等重大安全事故，会严重威胁到7户居民的生命财产安全。因此，企业应与居民进行协商，尽量将其安置于安全地带。建议下一步设计中，应对尾矿库运行时发生溃（漫）坝事故进行模拟分析，确定其危害程度。5.1.3周边环境对尾矿库的影响(1)工程地质条件的影响根据工勘报告，库区内未见滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，适宜建筑拟建项目。在尾矿库施工过程中，可能会对原有山体结构造成一定的影响，企业在施工过程中，应对软弱松塌山坡体挖除，并在尾矿库运行期间派专人对库区山体进行巡查，发现对山体产生影响及时解决，以防出现山体滑坡对尾矿库安全运行造成影响。(2)水体的影响根据工勘报告，场地内地下水对混凝土结构具无腐蚀性；对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。(3)周边居民对尾矿库的影响由于库区范围内有7户居民，因此为防止居民在库区滥伐、滥垦、滥牧对尾矿库产生破坏，企业应加强库区内的安全管理，并就保证尾矿库安全运行与居民进行协商和沟通。5.1.4小结拟建尾矿库选址在天然沟谷内，汇水面积较小、库容及使用年限能满足规范要求，库区下游约1km有一水库，企业已经租用。库区范围内零星分布有7户居民，除此之外无其他工矿企业、大型水源地、水产基地、大型居民区。库区选址合理，基本符合《尾矿库安全技术规程》的要求。建议下一步设计中，应对尾矿库运行时发生溃（漫）坝事故进行模拟分析，确定其危害程度。5.2尾矿坝单元评价该单元主要对拟建尾矿坝潜在事故进行风险评价，并对坝址及坝型选择的合理性进行评价，并对坝体的稳定性进行分析。5.2.1尾矿坝潜在事故风险尾矿坝是尾矿库最主要的构筑物之一，尾矿坝一旦失事，对下游造成的危害极大。本节在主要危险、有害因素辨识的基础上，利用预先危险性分析法，分析潜在事故的触发条件及可能导致的后果，确定拟建尾矿坝潜在事故的危险等级，并提出相应的对策措施，见表5-2。表5-2预先危险性评价表潜在事故触发条件可能导致的后果等级对策措施溃坝①库区山体滑坡；②降雨量超出正常设计范围，且没采取相应措施；③放矿矿浆冲刷坝坡，从库后或库侧放矿；④排洪设施无法满足要求；⑤排水系统严重堵塞或坍塌；⑥不按规定控制尾矿库水位；⑦子坝堆积施工不当；⑧坝体质量差；⑨管理不当；⑩地震人员重大伤亡、财产重大损失Ⅱ①请具有资质和经验的设计和施工人员精心设计施工尾矿坝；②尾矿库（坝）在汛前、汛期、汛后必须进行大检查；③尾矿排放按设计进行；④做好坝面保护设施；⑤定期检查坝体位移、有无裂缝；⑥检查周边山体稳定性，严禁库区内违章爆破、回采等活动；⑦尾矿库内禁止排入外来尾矿、废石、废水和废弃物；⑧做好事故隐患整治工作，并做好记录洪水漫坝①排洪系统能力不够，堵塞或坍塌；②堆坝质量差，没有控制好沉积干滩坡度和长度；③管理不善，未定期对排洪系统进行检查或汛期前未进行全面检查④库内山体滑坡人员重大伤亡、财产重大损失Ⅱ①请具有资质和经验的设计和施工人员精心设计施工尾矿坝；②尾矿库（坝）在汛前、汛期、汛后必须进行大检查；③汛期前对排洪系统进行全面检查；④保证堆坝质量，严格控制沉积干滩的坡度和干滩长度；⑤做好应急物资储备和设施；⑥制定尾矿库安全渡汛方案坝体滑坡①坝面坡度大，坝基处理不当，施工质量不符合安全要求；②冲填作业前未进行岸坡处理；③没有安全操作规程或制度不健全④地震降低坝体安全性能、人员伤害、财产损失Ⅱ①请具有资质和经验的设计和施工人员精心设计施工尾矿坝；②筑坝前将坝基清至强风化粉砂质板岩；③对坝外坡面进行维护处理，保持坝体外坡平整美观，防止坝面受雨水冲刷拉沟渗漏破坏①无排渗设施；②坝基施工时未进行必要的处理；③筑坝材料不当④尾矿干滩长度和澄清距离不符合安全要求；⑤从库侧或库后排矿，沉积滩范围内有大面积矿泥沉积；⑥充填作业前未进行岸坡处理；⑦尾矿排放超过设计标准发生渗流事故造成人员伤亡财产损失、污染环境Ⅱ①请具有资质和经验的设计和施工人员精心设计施工尾矿坝；②严格设计方案审查制；③严把施工质量和施工材料质量关；④查清渗漏部位和施工原因，及时堵漏；⑤做好事故隐患整治工作，并做好记录通过对拟建尾矿坝的潜在事故风险分析，该单元存在的主要危险、有害因素有溃坝、洪水漫坝、坝体滑坡、渗漏破坏四种，其危险等级均为Ⅱ级。