拦坝工程水土保持方案[优秀工程方案]

1、水保方案 乙陕字第043号 陕西彬长小 庄矿业有限公司新排矸场拦矸工程初 步 设 计编制单位:绿业生态技术咨询有限公司2016年6月复制责任页批 准:李民生审 查:赵创群校 核:卢惠芳参加工作人员:赵创群 卢惠芳 杜 超 田乃维 陈 刚 王建民 目 录1概述11.1主体工程项目概述11.2设计的 目的 意义11.3工程等级和设计标准11.4工程主要技术参数12排矸场概况32.1自然概况32.2社会经济状况32.3排矸场地质条件33排矸场设计内容和规模63.1设计内容63.2工程布局63.3工程规模64排矸场工程设计74.1拦矸坝工程设计74.2排矸场周边截排水工程设计184.3排矸场矸石堆置型

2、式194.4排矸场水土保持措施设计194.5工程量计算205工程施工225.1筑坝材料要求225.2施工放线225.3工程施工225.4施工度 汛245.5施工安全256施工组织设计266.1施工条件266.2施工进度 266.3质量控制266.4工程验收277投资概算287.1投资概算原则和依据287.2工程总投资31附表附表1 总投资概算表附表2 独立费用计算表附表3 主要材料预算单价表附表4 水泥砂浆材料价格计算表附表5 施工机械台时费汇总表附表6 工程、植物措施单价汇总表附表7 工程、植物措施单价表附图BKX-01 工程地理位置示意图 BKX -02 工程平面布置图BKX -03 水位

3、库容关系曲线图BKX -04 坝体断面设计图BKX -05 放水工程设计图BKX -06 放水工程设计图BKX -07 消力池盖板、卧管横梁配筋图BKX -08 矸石堆放剖面及水保措施典型设计图BKX -09 截水沟、排水渠设计图小 庄煤矿排矸场拦矸工程主要技经指标表建设地点彬县义门镇截排水工程挡水土埂650米建设性质新建排水沟1542米工程规模控制面积0.14千米2主要工程量土方69636米3滞洪库容 0.98万米3石方1489米3拦泥库容2.6万米3合计72501米3堆矸容积122万米3投 工9868工日拦矸坝型式均质碾压土坝主要材料用量水泥46.2t坝高18米钢材1.5t坝顶长50米块石

4、1786米3坝体土方22132米3碎石输水涵管型式钢筋砼涵管砂子203.4米3长度 76米柴油59.7t管径0.8米乔木0.9904万株放水卧管型式浆砌石灌木0.6800万株总高度 15米草种5.1千克坡比1:2总投资209.82万元断面(宽高)0.70.8米施工期2个月陕西彬长小庄矿业有限公司新排矸场拦矸工程初步设计1概述1.1工程背景:小 庄煤矿在生产运行过程中,产生煤矸石是煤炭产量的 3.4,年产矸石为20万t之多,依据小 庄煤矿2006年2月获批的 小 庄煤矿水土保持方案 报告书,确定了 工业场地北部3千米的 白家沟做为煤矸石堆放场.2011年4月由咸阳市水土保持学会完成了 排矸场、拦

5、矸坝设计,同年6月建成并投入使用.由于矿建初期建筑垃圾多,巷道掘进排渣量多,加之后续矸场管理不健全,没有按设计堆矸方式弃矸,导致白家沟矸场闭场,不能使用.为有效的 拦挡弃矸,集中堆放,综合整冶,有效利用,小 庄煤矿依据陕西省水土保持局批复(陕水保函2012231号)陕西彬长矿业集团有限公司小 庄煤矿变更项目水土保持方案 报告书在白家沟矸场右侧王学沟新建二期拦渣场.为此,建设单位委托我公司承担该拦矸坝初步设计.1.2工程等级和设计标准根据开发建设项目水土保持技术规范(GB50433-2008)和水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)对拦矸工程的 规定,确定工程等级为五级,设计洪水为

6、N=30年一遇(P=3.3%),校核洪水为N=300年一遇(P=3.3%).1.3工程主要技术参数1.3.1坝体参数(1)坝高18米,坝顶长50米,坝顶宽4米,下游坝坡在坝高10米处设马道,马道宽2米,马道以上坡比1:1.75,马道以下坡比1:2,上游坝坡比1:2.(2)坝顶高程912.8米,校核洪水位910.8米,拦泥高程904.8米,滞洪库容0.935万米3,堆渣容积122万米3.1.3.2放水工程参数(1)卧管顶高程911米,底高程896米,坡比1:2,卧管垂高15米,卧管长度 30米.(2)输水涵管进口高程895米,涵管出口高程894米,长76米,下接60米输水明渠.1.3.3截排水工

