尾矿库初步设计Word文件下载.docx

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156.32

库区利用段比降

71.1

总汇水面积

0.86

500年一遇洪峰流量

46.32

尾矿库特性

筑坝方式

上游法

最终全库容

万

403.87

有效库容

279.92

最终总坝高

m

96.0

尾矿库等级

Ⅲ

服务年限

年

5.83

坝体

特性

初期坝

坝型

碾压堆石坝

坝顶高程912.0m

坝高

41.0

坝顶宽度

4.0

上、下游平均坡比

1：

1.75；

1.9

堆积坝

堆积坝高度

55.0

坝顶高程967.0m

最终堆积坝顶宽度

15.0

堆积平均外坡坡比

5.0

排洪系统

隧洞

主、支隧洞断面型式

城门洞型断面

主隧洞长度

686.72

底板坡率0.04

主隧洞断面尺寸（B*H）

2.0*2.6

衬砌后净尺寸

一、二号支洞断面尺寸（B*H）

2.0*2.5

一、二号支洞总长

192.17

泄水塔

泄水塔型式

框架式结构

泄水塔内径

一、三号3.0

二号3.5

泄水塔高度

一号21.0m

二号27.0m

三号24.0m

三号泄水塔直接与主洞连接

第一章综合说明

1.1项目概况

洋县鹏鑫矿业有限公司成立于2008年03月，注册资金500万元；

是一家从事铁矿石采、选加工的股份制企业，为独立的法人机构。

公司选矿厂日处理矿石3000.0t，原有尾矿库工程李家庄村尾矿库即将闭库，为了解决尾矿渣的堆放、沉淀需要和环境保护的要求，落实企业安全生产建设与环境治理措施“三同时”制度，受洋县鹏鑫矿业有限公司的委托，结合国家现行的相关《规范》、《标准》的要求，主要对原尾矿库工程的接续工程、方沙沟尾矿库的堆存系统及其主要设施进行初步设计，并编制《安全专篇》。

项目名称：

洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村方沙沟接续尾矿库建设工程

（以下简称方沙沟尾矿库工程）

建设单位：

建设地点：

陕西省汉中市洋县桑溪镇李家庄村方沙沟沟道内

建设性质：

接续工程

1.2工程规模及防洪标准

1）尾矿库的等级

方沙沟尾矿库最终全库容为403.87万m3，有效库容为279.92万m3，总坝高为96.0m。

按照《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJl—90和国家标准《防洪标准》GB50201-94中关于尾矿库等级划分的规定，方沙沟尾矿库属于Ⅲ等尾矿库工程。

2）尾矿库的洪水设防标准

方沙沟尾矿库洪水设防标准选取了《规范》、《标准》的上限；

初期洪水设防标准为100年一遇，中、后期洪水设防标准为500年一遇。

1.3工程概况

洋县鹏鑫矿业有限公司方沙沟尾矿库属于山谷型、上游式堆存的尾矿库工程；

按照日处理矿石3000.0t的规模，可以为选厂服务5.83年。

洋县鹏鑫矿业有限公司方沙沟尾矿库工程由碾压式透水堆石初期坝、后期尾矿堆积坝、库区泄水塔、排洪主支隧洞、坝下截渗、消能、回水以及大坝观测设施等建（构）筑物组成。

1）初期坝

初期坝为碾压式透水堆石坝，坝高41.0m，坝顶标高912.0m，坝基标高871.0m，坝顶宽度4.0m，坝顶长度约130.52m，坝底宽度约167.0m。

设计在初期坝下游坝面897.0m、882.0m高程处各设置2.0m宽的马道一级。

上游坝坡为1：

1.75，下游坝坡为1：

1.8，包括马道在内的下游平均坝坡为1：

1.9。

为了防止产生跑浑、漏砂，在初期坝的上游坡面设置有包括土工布在内的反滤设施。

初期坝的上、下游坡面均采用干砌块石护坡。

2）后期堆积坝

后期堆积坝采用上游法、利用脱水、沉淀的尾矿堆积而成；

后期堆积高度为55.0m；

最终堆积坝顶高程为967.0m；

最终坝顶宽度为15.0m。

堆积坝下游坡每隔8.0m高差设置一级马道，马道宽4.0m，其中最顶部一级的高差为7.0m。

子坝采用粗尾矿由人工进行堆积，每一级子坝的高度为2.0m，上游坡比1:

