尾礦庫安全設施設計說明

1、淄博華聯(lián)礦業(yè)有限公司4#尾礦庫安全設施設計山東省冶金設計院有限責任公司濟南二00八年九月淄博華聯(lián)礦業(yè)有限公司4尾礦庫安全設施設計工程號913-2000山東省冶金設計院有限責任公司濟南二00八年九月淄博華聯(lián)礦業(yè)有限公司4尾礦庫安全設施設計工程號913-2000院長姚朝勝分管院長衣忠德總設計師王泉山東省冶金設計院有限責任公司濟南二00八年九月參加編制人員王泉周濤周玉祥邢仕瑞張燕平1概述 12 .設計依據(jù) 43. 設計原則 44. 基本工藝資料 55. 擬建4#尾礦庫主要設計方案 66. 環(huán)境保護 267. 尾礦庫安全設施設計 27附：項目委托書附圖（另裝袋）1概述1.1企業(yè)基本情況淄博市華聯(lián)礦業(yè)有

2、限責任公司是 “七五”期間建設發(fā)展起來的一 座以采礦、選礦聯(lián)合生產(chǎn)的地方中型鐵礦山企業(yè)，經(jīng)營產(chǎn)品為鐵精礦粉，主要配套的生產(chǎn)設施為采礦設施、 選礦設施以及尾礦設施三大部 分。該企業(yè)于1987年建礦，截止至2000年，礦山生產(chǎn)規(guī)模已達到了 采礦128萬t/a、選礦128萬t/a （鐵礦石原礦中甩出廢石37萬t/a）， 日選鐵礦石原礦3500t，年產(chǎn)出65%品位的鐵精礦粉產(chǎn)量28萬t左右。 企業(yè)現(xiàn)有職工680多人，固定資產(chǎn)5891萬元。從建礦到現(xiàn)在，礦山 一直采用露天開采，采出的鐵礦石采用汽車運輸?shù)竭x礦廠進行破碎、 磨礦和選礦。根據(jù)設計，該礦山適合于露天生產(chǎn)的鐵礦地質資源量可 開采至+90m標高。經(jīng)

3、過多年的生產(chǎn)和改擴建，礦山現(xiàn)建有兩個選礦 廠，一個尾礦庫（3#庫），正在正常運行，剩余庫容約121萬m。考 慮到礦山的持續(xù)生產(chǎn)和發(fā)展，本次設計新建設4#尾礦庫，以滿足現(xiàn)在 與將來礦山生產(chǎn)的尾礦排放需要。礦山現(xiàn)有設施及布局見華聯(lián)礦業(yè)有限公司總體布置圖。1.2礦山地理位置與交通華聯(lián)礦業(yè)有限責任公司位于沂源縣與沂水縣交界處的沂水東岸， 行政區(qū)劃屬沂源縣東里鎮(zhèn)，地理坐標為東經(jīng)118° 25 0118°26 15，北緯35° 58 0335° 59 13。企業(yè)西北距沂源縣城及本企業(yè)鐵礦石用戶萊鋼集團所在地分別為45km及75km,東南方向距沂水縣城32km韓（旺）

4、萊（蕪）公路經(jīng)礦區(qū)西側通過，交通 條件便利。1.3選礦生產(chǎn)能力及尾礦量排放分配礦山現(xiàn)有1#、2#兩個選礦廠，合計兩個選礦廠的綜合年處理礦石 能力為：破碎能力128萬t/a，其中甩出廢石約37萬t/a （甩廢率 2%右）和磨磁選能力91萬t/a，年產(chǎn)出鐵精礦28萬t/a左右， 年產(chǎn)出尾礦量59萬t/a，計31.9萬nVa。各選礦廠產(chǎn)出的尾礦由加 壓泵站經(jīng)管道輸送到指定的尾礦庫，具體情況分述如下：（1）第一選礦廠年破碎礦石能力60萬t，年甩出廢石量16萬t，年磨、選礦石 能力44萬t，年產(chǎn)出鐵精礦11.4萬t，年產(chǎn)出尾礦量26.3萬t，尾 礦比重1.85t/m 3,計14.2萬m/a。該尾礦量排至

5、現(xiàn)有3#尾礦庫。（2）第二選礦廠年破碎礦石能力70萬t，年甩出廢石量21萬t，年磨、選礦石 能力47萬t，年產(chǎn)出鐵精礦16.6萬t，年產(chǎn)出尾礦量32.7萬t，尾 礦比重1.85t/m 3,計17.7萬m/a。該尾礦量也排至現(xiàn)有3#尾礦庫。目前，兩個選礦廠的工藝流程相同，均采用二段閉路破碎、甩廢, 三段閉路磨礦，三段磁選的選礦工藝流程。選礦廠產(chǎn)出的尾礦不含藥 品劑，無毒、無有害物質，沒有污染，尾礦漿經(jīng)濃縮池濃縮后，用渣 漿泵送至各指定的尾礦庫。礦山現(xiàn)運行的各尾礦庫，都分布在礦區(qū)露 天采場的北及東北部，庫址所處均為山谷地形2 設計依據(jù)2.1中華人民共和國礦山安全法(1992)2.2中華人民共和國礦

6、山安全法實施條例(1996)2.3尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定(2006)2.4選礦廠尾礦設施設計規(guī)范(ZBJ1-90)2.5選礦安全技術規(guī)程(AQ2006-2005)2.6尾礦設施施工及驗收規(guī)范(YS5418-95)2.7碾壓式土石壩設計規(guī)范(SJ274-2001)2.8碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T5129-2001)2.9山東省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局有關安全監(jiān)督文件2.10淄博市華聯(lián)礦業(yè)有限責任公司提交的項目委托書2.11淄博市華聯(lián)礦業(yè)有限責任公司提供的尾礦庫庫區(qū)1/2000地形圖及其它有關資料3 設計原則3.1貫徹執(zhí)行國家安全監(jiān)督管理總局第 6號令尾礦庫安全監(jiān)督管理 規(guī)定，以確保尾礦庫安全。3.