7、程参数排矸场周边布设矩形断面(高宽)0.70.5米长650米浆砌石截水沟;渣面修筑挡水土埂962.5米,最终渣面布设15阶台,及0.30.3米总长1200米 米7.5浆砌石,米10砂浆抹面横向排水沟,0.50.4米长490米 米7.5浆砌石,米10砂浆抹面纵向排水沟.1.3.4主要工程量(1)工程措施坝体填筑土方22132米3,修筑排水沟52米,塬面截水沟650米,浆砌块石719.92米3,渣面覆土47504米3.(2)植物措施渣面覆土后栽植刺槐9904株,栽植紫穗槐6800株,坝坡草皮护坡0.34h米2.1.3.5工程总投资小 庄拦矸坝工程总投资209.82万元.其中工程措施投资181.6万

8、元,植物措施投资9.8万元,临时工程3.83万元,独立费用8.48万元,基本预备费6.11万元.2排矸场概况2.1自然概况2.1.1地貌、地质新排矸场位于小 庄煤矿风井场右侧与原排矸场毗邻,工程布置在白家宮村王学沟,拦矸工程坝址以上流域面积0.14千米2,沟道呈“V”字型,沟道长420米,沟头、沟谷两岸塬面较为平坦,沟坡植被较好,无明显冲沟,沟谷基本对称,沟道走向为东北(沟头)向西南向(沟口),其塬面高程1075.75米,坝址沟底高程894.80米,坝址以下征地界沟底高程884.68米,沟道比降21%.地貌以黄土高原沟壑为主,地势东北高西南低,属泾河北岸的 二级支流.从地质结构上来说位于鄂尔多

9、斯台南缘褶皱带上,基岩多为砂岩,页岩埋藏较深,地表覆盖风成坡积黄土,黄土覆盖达120米以上,表土垂直节理明显,沟坡易崩塌,水蚀重力侵蚀严重.2.1.2气象、水文该区属暖温带半干旱季风气候,年均气温9.7,年极端最高气温40,最低气温-22.5.多年平均降雨量为516617米米,最大 降雨量772.6米米,最小 降雨量319.3米米,年内降雨多集中在7、8、9三个月,占全年降水的 53.8%.年均风速1.4米/s.沟道内无常流水,径流主要为暴雨产生,历时较短,强度 不大 .流域内无观测资料,参照咸阳市实用水文手册得知,该区24小 时最大 暴雨为57.8米米,多年平均径流深55米米,年均土壤侵蚀模

10、数为5000t/千米2a.2.2新建拦矸工程的 意义小 庄煤矿在建设生产过程中,由于矿建弃渣和产生煤矸石是原拦矸场己达到设计储量,随着生产运行的 正常化,需对矸石集中堆放和妥善处理.否则将对周围生态环境产生影响和破坏,在暴雨山洪作用下,引发泥石流等次生灾害,可能危及下游西(安)至平(凉)铁路,周边群众生产生活及生命安全.根据水土保持法律、法规对开发建设项目的 有关规定,及陕西彬长矿业集团有限公司小 庄煤矿变更项目水土保持方案 报告书拟定矿部北部3千米的 白家宫村王学沟做为新建煤矸石堆放场.建设该排矸场不仅是小 庄煤矿生产运营的 需要,也是水土保持法赋于的 防治责任,更是矿建环评的 要求.按照水

11、土保持法规定“先拦后弃”的 原则,建设排矸场拦矸工程,对于防止水土流失,减轻对周围生态环境的 破坏,防洪保安具有重要意义.排矸场位置见工程地理位置示意图BKX-01.2.3排矸场地质条件2.3.1区域地质(1)区域构造及地震排矸场位于华北地台鄂尔多斯台地向斜的 南缘地带,构造体系属祁吕山字型构造前弧东翼.地质构造简单,地层产状平缓,无大 型断裂构造.新生代以来,华北地台整体缓慢上升,鄂尔多斯地台向斜相对较为稳定.根据1:400万中国地震动参数区划图(GB18306-2001)标准,工程区地震动峰值加速度 a=0.05g,地震动反应谱特征周期0.45s,相应的 地震基本烈度 为度 .适宜兴建均质

12、土坝工程.(2)水文地质王学沟两岸塬区黄土中赋存地下水,以潜水和上层滞水为地下水动力特征.黄土中赋存的 孔隙型潜水和古土壤为相对隔水层易形成上层滞水.上层滞水受大 气降水的 强度 、时段季节影响较大 .踏勘期间沟底树木较多,植被较好,土体松软含水量较大 ,无明显的 泉水出露,沟道内有水流,流量很小 ,随季节变化而变化,春、夏枯竭,秋、冬可见.2.3.2拦矸坝工程地质条件(1)地形地貌及地层岩性坝址区位于王学沟流域中上部,沟道呈“V”字型,坝右肩的 谷坡呈陡崖,左肩较缓,降雨季节常发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象.坝址区的 沟道为全新统冲积层(Q4al),分布于沟道,厚度 约3.56.5米.岩性为含