1.5，下游坡比1:

3.0。

设计马道之间堆积外边坡为1:

4.5，包括马道在内的平均外边坡为1:

5.0。

在初期坝坝顶及每一级马道高程层面，堆积坝体内设置排渗设施，以降低堆积坝坝体浸润线的高度。

3）排洪隧洞

方沙沟尾矿库的主排洪设施采用“泄水塔进流—排洪隧洞渲泄“的方式进行泄洪。

排洪主隧洞为“城门洞型”断面，断面净宽2.0m、净高2.6m；

主隧洞长度为686.72m，最缓坡比为4.0%。

在库区共布置有三座泄水塔，一、三号泄水塔内直径均为3.0m，二号内直径为3.5m。

一号、二号泄水塔分别通过一号、二号支隧洞与主隧洞相连，三号泄水塔直接布置在主隧洞的进口处，通过泄水塔下部的竖井与主隧洞相连。

三号泄水塔下部的竖井深度为33.75m（907.25-941.0m），竖井内直径为2.8m。

沟道的洪水根据滩面的高低、通过相应的泄水塔进流，然后导入排洪主隧洞下泄。

库区两条支隧洞的断面型式及尺寸相同，均为“城门洞型”断面；

支隧洞净宽2.0m，净高2.5m。

排洪主、支隧洞根据地质条件的不同，采用不同的衬砌形式；

泄水塔均设计为框架式钢筋混凝土结构。

4）岸坡截排洪设施

包括初期坝在内的坝体外边坡与两岸的交界处均设置截排洪沟；

截排洪沟采用C20混凝土浇筑。

其中左岸截排洪沟为B×

H=1.0×

1.0m的矩形断面，右岸截排洪沟为B×

H=0.8×

0.8m的矩形断面。

5）坝下消能、回水设施

在初期坝的下游设有坝顶溢流式截渗坝，形成坝下游的渗水收集池、并起到下泄洪水消力塘的作用。

与此同时，溢流坝顶高程所形的成容积可作为坝下回水池使用。

6）坝体排渗设施

*坝底排渗盲沟

在尾矿的底部、沿方沙沟沟道设有排渗盲沟。

盲沟的起点布置在最终坝顶水平投影位置向库内延伸80.0m的位置；

末端与初期坝连接。

*坝体排渗管

在堆积坝体、靠近外边坡设置排渗管，排渗管的出口接相应马道上的排水沟，以免渗水沿水平向渗流、从坝坡逸出的情况发生，确保坝坡的稳定与安全。

坝体排渗管深入坝体50.0m，向外坡的倾斜坡度按（3.0—5.0）%控制。

7）观测设施

方沙沟尾矿库分别设置在线监测和常规观测系统。

常规观测系统包括：

坝体位移观测、坝体浸润线观测、滩面水位观测、干滩长度观测以及工程区降雨量观测等设施。

1.4地理位置及交通

洋县鹏鑫矿业有限公司方沙沟尾矿库位于汉中市洋县县城以东的桑溪镇李家庄村，场地中心地理坐标大致为：

东经107°

58′08.7″，北纬33°

14′35.4″。

距洋县县城约65.0km。

方沙沟是子午河的二级支沟，属于汉江水系。

工程区有“金（水）～桑（溪）”乡村公路与国道“G108”和“京--昆高速”相连，相距大致35.0km，交通较为便利。

工程区的位置见图1-1所示：

图1-1交通位置图

1.5设计基础资料

1.5.1设计依据的法律、法规

《中华人民共和国安全生产法》2002.6

《中华人民共和国矿山安全法》1993.5

《非煤矿山企业安全生产许可证实施办法》2004.5

《尾矿库安全监督管理规定》国家安监总局38号令

《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》国家安监总局36号令

《非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》

安监总局2005年18号令

《陕西省尾矿库安全监督管理办法》省政府第111号令

《陕西省建设项目安全设施监督管理办法》省政府第125号令

《陕西省安全生产条例》2005.9

《关于印发非煤矿矿山建设项目安全专篇编写提纲等文书格式的通知》