7、2貫徹執(zhí)行中華人民共和國環(huán)境保護法在生產(chǎn)工藝中消除污染,保護環(huán)境3.3在滿足礦山企業(yè)生產(chǎn)需要條件下，積極穩(wěn)妥地采用可靠技術，庫 址選擇以減少筑壩工程量，有利于擴大庫容，降低投資，縮短工期， 方便施工和生產(chǎn)管理，庫址位置選擇工程地質條件和水文地質條件簡 單地段，有利于尾礦壩安全穩(wěn)定和減少匯水面積，易于防排洪。4 基本工藝資料尾礦粒級組成表表4-14.1選礦廠磨、選牛產(chǎn)規(guī)模：3500t/d4.2選礦廠工作制度：330天/年、3班/天、8小時4.3尾礦產(chǎn)率：73%4.4尾礦密度：2.8t/m 34.5尾礦干容重：1.85t/m 34.6尾礦濃度：20%4.7尾礦粒度：200目以上占51.22%4.8

8、年尾礦排放量：59萬t/a ,折計：31.9萬m/a4.9尾礦平均粒徑：0.102mm,尾礦粒級組成見表4-1網(wǎng)目粒徑（mr）比例（%備注+10目1.6510.171032 目1.0735.713260 目0.3708.2260100 目0.19612.64100150目0.12518.13150200目0.0896.35200目以上占51.22%200250目0.06811.00-250 目0.06237.78合計100經(jīng)加權計算，尾礦平均粒徑為：0.102mm5 擬建4#尾礦庫主要設計方案5.1庫址選擇及其工程地質條件5.1.1 庫址選擇庫址選擇依據(jù)我國現(xiàn)行的衛(wèi)生、 環(huán)境保護、城鄉(xiāng)規(guī)劃及土

9、地利用 等法規(guī)、標準和擬建工業(yè)企業(yè)建設項目生產(chǎn)過程的衛(wèi)生特征、有害因素危害狀況，結合建設地點的規(guī)劃與現(xiàn)狀，水文、地質、氣象等因素 以及為保障和促進人群健康需要，進行綜合分析而確定。鑒于礦山現(xiàn)已建設了三個尾礦庫及其已經(jīng)占用的庫址位置沿山 谷東西軸線自西向東依次排列的實際情況，可選擇利用的現(xiàn)有地形條件，經(jīng)多方案技術經(jīng)濟比較，本次設計擬建的4#尾礦庫選擇位于現(xiàn)有3#尾礦庫東鄰的一處山谷地形位置。該庫址為低山丘陵溝谷地形，最高點海拔高度404m初期壩壩體位置的最低點地形標高為 235m尾礦庫范圍為東、北、西三面高， 南面低的三面環(huán)山封閉、一面溝口敞開的山谷地形。該地形條件是一 比較理想的尾礦庫選址，可

10、一面筑壩，工程量較少，建設投資省，庫 容有效利用率高，庫區(qū)匯水面積較小，有利于壩體的穩(wěn)定和安全管理。 本尾礦庫周圍是荒坡地，不占用農(nóng)田。工程地質條件該尾礦庫區(qū)未做工程地質勘查工作，本次參考原礦區(qū)工程地質 勘查報告提供的地質條件進行設計。建議在施工前進行庫區(qū)的工程 地質勘察工作，必要時應對設計進行調(diào)整。該區(qū)屬低山丘陵區(qū)，第四系不發(fā)育。巖石主要為偉晶花崗巖、角 閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、角閃片巖及斜長角閃巖、含鐵角閃 石英片巖，平均普氏硬度系數(shù)分別為4.73-11.67 ;平均堅固性系數(shù)（f）3.3-7.65;平均軟化系數(shù)0.69-0.87 ；平均天然抗壓強度 41.25-101.8MPa ;

11、平均飽和抗壓強度 ，巖石為較硬- 堅硬巖，巖石質量指標RQD值一般在50-80之間，巖體較完整，工程 地質條件為簡單類型。根據(jù)礦山現(xiàn)已建成運行的前三個尾礦庫所在庫址的工程地質情 況驗證，本次設計 4#尾礦庫選址所處的地形條件和工程地質條件簡 單。設計所參考的礦區(qū)總體工程地質條件及其地層與巖性分述如下（設計確保4#庫區(qū)內(nèi)地質條件如下述）：地層：（1）第四系（Q）第四紀沖積、殘坡積層在礦區(qū)范圍內(nèi)分布廣泛， 除南部沂河兩岸 堆積厚約615m的沖積層外，其它所有沖溝均有厚度不等的沖洪積 物。此外在山坡及頂部還堆積了厚度不大的殘坡積物。 巖性主要由松 散礫石層、砂層及含碎屑砂土層組成。（2）偉晶花崗巖（

12、P）偉晶花崗巖在礦區(qū)中廣泛分布，多呈巖枝和不規(guī)則狀侵入于新太 古代泰山巖群變質巖地層中，其走向多與片理方向一致?？拷麱1斷層時則平行斷層走向延伸。主要巖性為鈉長花崗巖，由半自形的鈉長 石、微斜長石、石英組成?；◢徑Y構，微斜長石常與石英形成清晰的 文象結構，礦物顆粒多為0.5cm的粗大晶體。長石、石英具動力壓碎 現(xiàn)象。在較大的不規(guī)則巖體中常包含片麻巖、片巖、礦體的捕虜體和 碎塊，而大巖體的分枝常沿片理侵入到片麻巖與礦體的層間，呈小夾層和規(guī)則長條狀。此種不規(guī)則狀的侵入體，有超覆于礦體之上的現(xiàn)象。 即在花崗巖之下隱伏著鐵礦體，且具有一定的規(guī)模。侵入體有時斜切 礦體，破壞礦體的連續(xù)性。（3）角閃斜長片