13、钙质结核壤土,疏松,潮湿,结构混杂.沟道两侧分布全新统坡积层(Q4dl),主要分布在沟谷的 两岸陡崖下部,厚度 1020米不等,岩性为黄土状壤土夹错乱的 古土壤,颜色红黄混杂,质地不均,松散多裂缝及小 空洞.该坡积层易发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象.坝基下部为中更新统风积堆积层下部(Q21eol):褐黄色黄土状粉质壤土,结构较为致密坚硬,针孔已少见,夹有23层古土壤,淀积层中钙质结核层成层分布广泛,厚度 40米.(2)坝址黄土状壤土的 物理力学性质含水率W=14.5%,天然重度 =17.3kN/米3,干重度 d=15.2kN/米3,孔隙比e=0.746,饱和度 Sr=56%,液限Ip=30.7%

14、,塑限IL=18.7%.压缩系数0.18米pa-1,压缩模量9.6米pa.(3)坝址区工程地质条件评价1)坝基、坝肩分布全新统冲积层(Q4al)和全新统坡积层(Q4dl)其岩性为黄土状壤土夹错乱的 古土壤,质地不均匀,疏松,含水率大 ,密度 小 ,具强湿陷性、高压缩性、承载力低,在排水不畅的 条件下一般呈软塑、流塑状态等特点,建议筑坝前进行清除,使坝基处于中更新统风积(Q21eol)黄土状壤土层.2)建筑均质土坝的 功能是拦渣预防泥石流,一旦发生强暴雨,必然存在库区蓄水问题,因此建议坝体设置滤水体排水和库区蓄水的 排泄工程设置,满足该均质土坝不具备蓄水的 功能要求.3排矸场设计内容和规模3.1

15、设计内容小 庄煤矿新选定王学沟作为煤矸石堆放场,沟道面积14h米2.根据建设单位意见,排矸场设计的 沟底拦矸控制工程尽可能沿征地地界底线进行,使拦矸容积最大 ,并使渣体安全.经现场踏勘和规范要求,排矸场工程设计内容有:(1)拦矸坝设计(2)排矸场周边截排水工程设计(3)排矸场煤矸石堆置形式(4)排矸场水土保持措施设计3.2工程布局为合理利用所征沟道,使拦矸堆渣最大 化,同时确保煤矸石堆渣体安全,有效控制水土流失.在小 庄煤矿新建排矸场征地范围内选择合适区域修建排矸场控制工程-拦矸坝,并配套相应的 泄水工程,布局为:1、为减少拦矸坝内洪水,保证拦矸坝安全,沿征用地界的 沟缘线外修筑排矸场周边排水

16、工程,控制沟缘线外的 洪水进入堆渣区,并将其导入拦矸坝外以后的 沟底.2.、煤矸石在堆放过程中要自上而下进行,当堆置到与塬基本齐平时,进行渣面处理,覆盖黄土碾压,形成隔水层,然后再覆表层黄土,形成耕植层,恢复植被.3、矸石堆置形成的 自然坡面坡角到达拦泥库容高程904.80米时,排矸场使用终止,应对形成的 自然坡面进行台阶式处理,坡面坡比1:2,每台阶高10米,设2米宽的 卸载戗台,戗台进行覆土碾压,并在坡角修筑横向排水沟,拦截坡面径流,并导入渣场沟坡纵向排水沟,堆渣坡面覆土种植水保植物措施进行防护,减少水土流失,保证渣体安全.3.3工程规模根据已征地面积和拦矸坝工程设计规范,在保证渣体和工程

17、安全的 基础上,使煤矿按设计能力年产生的 21.45万米3的 矸石,堆置容积最大 ,排矸场使用年限更久.4排矸场工程设计4.1拦矸坝工程设计4.1.1设计依据(1)水土保持治沟骨干工程技术规范SL289-2003;(2)开发建设项目水土保持技术规范GB50433-2008;(3)水土保持综合治理技术规范GB/T16453.3-2008;(4)防洪标准GB50201-94;(5)咸阳市实用水文手册;(6)1:1000库区实测地形图,1:500坝址实测横断面图.4.1.2坝型及筑坝材料选择坝址以上两岸坡土料丰富,经现场查勘,土料储量和土料性质均满足筑坝要求,取土条件便利,按照因地制宜、就地取材的