一旦发生以上事故，将会造成人员伤亡和财产损失，并且带来严重的环境污染。只要在设计、施工及运行过程中采取表中提出的对策措施，上述危险、有害因素便可以得到有效控制。5.2.2尾矿坝坝址选择合理性评价拟建尾矿库初期坝位于尾矿库西面，根据工勘报告，坝址沟谷两岸基岩倾向北西，岩层呈“单斜”产出，其产状为281°-327°＜49°-58°。根据工勘报告，上部基岩为为震旦系南沱组的粉砂质板岩，上部岩石基本为强等风化，厚度较大，岩体较破碎，透水性中等，是初期坝较好的持力层，其坡地及沟谷上覆土层为种植土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土及碎石土等。筑坝时，应将上覆土层清除，同时，为增加坝体底部与岩石的摩阻力，建议在岩石表层内开凿逆向台坎。初期坝坝址处，其坡地及沟谷上覆土层为种植土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土及碎石土等。上述岩土层的物理力学指标较低，不适合做坝基，因此设计要求筑坝前，施工方将上覆土层清除，清基至强风化层，清基平均厚度约2.0m。清基范围至坝基轮廓线以外3m。综上所述，在对初期坝坝址进行清基后，初期坝坝址选择合理。5.2.3尾矿坝坝型选择的合理性评价本节根据《尾矿库安全技术规程》及《选矿厂尾矿库设施设计规范》制定安全检查表对可研报告中提出的坝型和坝体结构合理性进行评价，详见表5-3。5-3尾矿坝坝型和坝体结构合理性检查表编号检查项目及内容标准依据检查结果检查结论1尾矿坝宜以滤水坝为初期坝，利用尾矿筑坝《尾矿库安全技术规程》《选矿厂尾矿设施设计规范》尾矿坝设计采用碾压堆石坝符合2初期坝坝高的确定应满足能贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿、澄清尾矿水及调蓄洪水的要求尾矿库初期库容可为选厂服务0.79年。经过计算，排洪能力满足要求，调洪满足要求符合3透水初期坝上游坡面应设置反滤层设计要求初期坝上游坡设置了反滤层符合4尾矿筑坝的方式，对于设计地震烈度为7度及7度以下的地区宜采用上游式筑坝。库区地震烈度小于6度，采用上游式筑坝符合5尾矿坝的选择应以筑坝工程量小，形成的库容大和避免不良的工程、水文地质条件为原则，并结合筑坝材料的来源、施工条件与排水构筑物的布置等因素综合考虑确定初期坝在沟口筑坝，工程量相对较小。根据工勘报告，坝址两侧自然边坡稳定，无滑坡等不良作用符合6上游式尾矿堆积坝坝高与总坝高之比不宜小于1/8拟建尾矿库初期坝坝高29m，总坝高59m，初期坝坝高与总坝高的比值为1/2.0符合7初期坝坝高大于20m且小于30m，并无行车要求时，坝顶宽度不小于3.5m初期坝高29m，坝顶宽度4.0m符合8当初期坝为透水堆石坝，且坝基为非岩基（软基除外），坝高大于20m且小于30m时，下游坡比取1：1.5~1：1.75，上游坡比不宜陡于1：1.6初期坝为碾压透水堆石坝，坝高为29m，上游坡坡比为1：1.8，下游365.0m标高以上坡比为1：1.8，其他为1：2.0符合9上游式尾矿坝的初期坝下游坡面，应沿高程每隔10~15m设置马道，其