13、麻巖（Jm）該巖石常作為礦層底板產(chǎn)出，在走向和貨向上常與黑云斜長片麻 巖呈漸變過渡關系。當角閃石類礦物含量增加，斜長石相對減少時， 則漸變?yōu)樾遍L角閃巖。巖石呈淺灰色一暗灰綠色，風化后呈灰褐色，不等粒纖狀花崗變晶結構，片麻狀構造。主要礦物為角閃石、斜長石 及石英，并含少量的微斜長石、黑云母、榍石、磷灰石及金屬礦物。普通角閃石（部分綠泥石化）含量2040%斜長石含量約4050%（4）黑云斜長片麻巖（Hn）灰色，風化后成灰黃色，質疏松。片麻狀構造，不等粒鱗片狀變 晶結構。礦物成分以石英、長石為主，含較多的黑云母。石英含量 3050% 斜長石為中硬長石，含量 3060%有時含少量鉀長石、 白云母、石榴

14、石、絹云母、綠簾石、磷灰石、磁鐵礦等。巖石普遍遭 受弱混合巖化。本類巖石常作為礦體夾石出現(xiàn)，呈狹長的條帶狀，平 行礦體分布。（5）角閃片巖及斜長角閃巖（Pi）主要分布于礦帶頂、底板，偶見作為夾層或呈透鏡狀殘存于偉晶 花崗巖中。角閃片巖和斜長角閃巖呈暗灰綠色， 纖狀變晶或鱗片纖狀 變晶結構，片狀構造。巖石主要由普通角閃石或其它閃石類礦物組成， 約占8090% 一般含有少量的黑云母、長石、石英及微量的綠泥石、 綠簾石、榍石、磷灰石、金屬礦物等。角閃片巖中含長石較多，具有 片麻狀構造的，則逐漸過渡為斜長角閃巖或角閃斜長片麻巖。 其原巖 為基性火山凝灰?guī)r。（6）含鐵角閃石英片巖（Fp）巖石呈灰黑色一墨

15、綠色，風化后呈暗黃綠色。不等粒纖狀變晶結 構，條帶狀構造。由石英、角閃石、磁鐵礦、鐵閃石、陽起石、透閃 石和少量黑云母、金屬硫化物等組成。磁鐵礦與石英、角閃石呈條帶相間，條帶寬窄不一，一般大于 0.5cm。石英條帶寬則含鐵品位低， 局部石英含量可達50%以上。角閃石類礦物含量一般在 2030%巖 石中常見到的金屬硫化物為磁黃鐵礦、貢鐵礦、黃銅礦。磁黃鐵礦包 含在磁鐵礦顆粒中，呈園粒狀。黃鐵礦、黃銅礦呈細脈狀。星散狀平 行或斜截片理分布。該片巖常分布于礦帶的下部，與礦體呈漸變過渡 關系，為整個含礦層中可分割的一部分，大片分布于王峪礦段6672線間。此外上河礦段4346線間亦有出露。構造：區(qū)域及礦

16、區(qū)構造以斷裂為主，無強烈褶皺，泰山巖群變質巖和寒 武系蓋層均呈單斜產(chǎn)出，泰山巖群巖層產(chǎn)狀一般210° 230°Z 30° 70°,蓋層產(chǎn)狀一般傾向北東，傾角 15° 30°。斷裂以韓旺一石橋斷裂為最大規(guī)模，為一長期活動的弧形構造 帶，主斷面產(chǎn)狀與礦層一致，產(chǎn)狀為210° 230°/ 50° 70° ,局部變陡。其它斷裂如臥虎山斷裂、23 28線之間的橫向斷層規(guī)模均不大。節(jié)理在變質巖系中較發(fā)育，主要為與巖層和礦層走向近乎正 交和平行的韓旺一石橋斷層和臥虎山斷層兩組。(1) 韓旺一石橋斷層(F1)從

17、區(qū)域看，該斷層是一條長期活動的弧形復雜斷裂構造， 呈北西 南東向斜貫整個擴大區(qū)。斷層走向與礦層一致，傾向210°230°, 傾角50°70°,局部有所變化。礦區(qū)內(nèi)多為第四系覆蓋區(qū)，原報 告資料推測，破碎帶寬一般210m最大寬度超過50m南西盤下降， 北東盤抬升，斷距達 350m為正斷層。斷裂帶內(nèi)巖石發(fā)生強烈的碎 裂巖化和糜棱巖化，且被后期閃長玢巖充填。糜棱巖化碎裂巖大都具 強烈的高嶺土化、綠泥石化和碳酸鹽化，有時亦見硅化、綠簾石和黃 鐵礦化。（2）臥虎山斷層（F2）它由25線BH43 CK22孔，27線ZK29孔、33線A16等孔的鉆探 結果所證實，該斷

18、層走向近南北。北端在臥虎山與角閃閃長玢巖巖墻 相接，往南經(jīng)韓旺莊，橫穿沂河與南部北廠子、桃樹萬附近的南北斷 層相連（已出礦區(qū)）。為一高角度的沖斷層，斷層產(chǎn)狀在 27線至33 線間，傾向南西，傾角75°至80°斷層內(nèi)往往充填閃長玢巖巖墻。 25至26線斷層附近的偉晶花崗巖，有構造變動的表征：斷裂內(nèi)圍巖 的石英顆粒具拉長之眼球狀，拉長方向與斷層方向一致，為165°至170°,而周圍的微斜長石斑晶呈現(xiàn)鮮紅色。33線A16孔內(nèi)深110米 到119米處，見有強烈的劑壓破碎帶，古老的變質巖系超覆于寒武系 灰頁巖之上，斷距約在50米左右。本次設計經(jīng)分析，礦山多年生產(chǎn)已

19、建成的三個尾礦庫， 在區(qū)內(nèi)平 面布置上基本上是沿東西軸向自西向東依次排列有1#、2#、3#尾礦庫，這次設計擬建的4#尾礦庫與3#尾礦庫毗鄰，位于3#尾礦庫的東側，也 處在東西軸向上。多年的生產(chǎn)實際運行證明，各尾礦庫及其壩體均處 于安全狀態(tài)，未顯現(xiàn)發(fā)生不良的工程地質條件以及構造情況等因素的 影響。5.2礦區(qū)氣象及水文地質條件根據(jù)尾礦庫的建設屬性和特點是屬于地面設施工程，從安全運行的保障條件要求必須確保壩體穩(wěn)定和防洪、抗洪能力，設計除應考慮 工程地質條件影響外，同樣應考慮區(qū)內(nèi)氣象、水文以及地震等條件的 影響。應說明的是尾礦庫是地面設施，水文地質條件主要應考慮大氣 降水及地表水體等條件，其它條件影響