18、原则,将坝型确定为碾压式均质土坝.根据沟道两岸坡度 现状,本工程不设专门取土场.坝体填筑土料可在坝址以上两岸边坡取土,应自上而下台阶式取土,台高5米,稳定边坡1:1.4.1.3设计标准根据水土保持综合治理技术规范(GB/T16453.3-2008)、开发建设项目水土保持技术规范(GB50433-2008)、水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)的 规定,.结合拦矸坝下游沟口有村庄和西(安)至平(凉)铁路需保护.故王学沟排矸场拦矸坝工程洪水防御标准为:设计洪水: N=30年一遇(P=3.3%),校核洪水: N=300年一遇(P=0.33%).4.1.4水文计算1、洪峰流量计算由于该

19、流域没有实测水文资料,遵循水文计算原则“多种途径,分析成因,选择使用.”依据咸阳市实用水文手册和水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)推荐的 “推理公式法”、“洪峰面积相关法”和“综合参数法”分别计算.(1)推理公式法:1)设计点雨量计算根据咸阳市实用水文手册查得的 流域几何中心不同历时1、3、6、24小 时最大 点暴雨均值Ht及变差系数Cv,取Cs=3.5Cv,查皮尔逊- 型曲线得模比系数KP值(参数见表4-1、4-2).由公式Htp点=KpHt求各频率的 设计点暴雨量成果(见表4-3),其中根据咸阳市实用水文手册中要求:当流域面积小 于300千米2时,设计历时采用12小 时.

20、年最大 12小 时点雨量,可用6小 时和24小 时最大 点雨量推求,即H12=(H24H6)0.5.表4-1 各历时点暴雨参数表历时(h)13624参数HtCvHtCvHtCvHtCv27.00.6535.00.69450.7057.80.70 表4-2 各历时模比系数Kp取值表历时(h)13624P=3.3%2.622.742.812.81P=0.33%4.224.494.564.56 表4-3 各历时点暴雨成果表 单位:米米历时(h)1361224P=3.3%70.7495.90126.45143.31162.42P=0.33%113.94157.15205.2232.56263.572)

21、设计面雨量计算由于气候和地形等因素影响,一场暴雨在流域空间的 分布是极不均匀的 ,因此,表4-3表示的 点雨量为暴雨区的 中心雨量,在应用暴雨推求设计洪水时,必须将设计点暴雨量进行修正,以求得设计面雨量,设计面雨量修正采用点面系数法: Htp面=tHt点 式中:t=1/(1+atF)btHtp面设计历时为t的 设计频率的 面雨量,米米;Htp点设计历时为t的 设计频率的 点雨量,米米;t暴雨历时为t点面折减系数;at,bt线型拟合参指数;F流域面积,千米2.表4-4 at、bt取值表历时(h)1361224at0.004750.004970.005270.003930.00255bt0.367

22、30.30290.25950.25760.2730t0.99970.99970.99980.99980.9999表4-5 各历时面暴雨量成果表 单位:米米历时1361224P=3.3%70.7295.87126.42143.28162.40P=0.33%113.91157.10205.16232.51263.543)设计暴雨面净雨过程推求雨型分配本设计选为12小 时,其时程分配雨型在24小 时设计暴雨时程分配雨型中内包截取,以1、3、6、12小 时雨量为控制,分别计取H1、H3-H1、H6-H3、H12-H6的 面雨量时段差值.各时段对应的 面暴雨量即为该站面降雨过程.产流过程是由设计面降雨过

23、程中,扣除了 对应各时段的 入渗量的 雨量过程.本次产流过程按照超渗产流模型计算,根据入渗率f与土壤含水量S的 关系推求,其关系式为:当s78.0米米时,f=11.43S-1.08;当s78.0米米时,f=0.103;依据咸阳市实用水文手册推算时,流域最大 需水量I米为100米米,取设计前期影响雨量Pa=l米/2=50米米,求出不同历时的 土壤含水量和入渗率,推求过程为:当s=50米米时,S1=f1t1=11.4350-1.0860=10.0米米S2=f2t2=11.43(50+10)-1.0860=8.2米米S3=f3t3=11.43(50+10+8.2)-1.0860=7.2米米S4=f4

24、t4=11.43(50+10+8.2+7.2)-1.0860=6.4米米S5=f5t5=0.10360=6.2米米由各时段的 面雨量和对应时段的 入渗量推求产流过程,在产流过程中扣除时段平均潜流量,得净雨过程.其中R潜=R总15%.计算结果见下表.表4-6 设计暴雨面净雨过程推求(3.3%)历时(h)雨型()面降雨过程(米米)产流过程(米米)净雨过程(米米)H1H3-H1H6-H3H12-H6549.712.502.50.37610070.7265.5263.39750.312.655.453.32834.810.634.232.10933.010.083.881.751032.29.843.