宽度不宜小于1.2m初期坝坝底标高+346.0m，坝顶标高+375.0m，设计在标高+355.0m、+365.0m处设置了马道，马道宽均为2.0m符合10尾矿堆积坝下游坡与两岸山坡结合处应设置截水沟设计在尾矿堆积坝与两岸山坡结合处均设置坝肩排水沟符合11上游式尾矿坝堆积坝下游坡面上，可结合排渗设施每隔6~10m高差设置排水沟在堆积坝外坡标高+380.0m、+385.0m、+390.0m、+395.0m、+400.0m出修建了坝坡排水沟符合124级及4级以上的尾矿坝，应设置坝体位移和坝体浸润线观测设施拟建尾矿库为四等库，在初期坝+355.0m、+365.0m、马道及坝顶+375.0m，以及堆积坝+380.0m、+390.0m、+400.0m标高布置了位移观测点，并在对应的山坡上设置了位移观测基点符合从上表可以看出，拟建尾矿库坝型和坝体结构的选择基本符合《尾矿库安全技术规程》的要求。5.2.4坝体稳定性分析(1)浸润线的确定浸润线位置的高低和变化与尾矿坝的安全稳定有密切关系。准确地确定浸润线的位置是正确分析坝体稳定性的前提。坝体的浸润线计算可按棱体排渗进行计算。棱体排渗的计算图如图5-1。图5-1渗流计算简图坝体的单宽流量：浸润线方程及浸润线的截距a1：浸润线在坝体处的逸出点高度a0：其中，为化引渗透长度，(2)坝体稳定性计算根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）第1.0.2条2)点“设计烈度为6度时，可不进行抗震计算”。拟建尾矿库区域地震烈度小于6度，因此可不进行尾矿坝抗震计算。尾矿坝的坝体稳定计算采用以下两种荷载组合：1)正常运行状况：正常水位渗透压力+坝体自重，采用总应力法。2)洪水运行状况：最高洪水位渗透压力+坝体自重，采用总应力法。根据《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005），按瑞典圆弧法计算坝体抗滑稳定的安全系数不应小于表5-4规定的数值。表5-4尾矿坝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洪水运行1.201.151.101.05采用瑞典圆弧法对坝体的抗滑稳定性进行了计算，荷载按总应力法组合。根据类似工程经验，各土层主要物理力学指标设计取值见表5-5。表5-5各土层物理力学指标指标地层名称浸润线以上浸润线以下γ饱和（KN/m3)凝聚力C（KPa)内摩擦角φ（°)γ浮（KN/m3)凝聚力C（KPa)内摩擦角φ（°)尾粉砂19.59.5269.57.524尾粉土20.59.82410.57.822尾粉质粘土20.010.81310.08.811尾粘土18.513.768.511.74风化层20.020.01610.018.014碾压堆石坝20.103310.1031基岩25.9505015.95048本评价报告对坝体稳定性进行计算，稳定性计算结果见表5-6。表5-6稳定性计算结果坝顶标高（m）运行状态计算方法抗滑安全系数规范要求结论375.0正常运行瑞典圆弧法1.1831.15稳定洪水运行1.0911.05稳定405.0正常运行瑞典圆弧法1.1691.15稳定洪水运行1.0871.05稳定由上表可知，坝体的稳定计算结果均满足规范规定的正常运行和洪水运行工况下的最小稳定性安全系数的要求。稳定性计算简图见报告后的附图。5.2.5小结通过对尾矿坝单元的分析，评价组认为：(1)通过对拟建尾矿坝的潜在事故风险分析，该单元存在的主要危险、有害因素有溃坝、洪水漫坝、坝体滑坡、渗漏破坏四种，其危险等级均为Ⅱ级。一旦发生以上事故，将会造成人员伤亡和财产损失，并且带来严重的环境污染。