20、關系不大。(1) 地形地貌及氣候礦區(qū)地處魯中低山丘陵區(qū)，沂河流經(jīng)礦區(qū)西側，地貌形態(tài)以低山 丘陵為主。平坦的河漫灘和階地次之。其以東為低山丘陵，以西為沂 河河漫灘?，F(xiàn)已建設的各尾礦庫和本次擬建的 4#尾礦庫所處均為山谷 地形，高差起伏較大，變化范圍自最低標高 200m至最高點標高 404m尾礦庫區(qū)大部分為基巖裸露，土壤多為沙土，厚度01.5m,平均土層厚0.4m?；鶐r風化深度一般為12m本區(qū)屬大陸性季風氣候，冬春干燥多風，夏秋濕熱多雨，春秋短 暫，冬夏較長，據(jù)統(tǒng)計歷年最高氣溫為 41C，最低氣溫-15 C,年平 均氣溫13.3 C,平均年降雨量為735.1mm日最大降水量168.8mm 七至九月

21、為雨季，降雨占年降雨量的80%年蒸發(fā)量為1300-1400mm 年平均風速3.3m/s，年主導風向為東南風，冬季多為西北風。(2) 水文地質概況區(qū)內(nèi)補給地表為大氣降水，深部為基巖裂隙水，沂河是區(qū)內(nèi)最大 的地表水系，對第四系層具有良好的補給作用，但對深部基巖由于巖 層多以花崗巖類為主，裂隙不發(fā)育，其滲透補給作用不大。區(qū)內(nèi)地表水體的水位標高遠低于尾礦庫所處標高，因此對尾礦庫無不良影響， 本尾礦庫設計主要是考慮所處匯水面積內(nèi)的大氣降水因素。根據(jù)沂源縣東里鎮(zhèn)水文站觀測有關大氣降水資料，區(qū)內(nèi)年降水量為800900mm平均24小時最大降雨量均值 120mm 10年一遇24小時最大 降雨量均值156.7mm

22、 20年一遇24小時最大降雨量均值 251mrp 50 年一遇24小時最大降雨量均值310mm 100年一遇24小時最大降雨 量均值355mm(3) 地震烈度根據(jù)國家地震局編制的“中國地震烈度區(qū)劃圖”、本區(qū)域抗震設 防烈度為7度，設計基本地震加速度值為 0.1g。(4) 尾礦庫周圍自然環(huán)境擬建4#尾礦庫位于現(xiàn)3#尾礦庫東側的溝谷，該溝谷走向軸線呈南 北向展布延長950m后，自溝底向西南伸延與韓旺村、韓萊公路和沂 河匯交。根據(jù)地形情況，尾礦庫利用庫容范圍以壩體為界，以北為尾 礦庫及尾礦庫的上游區(qū)，以南為下游。尾礦庫在北、西、東三個方向 上三面環(huán)山封閉，最高山脊標高分別為北山脊 404m西山脊 3

23、13m 東山脊 293m尾礦庫下游500m處山溝東側有小溪峪排土場，排土 場所處標高為240-280m,尾礦初期壩所處溝底標高235m綜上所述，4#尾礦庫壩體距下游韓萊公路、沂河以及韓旺村的軸 向展開距離約2.2km，且有多年形成的排洪溝道，因此所產(chǎn)生的安全 影響不大。同時說明，本項目所在下游(大)區(qū)域范圍內(nèi)無重點保護 文物和文化名勝古跡。5.3尾礦壩 531尾礦壩形式及結構根據(jù)本尾礦庫選址為西、北、東三面環(huán)山封閉，南面谷口敞開 的地形條件，設計采用溝谷形一面筑壩結構。 尾礦庫采用下游式筑壩 法，壩體總高度59m由初期壩和后期子壩組成，其中：初期壩所處 溝底最低標高為 234.5m、壩頂標高

24、254m初期壩高度為19.5m； 后期壩所處溝底最低標高為 231m壩頂標高 290m后期壩高度為 59m后期子壩分層上筑至 290m標高，每級子壩層高3m尾礦庫內(nèi) 設混凝土結構斜槽及排水管。壩體外坡底部設消力池與排水管連接。 尾礦庫內(nèi)的澄清水經(jīng)排水斜槽和排水管至消力池排出庫外。尾礦壩外 側沿坡底地形等高線設截洪溝將大氣降水集中排放于壩體下游自然 溝。筑壩材料、方法及有關技術參數(shù)初期壩為透水堆石壩，采用露天采場的廢石逐層碾壓，每層廢石 厚度w 0.6m，廢石的軟化系數(shù)不低于0.80.9，莫氏硬度不低于3, 廢石強度等級一般不低于 MU30初期壩內(nèi)坡面采用400g/m2土工布濾 層，防止尾砂漏出

25、。土工布下應找平并墊以 200mm厚礫石層，使之受 力均勻，土工布上面設300mm厚塊石防護層。初期壩壩頂標高 254m 壩底標高 234.5m,壩頂寬15m內(nèi)、外坡坡比均為1： 1.5，壩頂軸 線長度143m本庫為下游式筑壩法，設下游濾水壩趾。下游濾水壩趾采用塊石 堆壩，頂標高 225m頂寬1.5m,內(nèi)、外坡坡比均為1: 1.5。上游初期壩和下游濾水壩趾之間的壩基設置排滲褥墊，厚度1m采用50200mn級配塊石分層鋪設。褥墊層上面覆土工布做濾層，防 止尾礦漏出。后期子壩采用碾壓土石混合壩，利用露天采場土石混合料上壩碾 壓，干重度達到r > 1.65t/m 3,內(nèi)邊坡坡比為1: 2,外邊