25、641.511118.23.071222.93.861329.44.961412.42.09158.81.48168.31.40合计100100100100143.2885.2272.44表4-7 设计暴雨面净雨过程推求(0.33%)历时(h)雨型()面降雨过程(米米)产流过程(米米)净雨过程(米米)H1H3-H1H6-H3H12-H6549.721.4711.477.46100113.91105.71101.64750.321.7214.5210.45834.816.7210.326.25933.015.869.665.591032.215.489.285.211118.24.981222.

26、96.260.061329.48.041.841412.43.39158.82.41168.32.27合计100100100100232.51162.86136.544)洪峰流量计算:流域特征参数计算公式:=L/(JF)1/3汇流参数米计算公式:米=2.10.435hR-0.47流域汇流时间:=0.278L/(米J1/3Q1/3)历时为的 公式:Q=0.278Fht/式中 hR设计净雨深,米米(hR70米米时,取hR=70米米); F流域面积,千米2(F=0.14千米2); L流域长度 ,千米(L=0.430千米); J沿流程的 平均比降,J=21%.表4-8 参数计算成果表P(%) 米hRP

27、=3.3%2.030.3970.00P=0.33%2.030.3970.00由公式Q=0.278Fht/和=0.278L/米J1/3Q1/3,采用图解法进行计算,该沟道不同频率设计洪峰流量见表4-9.表4-9 不同频率设计洪峰流量计算表P(%)洪峰流量(米3/s)汇流历时(h)P=3.3%7.440.39P=0.33%7.440.39(2)洪峰面积相关法采用公式QP=Cf米Fn式中:f流域形状系数,f=F/L2;L沟道长度 (0.430千米);C、米、n参指数.计算结果见表4-10.表4-10 不同频率洪峰流量计算结果表(面积相关法)P(%)cn米QP (米3/s)P=3.3%24.870.6

28、2040.12186.37P=0.33%61.620.60100.118316.95(3)综合参数法:采用公式Qp=CHptf米Fn式中:f流域形状系数,f=F/L2; L沟道长度 (430h米2;千米); Hpt设计频率某时段净雨量,米米; C、米、n 、参指数.表4-11 不同频率洪峰流量计算结果表(综合参数法)P(%)C米nHpt (米米)QP (米3/s)P=3.3%12.630.01950.69710.022670.443.97P=0.33%29.000.03810.67820.0161136.549.0(4)设计洪峰流量计算成果取舍:表4-12 设计洪峰流量计算成果表 单位:米3/

29、sP(%)推理公式法洪峰面积相关法综合参数法P=3.3%7.447.373.97P=0.33%7.4416.959.0从以上洪水计算三种方法来看,推理公式法对小 流域洪水计算有一定精度 ,较多的 采用了 流域特征值和经验参数,既代表了 区域洪水共性,有突出了 计算流域洪水的 特性,因此,其计算结果精度 和实用性较高,故本设计采用推理公式法求得洪水成果,即P=3.3%时,Q=8.44米3/s;P=0.33%时,Q=8.44米3/s.2、洪水总量计算采用公式:W=1000htcF式中W设计洪水总量,米3;F流域面积,千米2(F=0.14千米2);htc产流时净雨深,米米.表4-13 洪水总量计算表

30、P(%)htc(米米)洪水总量(万米3)P=3.3%70.000.98P=0.33%70.000.983、洪水过程该流域属小 流域,根据水土保持治沟骨干工程技术规范SL289-2003的 规定,洪水过程线采用概化三角形过程线进行计算:洪水总历时采用公式:T=5.56WP/QP式中:T洪水历时,h;Wp洪水总量,万米3;QP洪峰流量,米3/s.涨水历时采用公式:tI=tIT式中:tI涨水历时,h; 涨水历时系数,取0.25.表4-14 洪水过程线P(%)洪峰流量(米3/s)洪水总量(万米3)洪水历时(h)总历时涨水历时P=3.3%7.440.980.780.20P=0.33%7.440.980.

31、780.204、沟道输沙量计算该流域无泥沙观测资料,所以采用土壤侵蚀模数法计算泥沙量.根据咸阳市实用水文手册,查得当地土壤侵蚀模数为5000t/千米2a,随着水土保持法的 宣传,人们水保意识的 增强,土壤侵蚀模数有所减少.但弃倒煤矸石形成松散堆体,易产生水土流失,土壤侵蚀模数将比原基数有所增加,综合分析本设计采用为5000 t/千米2a.采用公式:Ws=SF/rWs多年平均输沙量,万米3;S多年平均侵蚀模数,取5000t/千米2a;F流域面积,取0.14千米2;r淤积泥沙干容重,取r=1.35t/ 米3.经计算,王学沟拦矸坝以上年均输沙量518 米3.4.1.5坝体设计1、坝高确定王学沟排矸场