只要在设计、施工及运行过程中采取表中提出的对策措施，上述危险、有害因素便可以得到有效控制。(2)拟建尾矿库的初期坝坝址条件较好，适宜修建尾矿坝，坝址选择合理。(3)利用安全检查表对可研报告提出的尾矿坝坝型分析，拟建尾矿库坝型和坝体结构的选择基本符合《尾矿库安全技术规程》的要求。(4)通过对坝体稳定性的计算得出，坝体的抗滑稳定性系数均能满足规范规定的正常运行和洪水运行工况下的最小稳定性安全系数的要求。建议：筑坝前施工方应严格按照设计要求对初期坝坝址进行清理。5.3排水系统单元评价库区汇水面积1.23km2，流域坡降J=0.1478，流域长度1.83km。根据企业提供资料，尾矿-200目约占80%。根据类似工程经验，设计取沉积滩平均坡度为1%。初期防洪标准50年一遇设防，中期防洪标准按100年一遇设防，后期防洪标准按200年一遇设防。设计排水系统采用排水井—排水管，排水井采用钢筋混凝土框架式结构。1号排水井直径D=4.5m，井架高为H=14.0m，出口排水管直径d=2.5m，长约L=84.11m；2号排水井直径为D=4.5m，井架高为H=9.0m，出口排水管直径d=2.5m，长约L=31.3m；3号排水井直径为D=5.0m，井架高为H=10.5m，出口排水管的直径d=2.5m，长约L=29.8m。5.3.1排洪系统合理性评价根据《尾矿库安全技术规程》及《选矿厂尾矿设施设计规范》，采用安全检查表法对尾矿库排洪系统进行合理性评价。见表5-7。表5-7排洪系统合理性安全检查表编号检查项目及内容标准依据检查结果检查结论1尾矿库必须设置排洪设施，并满足防洪要求《尾矿库安全技术规程》《选矿厂尾矿设施设计规范》库内设排洪设施，经计算，满足防洪要求符合2尾矿库宜采用排水井（斜槽）—排水管（隧洞）排洪系统库内设排水井—排水管(隧洞)形式的排洪系统符合3尾矿库的防洪标准应根据各库的等别，综合考虑库容、坝高、使用年限及对下游可能造成的危害等因素，按《尾矿库安全技术规程》表9确定可研报告中考虑初期防洪标准按50年一遇设防，中期防洪标准按100年一遇设防，后期防洪标准按200年一遇设防。基本符合4尾矿库洪水计算应符合《尾矿库安全技术规程》5.4.4条规定水文参数由《湖南省暴雨洪水查算手册》查得，洪水计算采用简化推理公式法符合5尾矿库排洪构筑物的型式与尺寸应根据水力计算及调洪计算确定经过计算，满足规范要求符合6排水构筑物的基础应避免设置在工程地质条件不良或需要填方的地段。无法避开时，应进行地基处理设计排水构筑物的基础未设置在工程地质条件不良的区域符合7设计排水系统时，应考虑终止使用时在井座或支洞末端进行封堵的措施可研报告中未提及排水井终止使用时的封堵措施不符合8在排水构筑物上或尾矿库内适当地点，应设置清晰醒目的水位标尺可研报告中要求在排水井井架上设立清晰的水位标尺符合通过检查，评价组认为排洪系统单元的布置基本符合相关法律法规标准规范的要求。建议下一步设计补充排水井终止使用时的封堵措施。5.3.2排洪系统可靠性评价拟建尾矿库库址为一天然沟谷，山谷内植被较好，库区汇水面积1.23km2，流域坡降J=0.1478，流域长度1.83km。(1)尾矿等级及防洪标准按照《选矿厂尾矿设施设计规范》的规定，尾矿库的防洪标准如表5-8所示：表5-8尾矿库防洪标准等别一二三四五洪水重现期(a)初期100～20050～10030～5020～30中、后期1000～2000500～1000200～500100～20050～100上游式尾矿坝沉积滩顶至最高洪水位的高差不得小于表5-9的最小安全超高值，同时，滩顶至最高洪水位边线距离不得小于表5-9的最小滩长值。表5-9上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长坝的级别12