26、坡坡比均為 1: 2,每3m高筑一層子壩，壩頂寬度15m每加高1015m在外坡設 置馬道，馬道寬度2.0m。后期壩堆筑時為防止尾礦沖刷壩體及尾礦 流失，在壩內(nèi)側采用較細的廢石作過渡層，過渡層厚1.52m。后期壩堆筑時子壩的軸線長度隨著溝谷地形向上、向外側逐漸擴大變化， 最長約530m后期壩可加高到標高 290m5.4尾礦庫容量計算及確定初期壩和后期壩標高分別為 254mH 290m標高，經(jīng)計算，設 計總庫容量為209.93 x 104m，其中初期壩庫容8.31 X 10擊。5.5尾礦庫設計等別根據(jù)選礦廠尾礦設施設計規(guī)范對尾礦庫等別劃分標準，本次 設計尾礦庫容量為209.93 X 104m，壩體

27、總高度59m，按庫容和壩體高 度劃分為四等庫。尾礦庫等別劃標準分見表 5-1。尾礦庫等別標準劃分表表5-1等別全庫容量v(X 104m)壩咼H (m)*二等庫具備提高等別條件者二V> 10000H> 100三1000< Vv 1000060< H< 100四100< Vv 100030< H< 60五Vv 100K 305.6尾礦庫調(diào)洪庫容計算與確定根據(jù)選礦廠尾礦設施設計規(guī)范(ZBJ1-90 )的有關規(guī) 定，本設計總庫容V= 209.93 X 10開、壩體總高度 H=59m確定為 四等尾礦庫，初期防洪標準應按3050年一遇洪水設防，中、后期防 洪

28、標準應按100200年一遇設防。5.6.1 50年一遇防洪標準驗算防洪標準按50年一遇洪水對初期壩進行驗算，其 有關參數(shù)如 下：(1) 以“山東省多年平均年最大 24h降雨量等值圖”查得該處 多年平均最大24h降雨量h24= 120mm(2) 從“山東省最大24h降雨量變差系數(shù)(G)等值線圖”查 得該處的CV = 0.55 ;(3) 由皮爾遜III線曲線的模比系數(shù)Kp值表(Cs= 3.5Cv)查得 當 CV = 0.55 , P= 2%寸，Kp = 2.58。該地區(qū)50年一遇年最大 24h降水量 H24=KP X 4=2.58 X120=309.6mm因匯水面積Fv 100 km,故不作暴雨點

29、面雨量換算。該尾礦庫匯水面積按所處三面山脊分水嶺圈定為 0.192 km，50年一遇最大24h 洪水總量按下式計算：W%= 1000a X HpX F= 1000X 0.7 X 309.6 X 0.192 = 41610ni其中VW為歷時24h、頻率為2%( 50年一遇)的洪水總量，m/d ;a 與歷時24h相對應的徑流系數(shù)，取 a = 0.7 ;HP 歷時為24h,頻率為2%的降雨量，mm取Hp=Hh=309.6mm2 2F匯水面積，km,該尾礦庫F= 0.192 km ;據(jù)山東省水文圖集及特小匯水面積洪水計算公式進行計算：該尾礦庫的匯水面積為F= 0.192km2。在該區(qū)域內(nèi)形成最大洪峰流

30、量：Q%3=4.8m/s。采用概化多峰三角形洪水過程線方法，結合排水系統(tǒng)排洪能力， 經(jīng)調(diào)洪演算，最大調(diào)洪庫容需1.4萬m3。根據(jù)規(guī)范要求，按四等尾礦庫下游式筑壩規(guī)定最小干灘長度為35m壩頂最小安全超高為0.35m。本設計初期壩按尾礦壩安全超高1.7m(V 252.3 254m)考慮，留有1.35m的調(diào)洪高度，折合1.6萬m3調(diào)洪庫容，大于所需最大調(diào)洪庫容1.4萬m3的要求。該尾礦庫排水系統(tǒng)排洪能力為 6.2m3/s，最大洪水量可在45小時內(nèi)排放掉，符合“洪水排出時間不宜超過72小時”規(guī)562 200年一遇防洪標準驗算防洪標準按200年一遇洪水對后期壩進行驗算，其 有關參數(shù)如 下：(1) 以“山

31、東省多年平均年最大 24h降雨量等值圖”查得該處 多年平均最大24h降雨量h24= 120mm(2) 從“山東省最大24h降雨量變差系數(shù)(G)等值線圖”查 得該處的G = 0.55 ;(3) 由皮爾遜III線曲線的模比系數(shù)Kp值表(Cs= 3.5Cv)查得 當 CV = 0.55 , P= 0.5%時，Kp= 3.34。該地區(qū)200年一遇年最大 24h降水量 H24=KP X h24=3.34 x 120=400.8mm200年一遇最大24h洪水總量：3W, 0.5 % = 1000at x Hp x F= 1000X 0.75 x 400.8 x 0.192 = 57715m在該區(qū)域內(nèi)形成最

32、大洪峰流量：Q0.2%= 7.2m3/s。采用概化多峰三角形洪水過程線方法，結合排水系統(tǒng)排洪能力， 經(jīng)調(diào)洪演算，最大調(diào)洪庫容需2.7萬m3。該尾礦庫排水系統(tǒng)排洪能力為 6.2m3/s，最大洪水量可在78 小時內(nèi)排放掉，符合“洪水排出時間不宜超過72小時”規(guī) 定。因此，該尾礦庫可以安全渡汛。5.7排水、回水系統(tǒng)尾礦庫采用斜槽-排水管排水系統(tǒng)，主要排水構筑物包括斜槽、排水管和消力池。排水斜槽斷面尺寸為1.3 x 1.3m,壁厚0.4m，蓋板 厚0.4m,長度169.04m,采用鋼筋砼結構。排水管為圓拱型斷面，頂 部半圓拱型斷面尺寸為R=0.65m底部半圓拱型斷面尺寸為R=0.62m 頂部半圓拱型厚