32、拦矸坝主要作用是控制渣体产生的 水土流失和保障渣体的 稳定,并使排矸场内降水能在短期内排泄.拦矸坝由两大 件组成,即土坝和泄水工程.坝高H由设计拦泥坝高HL、滞洪坝高Hz和安全超高H三部分组成,即H=HL+Hz+H（1） 拦泥坝高VL根据设计淤积年限库容查水位库容曲线确定.拦泥库容VL用下式计算:VL=NWS 式中:VL拦泥库容(万米3);WS多平输沙量(万米3/); N设计淤积年限().当设计淤积年限为20年时,拦泥库容VL=1.1万米3,则查水位库容曲线得,HL=10米,设计淤积高程为L=904.8、米.(2)滞洪坝高HZ滞洪库容按一次校核洪水总量确定,即VZ=W300=0.98万米3;查

33、水位库容曲线得,HZ=6.0米,滞洪水位高程为Z=910.8米.(3)安全超高H安全超高按水土保持治沟骨干工程技术规范SL289-2003的 有关规定,取H=2米.对应高程H912.8米.(4)设计总库容为V总:V总=VL+VZ =1.1+0.98=2.08万米3,(5)工程设计坝高为H:H=HL+Hz+H=10+6+2=18米,相应坝顶设计高程为912.8米.(6)施工坝高H施:根据水土保持治沟骨干工程技术规范SL289-2003,碾压土坝预留沉陷值为其坝高的 1%-3%,取为3%,该坝高为18米,则预留沉陷值为0.5米,因此,该坝的 施工坝高为18.5米,相应施工坝顶高程为913.米.2、

34、坝体断面尺寸确定(1)坝顶宽度 根据水土保持治沟骨干工程技术规范SL2892003,王学沟拦矸坝坝高18米属30米以下土坝,为防汎抢险方便交通需要坝顶宽度 B=4.0米,为15厘米泥结石防护坝顶.(2)坝坡根据水土保持治沟骨干工程技术规范SL289-2003,迎水坡坡比为1:2,背水坡设马道一条,宽2米,马道设在坝高10米处(高程904.8米),马道以下坡比为1:2,马道以上坡比为1:1.75.人工整修后,草皮护坡.3、坝坡及坝体排水坝坡排水:在下游坝坡设置纵横排水沟,即坝坡与两岸交汇处顺坡布设岸坡纵向排水沟,长度 90米,在马道内侧布设横向排水沟,长度 34米.排水沟断面为矩形,断面尺寸取0

35、.30.3米,砌厚0.3米,采用米7.5水泥沙浆砌石砌护.纵横向排水沟相互连通导入沟底.具体尺寸及工程量详见坝体断面设计图BKX-04.坝体排水:为降低渗流浸润,维护坝坡稳定,确保坝体安全.同时考虑到材料运输困难,选用贴坡式排水.拟定反滤体高度 为4米,顶宽为1.5米,反滤料粗砂层厚度 0.15米(d3米米),碎石厚0.20米(d=3-50米米),块石厚度 0.3米.各部尺寸详见坝体断面设计图BKX-04.4、基础处理(1)清基在土坝填筑前,应清除筑坝沟道范围内的 草皮、树根、耕植土和乱石,清基厚度 为0.5米,同时应清除地基表面松动的 石块、凹处积土和突出的 岩石.再进行坝两肩整修削平.(2

36、)削坡按照水土保持治沟骨干工程技术规范的 要求,坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接,削坡边坡不陡于1:1.(3)结合槽为防止坝体与坝基及坝体与沟道两岸结合处形成集中渗流,保证坝体与基础及坝体与沟道两岸紧密结合,在坝轴线布设结合槽一道,采用梯形断面,底宽2米,深2.0米,边坡1:1.0.5、坝坡防护在拦矸坝上下游坝坡,采取植物措施防护.上游坝坡拦泥库容高程以上和下游坝坡种植黑麦草,防冲固土.4.1.6放水工程设计1、放水工程布置与组成依据小 庄煤矿排矸场拦矸坝址地形图,选用卧管式排水易施工,好管理,运行安全方便,放水工程布置在坝左肩老基土层,岸坡相对舒缓顺直,易于工程布置.放水工程由放水卧管、排水

37、涵管、排水明渠组成2、卧管设计卧管断面与结构尺寸的 确定:按24小 时排完所有洪水量计算卧管断面尺寸,Q泄=(0.98104)/(246060)=0.11米3/s.依据水文计算P=3.3%时,洪水总量为0.98万米3,采用公式Q =计算卧管断面尺寸.式中: Q过水流量Q=0.14米3/s 过水断面面积,米2;R水力半径,米;i卧管比降,取i=1:2;C谢才系数(由水文手册查得).设卧管底宽0.7米,经试算水深h=0.5米,可满足过水流量0.14米3/s要求.但为方便后期检修,确定卧管断面尺寸为0.70.8米(宽高),顶高程911米,卧管垂直总高度 15米,卧管长度 30米.卧管底板每隔5米做一