安监总管一[2012]45号文

《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[2005]56号

1.5.2设计依据的技术标准、规范、规程

《尾矿库安全技术规程》AQ2006-2005

《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90

《尾矿设施施工及验收规程》YS5418-95

《防洪标准》GB5020l-94

《中国地震动参数区划图》GB18306-2001

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001

《污水综合排放标准》GB8978-1996

《尾矿堆积坝岩土工程技术规范》GB50547-2010

《矿山安全标志》GB14161-1993

《生产过程安全卫生要求总则》GB12801-1991

《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98

《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001

《土石坝安全监测技术规范》SL60-94

《混凝土面板堆石坝设计规范》DLT5016-1999

《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000

《小型水电站初步设计报告编制规程》SL/T179--96

《水工混凝土结构设计规范》SL/T191--2008

《水工建筑物抗震设计规范》DL-5073-2000

《水工隧洞设计规范》SL279-2002

《尾矿库安全监测技术规范》AQ2030-2010

《砌石坝设计规范》SL25—2006

《溢洪道设计规范》SL253—2000

《构筑物抗震设计规范》GB50191-2012

1.5.3工艺条件

生产规模：

3000.0t/d

工作制度：

300d/a，3班/d，8h/班

矿石比重：

3.0t/m3

尾矿粒度：

-200目占45.0％

尾矿产率：

90％

尾矿浆浓度：

20.0％

尾矿堆积干容重：

1.50t/m3

1.5.4相关资料

区域地形图1：

10000地形图；

库区地形图1：

1000实测地形图；

《尾矿坝筑坝材料物理力学试验》

水利部西北水利科学研究所实验中心

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄尾矿库接续工程岩土工程勘察报告》

核工业汉中工程勘察院有限责任公司

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村方沙沟接续尾矿库建设工程安全预评价报告》

甘肃利安管理咨询有限责任公司

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村尾矿库接续工程可行性研究报告》

中国重型机械研究院

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村尾矿库接续工程水土保持方案》

陕西华大土地开发工程有限公司

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村方沙沟接续尾矿库建设工程环境影响报告书》

《洋县鹏鑫矿业有限公司李家庄村方沙沟接续尾矿库工程地质灾害危险性评估报告》信息产业部电子综合勘察研究院

1.5.5水文资料

由于工程区所在的沟道较小，没有设置水文站；

因此水文资料主要依据《汉中地区实用水文手册》获取。