33、度0.4m，總長度448.05m,采用鋼筋砼結構。排水管 與斜槽均修筑在新鮮的基巖上，填方段應分層夯實，承載力與變形均 應達到設計要求，并做素混凝土墊層。排水管末端出口與消力池相接。 消力池為鋼筋混凝土結構，矩形斷面尺寸為Bx Lx H= 3x 10x 1 m。排水斜槽的泄水口隨尾礦沉積灘面和水位的抬升用蓋板逐段封堵，泄水口要與澄清水面高度保持一致，防止沉淀尾砂流入排水斜槽造成堵 塞，而影響排洪安全。該尾礦庫排水系統(tǒng)排洪能力為 6.2m3/s，最大洪水量可在78 小時內(nèi)排放掉，符合“洪水排出時間不宜超過72小時”規(guī) 定，尾礦庫可以安全渡汛。正常生產(chǎn)期間，尾礦水經(jīng)沉淀、澄清后用泵打回選礦廠循環(huán)使

34、用。 在洪水季，通過排水系統(tǒng)將洪水排出尾礦庫。 尾礦排放采用壩前均勻 放礦，沉淀、澄清水在庫后匯集，因此考慮在尾礦庫庫后山坡處設移 動式回水泵站，泵站隨水位的抬高逐步向上移動?；厮到y(tǒng)由礦方自 行解決。為避免雨季降水沖刷尾礦庫壩坡基底，設計在尾礦壩外坡基底與 兩岸接合處的山坡上設置截水溝，截水溝斷面Bx H= 1000 x 8001000mm采用漿砌塊石砌筑。尾礦壩外坡面排水考慮在馬道位置設截水溝，并每隔5060米設排水溝或排水管做縱向排水。5.8尾礦輸送及放礦來自選礦廠的尾礦漿濃度約為 20%尾礦輸送流量800卅/h，礦 漿容重為1.2t/m 3。輸送系統(tǒng)設計選用兩臺LSGB25*1.6型和

35、四臺 LSGB28*2.5型水隔離礦漿泵，交替使用。尾礦輸送管線兩條分別 為DN250和DN350復合管，沿地表敷設，輸送管路長約 2.2km。尾礦庫排放采用壩前均勻放礦方式，放礦管徑為D114X 8mm每隔8- 10m設一個放礦口及控制閘門。尾礦壩初期使用時，為防止放 礦對壩體的沖刷破壞，應延長放礦支管長度或設施導流槽。5.9尾礦庫的觀測設施為及時掌握尾礦壩的穩(wěn)定狀態(tài)和浸潤線情況，設計采取對尾礦壩 體和排水設施設觀測點，及時觀測掌握其工作狀態(tài)，以確保運行安全。5.9.1 尾礦壩的變形觀測點設置591.1目的為及時掌握尾礦壩的變形情況、研究規(guī)律及有無滑動、滑坡，可 能破壞趨勢，以確保尾礦壩運行

36、的穩(wěn)定和安全。觀測設備觀測設備包括觀測標點、工作基點和起測基點。(1) 觀測標點觀測標點埋設于壩體表層，用以觀測壩的變形量。A、標點布置標點布置應根據(jù)壩的重要性、結構尺寸和地質情況而定，并以能 全面掌握構筑物的變形狀態(tài)為原則?？蛇x擇有代表性且能控制主要變 形情況的斷面，如最大壩高斷面，排水管通過的斷面及工程地質變化 較大地段，斷面間距50100米。本次選擇了 3個斷面布置標點。 B、標點結構與埋設觀測標點由底板、立柱和標點頭三部分組成。(2) 工作基點工作基點為實施水平變形測量的基點。在壩端兩側每一縱排標點 之延長線上各布置一點，要求不受壩體變形影響，又不被破壞而便于 觀測的地方，其標高接近觀

37、測標點的標高。(3) 起測基點起測基點為實施垂直變形測量的起點或終點。在每一排縱標點之 兩側各設一點，其標高大致接近。為了引測和測起測基點的標高，尾 礦壩附近應有不少于3個水準基點，并連結成觀測網(wǎng)。5.9.1.3 觀測時間要求尾礦壩投入運行初期每月觀測一次。 當壩體水平、垂直變形量已 基本穩(wěn)定后(變化有規(guī)律)可減為每季或半年觀測一次。當遇有地震、 暴雨或久雨、庫內(nèi)水位超過最高水位、滲透情況嚴重、變形量顯著增 大時應增加測次。5.9.2 尾礦壩的浸潤線觀測設置為了解壩體內(nèi)浸潤線的位置和變化情況，以判斷壩體是否穩(wěn)定， 確保安全運行，需要對壩體浸潤線進行觀測。觀測裝置及方法如下：(1)觀測設備采用測

38、壓管觀測，即采用巾80毫米鋼管或塑料管，將下底端封 閉。在封閉端管壁上鉆孔，孔徑巾8mm孔縱距50mm每周均布4孔 梅花布孔，鉆孔段長1000mm外包土工布作濾層。測壓管頂端安裝 管口保護蓋。測壓管的埋設，其管底標高應低于設計最低浸潤線2m。測取管中水位標高與壩上游庫水位連線即為浸潤線。觀測管內(nèi)水位的儀器有測深鐘，電測水位計、壓氣U形管，示數(shù)水位器及遙測水位計等。電測水位計利用水的浮力將導電的浮子托起 接通電路的原理制成，有測頭、批示器和吊尺等。觀測時將測頭放入 測管內(nèi)，至批示器有反應后，測讀測水管管口數(shù)值，再計算管內(nèi)水位 標咼。(2) 觀測位置的設置浸潤線的觀測斷面應設置于最大壩高斷面、排水

39、管斷面處。每升 高1015m增加一個測點。(3) 觀測時間要求平均每月觀測一次，遇有上游水位超過正常高水位或經(jīng)常高水位 及壩體異常時應增加測次。5.9.3 尾礦庫水位觀測按規(guī)定要求，在庫內(nèi)排水斜槽上刷涂清晰醒目的水位觀測標尺，標明正常運行水位和整數(shù)水位。值班室、供電及通訊在尾礦庫附近設置一個看守值班室。尾礦庫值班室及壩上照明等用電由選礦車間統(tǒng)一安排， 可采用低壓電纜尾礦庫通訊設備由選礦廠管理，值班室內(nèi)設置一部電話機5.10 基建工程量、建設投資及施工進度計劃本設計尾礦庫基建工程量見表基建工程量表表5-2序號項目內(nèi)容結構型式單位數(shù)量備注1堆石壩廢石堆筑3 m350002濾水壩趾壩體級配石料3 m