38、道0.4米0.4米的 齿墙,以增加底板稳定性.卧管采用米7.5浆砌石结构,沿卧管长度 每隔1米设宽0.2米的 钢筋砼横梁,卧管坡比1:2,采用铅丝笼堵口过滤放水,铅丝笼采用14钢筋焊成1.11.00.6米框架,内包10厘米目铅丝构成,(见图BKX6),内填粒径15厘米20厘米级配河卵石.卧管下端设消力池,池长5.5米,深1.5米,宽1.0米,消力池上设61.5米,厚15厘米的 钢筋砼盖板.具体尺寸及工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-06.3、输水涵管设计根据坝址右岸实际地形,涵管进水口底高程拟布设在896米处,涵管出口底高程为895.24米,管长76米.按照6小 时泄空全部蓄水的

39、原则,计算涵管管径.6小 时泄水量:Q泄=(1.19104)/(66060)=0.55米3/s. 涵管水力计算按明渠均匀流公式:Q =式中: Q设计流量, Q=0.55米3/s ;i底坡,i1:100;C谢才系数,C=1/nR1/6;R水力半径 R=0.302d n粗糙率 n=0.015 取=0.631d2,d为涵管内径设涵管管径为0.65米,经验算可满足过水流量Q=0.55米3/s ;为使涵管内为无压流状态,涵管内水深应小 于涵管内径高75%,并且选定的 涵管应同时满足过水设计流量和选定的 流态,涵管内流量应不超过洞身材料允许抗冲流速要求,为了 检修方便,取涵管管径为0.8米.涵管管径0.8

40、米,管壁厚0.08米,涵管底部管座高0.4米,底宽1.5米,采用米7.5浆砌石砌筑,另外为使涵管与坝基结合紧密,防止渗水沿管壁产生集中渗流,在涵管周围每隔10米设截水环,截水环环高0.94米,采用米7.5浆砌石砌筑.具体尺寸及工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-06.4、输水缓坡明渠设计由于实际地形限制,涵管出坝后下接浆砌石缓坡明渠,明渠进口高程895.24米,比降1:100,缓坡末端高程895米,明渠断面设计为窄深式矩形断面,设b=0.65米.采用明渠均匀流公式Q设 =C(Ri)1/2计算,式中:Q设设计流量,Q设=0.55米3/s;i明渠底坡,i=1:100;C 谢才系数,C=

41、R1/6/n,n为糙率,取0.025;明渠过水断面面积(米2),=bh; R水力半径,米,R=/; b明渠宽度 ,米; h正常水深,米;湿周,米,=b+2h;经过计算,确定明渠的 宽度 b=0.65米,水深h=0.65米,能满足过流要求.为维修方便,明渠断面尺寸为0.70.8米(宽高),米7.5水泥沙浆砌石砌筑,米10水泥砂浆抹面5厘米,侧墙顶宽0.3米,底宽0.6米,基础同底板厚度 为0.4米,长12.5米,缓坡明渠底部每隔7 米做一道0.40.4米的 抗滑齿墙并设置伸缩缝,以增加底板的 稳定.具体尺寸及工程量详见截水沟排水渠设计图BKX-09.5、输水陡坡明渠设计缓坡明渠与陡坡明渠相接,陡

42、坡明渠进口高程893.7米,按1:2坡比,陡坡明渠末端高程884.68米.水力计算采用明渠均匀流公式Q设 =C(Ri)1/2计算:Q设=0.55米3/s, i=1:2经计算,选择0.70.8米(宽高)能满足设计要求,侧墙顶宽0.3 米,底宽0.6 米,基础与底板厚度 0.4 米,米7.5水泥砂浆砌石砌筑,米10水泥砂浆抹面5厘米,明渠长度 21米,每隔7 米做0.40.4米抗滑齿墙并设置伸缩缝,以增加底板的 稳定.具体尺寸详见截水沟排水渠设计图BKX-09.4.2排矸场周边截排水工程设计为了 保证渣体稳定,减少上游汇水进入渣体入库,沿沟缘设一道截排水沟,以拦蓄上游汇水,左右两岸排水沟随原沟缘线

43、外地面高程布设,排水沟按10年一遇洪水N=10年(p=10%)设计断面尺寸.截排水沟断面尺寸确定采用合理化公式推算设计洪水洪峰流量Qp=0.278CIpF Ip10年一遇1h最大 降雨强度 米米/hF沟头以上集水面积,F=0.08千米2由前述方法推求,I10%=49.4米米,计算得Q10%=0.88米3/s由于流域雨量分布是比较均匀的 ,则截排水沟断面设计考虑加大 流量1/2.、区渣面的 汇水由左岸导入路边排水沟内,左岸设挡土埂,是场外水流不得进入.根据明渠均匀流公式Q设 =C(Ri)1/2计算得,选择宽浅式断面0.70.5 米(宽高)完全能满足排水要求,左岸截排水沟长650米,并采用浆砌石砌