1.5.6地震烈度

根据《中国地震动参数区划图》GB18306--2001的划分，该区基本地震烈度为6度。

1.6设计的原则和范围

1.6.1设计原则

按照尾矿库设计的有关《规范》、《标准》和企业提供的有关资料，结合现场踏勘的实际情况，在确保尾矿库安全的前提下充分利用沟道内的地形和筑坝材料；

在满足生产需要的同时，以尽量节省投资为原则。

充分体现工程与环境的协调统一，适应可持续发展的原则。

具体遵循的原则有：

（1）认真执行国家的有关《法律》、《法规》和《标准》；

（2）坚持“安全第一，预防为主”的方针和关于建设项目“三同时”的规定；

（3）认真贯彻《环境保护法》，保护环境、消除污染；

（4）认真贯彻《土地法》、《森林法》、《水资源法》，少占农田和林地，节约用水，保护水资源；

（5）从实际出发，因地制宜、就地取材、节省投资。

1.6.2编制范围

1）、初期坝及后期堆积坝的设计、论证；

2）、水文计算及排洪系统设计论证；

3）、尾矿库的排渗及截渗设计；

4）、尾矿库常规观测设施的设计；

5）、尾矿库的管理设计等。

尾矿库输送及回水系统不包括在本设计范围内。

第二章工程地质及水文地质

2.1场地自然地理概况

2.1.1地理位置及交通

方沙沟尾矿库位于陕西省汉中市洋县桑溪镇李家庄村方沙沟沟道内，桑溪镇距金水镇大致35.0—40.0km，有简易的公路相通。

金水镇距洋县县城25.0km，有“108”国道及“京--昆”高速公路相连；

“阳（平关）——安（康）”铁路穿越洋县的胥水镇，对外交通较为方便。

2.2.2气象水文

1）、气象

该区属于北亚热带内陆性季风气候。

年平均气温14.5℃，七月份最热，平均气温25.9℃；

一月份最冷，平均气温2.2℃。

极端最高气温38.7℃，极端最低气温-10.1℃；

无霜期238天。

年平均降水量820.6mm（1961—2000年），最多年降水量1376.1mm（1983年），最少年降水量441.5mm（1997年）。

暴雨日降水量最大为158.5mm，1小时最大降水量32.9mm，10分钟最大降水量20.2mm（1980）。

暴雨中心以秦岭中山区为主。

2）、水文

工程区属于汉江水系，方沙沟是子午河的二级支沟、汉江的三级支沟，最后汇入汉江。

方沙沟常年有水，主要补给来源为大气降水及地下水。

该沟道流量受降雨影响较大，雨季流量大，干旱时流量小。

勘察期间（于2011年11月16日）测得的流量为12.0L/s。

2.1.3地形地貌

方沙沟尾矿库地处秦岭南坡，海拔高程一般在580.0m～1044.0m之间，上游为低中山地貌；

中、下游为中低山地貌。

地形切割深度一般小于300.0m，为中等切割山地，山脉走向近EW向，地势呈西高东低。

该区峰峦叠嶂，高峻挺拔，初期坝地段山势陡峭狭窄，系一个典型的峡谷地貌。

方沙沟下游呈“U”字型沟谷，沟道宽35.0--90.0m；

中、上游呈“V”字型，沟道宽10.0～50.0m。

方沙沟沟底纵向坡度为3°

-5°

，沟谷两侧山坡坡度一般在40°

以上。

方沙沟河床宽一般为3.0～5.0m.，初期坝位置的沟谷呈“U”字型，宽约32.0m，地形陡峻，植被发育。

2.2库区地质条件

2.2.1区域地质概况

方沙沟尾矿库工程区地处秦岭以南，属扬子准地台北缘，龙门--大巴山缘隆褶带北部的汉南--米仓台拱区，北与秦岭褶皱系毗邻。

区域上所出露地层为早元古界西乡群下部（Ptxx31）石英绿泥石正片岩和绿泥石阳起石绿帘石片岩夹霏细岩、千枚岩、硅化灰岩及变质砂岩，第三系（Ν）紫红色厚层砾岩、砂砾岩及早元古界细粒辉长岩（ν21-2）、粗粒辉长岩（ν21-3）、及片麻状花岗岩（ν21-6）。