40、3603排滲褥墊級配石料3 m3754排水管鋼筋砼體m4485排水斜槽鋼筋砼體m1696消力池鋼筋砼體3 m19.615.10.2 工程投資本尾礦庫工程建設總投資為3697445元。投資構成見表5-3序號定額編號項目或費用名稱單位數(shù)量單價（元）總價（元）備注一一一初期堆石壩3 m3900025975000二濾水壩趾壩體3 m3607125560k排滲褥墊3 m3757126625四排水管m44845472037056五排水斜槽m1693549599781六消力池3 m19.6171013923七清基3 m25007.819500合計36974455.10.3 施工進度計劃根據(jù)設計基建工程量，本

41、尾礦庫建設工期為10個月，詳見表5-4施工進度計劃表表5-4序號項目內(nèi)容1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月備注1清基2初期壩3濾水壩趾壩體4排滲褥墊5排水管6排水斜槽7消力池注：本表所注時間為相對時間，具體開工日期由業(yè)主根據(jù)具體情況確定。6 環(huán)境保護環(huán)境保護是我國的基本國策，環(huán)境的污染治理是環(huán)境保護的核心。我國環(huán)境保護法指出“開發(fā)礦藏，必須實行綜合勘探、綜合評價、 綜合利用、嚴禁亂挖亂采，妥善處理尾礦礦渣，防止破壞資源和惡化 自然環(huán)境。”本次設計淄博市華聯(lián)礦業(yè)有限公司4#尾礦庫是該公司礦山生產(chǎn)中的一個重要設施組成部分，在環(huán)境保護方面是礦山生產(chǎn)中的敏感控 制對象。設計和生產(chǎn)運

42、行過程中，必須按國家有關環(huán)保法規(guī)要求，采 取有效的防治措施，加強管理，消除環(huán)境影響因素，有效保護環(huán)境。6.1環(huán)境保護設計依據(jù)、標準地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002地下水質量標準GB/T14848-93污水綜合排放標準GB8978-1996大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染物控制標準GB18599-20016.2主要污染源及其治理措施本尾礦庫的主要污染因素及污染源來自尾礦廢水，尾礦庫的尾砂粉塵。其他方面對環(huán)境影響關系不大。廢水本次設計4#尾礦庫的尾礦水經(jīng)自然沉淀澄清后回水循環(huán)再利用， 設計尾礦庫澄清水沉淀面積和距離均滿足要求， 能夠保證自然沉淀

43、澄 清。本礦為單一磁鐵礦，選礦過程中采用磁選不加任何藥劑和化學物 品，因此，尾礦及尾礦水中不含有毒、有害物質。尾礦水經(jīng)自然沉淀 滿足回水二次生產(chǎn)利用要求，澄清后可達到排放標準，對周圍環(huán)境影 響不大。但設計提出：在生產(chǎn)運行過程中，汛期暴雨時可能因庫內(nèi)排 放量增加，細粒級懸浮物導致尾礦水渾濁濃度提高，因此在雨季截洪時嚴格控制排水斜槽泄水口的位置保持在澄清水面， 根據(jù)水位變化情 況封堵泄水口，防止尾礦進入排水斜槽造成庫外環(huán)境污染。622粉塵尾礦對環(huán)境污染的另一種形式是受風吹產(chǎn)生的揚塵污染。本尾礦庫為4等庫，規(guī)范要求其干灘長度不得小于 35m （下游式尾礦壩）。 干灘遇到大風天氣，極易產(chǎn)生揚砂污染，因

44、此，遇到此類天氣時，尾 礦庫管理人員應及時對干灘面進行灑水濕潤， 以避免揚砂。對于壩體 外坡則進行覆土并種植草皮，防止壩體的揚砂污染。礦山企業(yè)已設有環(huán)保機構、安環(huán)部門及化驗室有關專職人員負 責尾礦壩廢水取樣、監(jiān)測等管理工作。發(fā)現(xiàn)問題要及時采取處理措施。7.尾礦庫安全設施設計尾礦庫是金屬礦山一種危險性較大的生產(chǎn)設施， 是礦山安全生產(chǎn) 的重要組成部分，其安全狀況不僅關系到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，而且關系到庫區(qū)下游村鎮(zhèn)、農(nóng)田及工業(yè)、交通等基礎設施的安全， 以及庫區(qū)下游人民群眾生命財產(chǎn)的安全，特別關系到社會穩(wěn)定和經(jīng)濟 健康發(fā)展。華聯(lián)礦業(yè)有限責任公司是一生產(chǎn)多年的鐵礦山企業(yè)， 在生產(chǎn)中堅 持貫徹 “安

45、全第一，預防為主”的方針原則。建立了以總經(jīng)理為組 長，副總經(jīng)理為副組長的尾礦庫安全管理領導小組和安全管理保證體 系，安全科是礦山安全管理的職能部門， 對尾礦庫的設計施工和安全 檢查管理負責。企業(yè)制定了全面的安全管理制度，并規(guī)定公司所有職 工均有權對一切損害尾礦庫設施安全的行為進行監(jiān)督、檢舉和制止， 職工的總體安全意識在得到了普遍的提高。7.1尾礦庫主要危險、有害因素分析根據(jù)尾礦庫的建設屬性、設施結構類型以及使用特點，涉及有關 安全方面的主要危險、有害因素是：尾礦庫區(qū)的工程地區(qū)條件和水文 地質條件、壩體的穩(wěn)定性、調(diào)洪庫容能力、排洪能力及其排水設施的 堅固性等。工程地質災害分析(1) 產(chǎn)生的原因產(chǎn)