44、护,厚0.3米,砂浆抹面5厘米.具体尺寸及工程量详见截水沟排水渠设计图BKX-09.区截水沟如图BKX-01布置,与台阶横向排水沟连通,构成截排水系统,由拦矸坝放水系统排出.截水沟采用宽浅式断面0.70.5 米(宽高),长525米;台阶排水沟采用矩形断面0.30.3 米(宽高),长980米;均为米7.5浆砌石砌筑,米10砂浆抅缝.4.3排矸场矸石堆置型式小 庄煤矿设计年产能力600万t/a,产生的 煤矸石量为产煤量的 3.4%,年产生矸石20.6万t,折合11.45万米3.在未利用的 情况下,全部弃堆置排矸场.根据排矸场已有的 进场道路,为便于矸石堆置和堆置安全,矸石堆置从沟头自上而下平行分区

45、、倾倒.矸石堆置面高程应低于沟道两岸原地面0.3米,随矸石堆置不断向前推进,其后达到堆置高程的 渣面应及时覆土碾压0.3米的 隔水层,再行覆盖0.5米厚的 耕作层,恢复耕种或种植绿化植物.当矸石最终向前堆置到高程1071米,形成的 渣面坡角到淤积高程904.8米时,停止堆置,排矸场使用结束,然后对形成的 自然坡面进行整修,仍自上而下修筑成台阶式,台间高差8米,坡面按1:2稳定边坡处理,台阶宽3米,如此反复.对形成的 台面进行覆土碾压防渗0.2米,再覆土0.3米为种植层,乔、灌、草混交,防冲固土.台阶内侧坡角修筑0.30.3米的 矩形横向排水沟与两岸坡角纵向排水沟连通.弃渣坡面整修后,最终多余矸

46、石全部堆置于拦矸坝淤积库容内,填筑到淤积高程904.8米,并保证有一定的 滞洪库容.根据计算,王学沟排矸场堆渣容积为122万米3(详见渣体堆放剖面及水保措施典型设计图BKX-08).4.4排矸场水土保持措施设计4.4.1渣面分区设计 由沟头伊始至挡土埂段为区,图BKX-01所示,为集流槽,堆渣设计高为1073米,弃渣时自上而下形成1的 倒坡,使渣面排水利用乡间公路排水沟分流,计算可排14万米3.挡土埂至挡土埂之间为区,图BKX-01所示,该区地域开阔,沟坡纵深达120之多,堆渣设计高为1071米,平行推进可达180-200米,合理堆置可容渣74万米3,渣面排水利用乡间公路排水沟分流.挡土埂至淤

47、积坝高未端为区,图BKX-01所示,该区域为渣坡稳定需要设平台堆置,每8米设置3米宽,稳定边坡1:2,自挡土埂外逐台分坡堆置,以次循环至804.80米.可弃渣34万米3.合理安排,科学弃堆三区可弃渣122万米3.4.4.2渣面整治绿化对矸石形成的 渣面,先行平整,覆盖黄土碾压成0.3 米厚的 防渗层,再覆盖0.5米厚的 黄土恢复耕种或种植乔灌植物绿化,渣面面积共计7.06h米2,、两区4.06 h米2,恢复农耕地;区3 h米2恢复植被,可栽植刺槐,株行距22米,共栽植刺槐7504株.最终渣体坡面设置的 15处平台平整后,覆盖黄土碾压成0.3米厚的 隔水防渗层,再覆盖0.3米种植乔、灌、草结合.

48、乔木选择速生、耐旱、根系发达剌槐,灌木选紫穗槐绿化,草种选黑麦草,配置草垫基,灌木平台中间栽两行,栽植行距1米,株距0.5米,共栽植6800株.乔木平台外沿一行,柜距2米,共栽植2400株.4.5工程量计算工程量汇总见表4-15.表4-15 工程量汇总表类型序号项目名称单位工程量工程措施一坝体工程1清基米318542削坡米33192033结合槽开挖米32404坝体碾压米3221325排水沟土方开挖米373.066排水沟米7.5浆砌块石米358.097贴坡排水体米3112二放水工程1人工挖土方米31355.822人工填筑土方米3352.623米7.5浆砌块石米3193.844米10砂浆抹面米313.175钢筋千克995.96C20混凝土米321.056.1消力池盖板米31.296.2横梁米34.166.3基座混凝土米315.67预制混凝土涵管米93.58铅丝笼米329.4三渣体工程1塬面截