46、生工程地質災害的條件主要是斷裂構造的活動、巖溶、滑坡、 泥石流、軟弱土夾層以及尾礦庫附近或尾礦庫下部有地下開采活動引 起工程地質條件變化。(2) 破壞形式工程地質災害破壞力和破壞范圍較大，可能造成的災害主要是垮壩、折斷或堵塞排水斜槽、排水管，造成尾礦庫毀壞甚至報廢。(3) 工程地質及水文條件分析該尾礦庫所處低山丘陵區(qū)，第四系不發(fā)育，土層較薄，大部分基巖裸露，表面風化深度1-2m。區(qū)內(nèi)主要為花崗巖類的偉晶花崗巖、 角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、角閃片巖及斜長角閃巖、含鐵角 閃石英片巖，平均普氏硬度系數(shù)分別為4.73-11.67 ;平均堅固性系數(shù)(f) 3.3-7.65;平均軟化系數(shù) 0.69-

47、0.87 ;平均天然抗壓強度 41.25-101.8MPa ;平均飽和抗壓強度 ，巖石為較硬- 堅硬巖，巖石質量指標RQD值一般在50-80之間，巖體較完整，工程 地質條件為簡單類型。另外，尾礦庫下部未發(fā)現(xiàn)具有開采價值的礦產(chǎn)， 不存在因地下開采活動造成的地質災害因素。區(qū)內(nèi)水文地質條件簡單，地下水不豐富，地表主要是考慮大氣降 水，確定尾礦庫的調(diào)洪和排洪能力。水文地質條件對尾礦庫的安全影 響不大。根據(jù)礦山現(xiàn)已建成運行的前三個尾礦庫所在庫址的工程地質情 況驗證，未發(fā)現(xiàn)不良地質構造。本次設計4#尾礦庫選址所處的地形條 件和工程地質條件較好。尾礦壩建立在基巖上，能夠保證壩體穩(wěn)定的 保障條件。壩體安全設計

48、根據(jù)本尾礦庫選址地形及工程地質條件、尾礦壩的結構類型、筑 壩材料、筑壩方法等，設計所采取的尾礦壩安全設置及有關技術參數(shù)、 施工要求及安全措施等，具體如下：(1) 初期壩為堆石壩，后期為碾壓式土石混合壩，采用露天采場的 廢石和土。堆壩方法可采用汽車運廢石土上壩， 并用推土機平整后采 用機械或其他方法壓實，每層廢石、土料厚度w 0.6m,干容度達到r < 1.65t/m 3。壩坡及壩頂采用人工整理。(2) 下游濾水壩趾采用塊石堆壩，上游初期壩和下游濾水壩趾之間 的壩基設置排滲褥墊，厚度1m,采用50200mr級配塊石分層鋪設， 上覆土工布。(3) 初期壩內(nèi)坡面采用400g/m2土工布濾層，防

49、止尾砂漏出。土工布 下應找平并墊以200mm厚礫石層，使之受力均勻，土工布上面設300mm 厚塊石防護層。(4) 后期壩堆筑時為防止尾礦沖刷，在壩內(nèi)側采用較細的廢石作過濾層，過濾層坡度同壩坡，過渡層層厚2m放置時要分散，使壩前沉積成粒度均勻沉積灘，以防止尾礦滲漏。(5) 尾礦壩等有關構筑物施工時，必須進行清基，對壩基底清理至 完整穩(wěn)定基巖，若開挖后未見基巖，要繼續(xù)下挖至基巖，超深部分須 采用c15毛石混凝土墊至基礎底。潰壩災害(1) 產(chǎn)生的原因尾礦壩材料大部分為廢石和土，其力學性質取決于材料性質及筑 壩的工藝條件。分析尾礦壩垮壩原因，機率從大到小依次為滿水漫頂、 壩體或壩基滲漏、泄洪、壩坡或壩

50、肩滑動、不均勻變形產(chǎn)生貫穿性裂 縫等原因（2）破壞形式尾礦庫垮壩首先影響尾礦庫的正常運行而導致企業(yè)停產(chǎn)， 而且由 于尾礦漿與尾礦水形成泥石流，使殃及范圍內(nèi)的村莊、農(nóng)田和建筑物 等財產(chǎn)設施遭到嚴重破壞，甚至造成人員傷亡，造成嚴重污染且不易 恢復。（3）壩體安全性分析壩體抗滑計算：尾礦壩穩(wěn)定性分析采用瑞典圓弧法計算，求出安全系數(shù)最小值，并滿足設計規(guī)范相應規(guī)定。規(guī)范規(guī)定壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) K值壩等別正常運行洪水運行特殊運行四1.151.051.00該尾礦庫為溝谷式尾礦庫，初期壩最大高出地面19m左右，通過 以下公式計算邊坡失穩(wěn)的可能程度。1X(Wn COS n) tg nCn LnKCWn S

51、in n式中：n 土條編號數(shù)。W n號土條重。VJ= （r i x hn +2X hn +2X hn）x b 其中 hn'、hn、hn 為 n號土條浸潤線以上，浸潤線以下及壩基部分的平均高度。Ln n號土條底部弧長。n n號土條底部圓弧中點和圓心0點的連線與通過0點的鉛直線之間的夾角。G-n號土條底部滑弧面上土的強度指標。通過假定一系列的滑動圓弧，計算得 Kc分別為 1.38 , 1.41 ,1.43 ,1.66 , 1.36 ,1.37,1.42。Kc最小為1.36大于1.15的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)。尾礦壩的安全穩(wěn)定為企業(yè)生產(chǎn)、渡汛、堆存尾礦等奠定了可靠基 礎。本次壩體設計根據(jù)工程地質條件采取了壩體下部清基、設置了下游濾水壩趾及排滲褥墊層、筑壩采用分層壓實等必需的安全結構以及 施工工藝要求。壩體為透水碾壓堆石壩，外坡坡比為1: 1.5，符合尾礦庫設計規(guī)范。在建設和運行管理過程中只要嚴格按設計要求施 工，該尾礦壩的設計能夠保證壩體的穩(wěn)定。庫區(qū)周圍是荒坡，庫壩體下游附近無村莊，因此即使發(fā)生潰壩事 故，一般不會造成大的危害。7.2排水設施安全設計排水設施根據(jù)尾礦庫地形，設計在