局部有辉石橄榄岩和蛇纹石橄榄岩（ε21-3）。

库区东距两河口--喜河--五里坝槽台分界断裂约7.0km，南距茶镇--汉王城断裂约16.0km。

区内内构造不发育，未发现全新活动断裂。

2.2.2库区地质条件

1）、地层

根据工程地质与水文地质勘探资料，库区及坝址附近出露的地层有三种，分别为：

早元古代侵入细粒辉长岩（ν21-2）、片麻状花岗岩（ν21-6）及第四系（Q4）松散坡积物堆积。

其工程地质特征分别简述如下：

A、早元古代侵入岩

*细粒辉长岩（ν21-2）

细粒辉长岩（ν21-2）主要分布于方沙沟的上游，尾矿库库区以外；

为灰黑色辉长岩（ν21-2），矿物成分以辉石和斜长石为主，含少量绢云母、绿泥石、绿帘石、钛磁铁矿等，具粒状结构，块状构造。

岩体节理裂隙发育，贯穿性较好，延伸长度1.0-1.5m,且多呈闭合状，岩体节理大致可分为二组：

①倾向335°

～353°

，倾角40°

～55°

，4条/m，为主要节理；

②倾向183°

～231°

，倾角54°

～58°

，2～3条/m，为次要节理。

*片麻状花岗岩（ν21-6）

片麻状花岗岩（ν21-6）分布于库区的大部；

岩石呈灰白色，主要由石英和长石组成，粒状结构，块状构造。

该岩层节理裂隙发育，多呈闭合状，延伸较好。

主要发育有三组节理：

1倾向310°

～327°

，倾角64°

～72°

，6～7条/m，为主要节理；

2倾向260°

～270°

，倾角70°

～82°

，7～8条/m，为主要节理；

3倾向18°

～22°

，倾角60°

～67°

，4～5条/m，为次要节理。

B、第四系（Q4）

第四系坡积物及冲洪积层坡积物零星分布于方沙沟两侧的山坡地带，其周围均有岩体出露，分布地带地形相对低洼平缓。

岩性特征主要表现为黄褐色、灰褐色粉质粘土夹碎石，松散，湿，局部很湿。

冲洪积层主要分布于方沙沟的沟底，岩性主要为碎石、块石及粉质粘土，碎石、块石成分主要为片麻状花岗岩、辉长岩。

松散--稍密，稍湿--湿。

2）、工程地质分层

根据库区调查及勘探深度范围内揭露的地层岩性，及工程力学性质的差异，可分为四个工程地质层,六个工程地质亚层，由上而下、逐层分别为：

A、①层第四系洪积层（Q4al+pl）及坡积（Q4dl）层

①层第四系洪积层（Q4al+pl）及坡积（Q4dl）层可分有三个亚层，分述如下：

*①-1层粉质粘土（Q4al+pl）层：

上部为耕土，为当地村民稻田，呈流塑状，褐黄色。

其下以粉质粘土为主，可塑，湿。

该层厚度2.1--3.6m。

主要分布于初期坝的附近。

*①-2层碎石层（Q4al+pl），杂色，以碎石为主，次为块石，块石、碎石岩性为片麻状花岗岩、辉长岩，碎石呈次棱角状，粒径5.0-20.0cm为主，个别超过100.0cm，土质不均，级配较差，结构松散，透水性强。

厚度0.3-1.2m，分布于方沙沟的沟底。

*①-3层粉质粘土夹碎石层（Q4dl+el），黄褐色，以粉质粘土及碎石土为主，碎石、块石之间充填有粉质粘土，含植物根系，稍密，稍湿。

块石、碎石岩性为片麻状花岗岩，粒径5.0--20.0cm，最大可达30.0cm以上，该层整体厚度较薄，在1.8-2.2m之间，主要分布在方沙沟的两侧。

该层级配较差，结构松散，透水性强。

B、②层碎石层（Q4dl）

②层碎石层（Q4dl），杂色，以碎石为主，偶见块石，碎石、块石之间充填片麻状花岗岩残坡积土。

块石、碎石岩性为全、强风化片麻状花岗岩，锤击易碎，粒径5.0--10.0cm，最大偶见30.0cm以上，该层整体厚度较薄，在1.8-4.5m之间，主要分布在方沙沟左侧的滑坡体内。

该层结构松散，透水性强。

C、③层片麻状片麻状花岗岩层（ν21-6）

根据③层片麻状片麻状花岗岩层（ν21-6）的风化程度、和物理力学性质的差异，可划分为二个亚层，分述如下：

*③-1强风化片麻状花岗岩（ν21-6），灰白色，粒状结构、块状构造。

主要矿物成分以石英、长石为主；

次为绢云母等。

节理、裂隙发育，表面氧化明显，组织结构大部分已被破坏，层厚大致为1.6--6.7m。

该层较为破碎，钻进取芯不易，多以碎块状产出，漏浆严重，有掉块现象发生。

*③-2中风化片麻状花岗岩（ν21-6），灰白色，主要矿物成分有石英、长石，次为绢云母等。

岩石原始组织结构清楚，偶见有风化痕迹，岩石质硬，锤击声脆，最大控制厚度为9.6m。

该层岩石较为完整，多以柱状、长柱状产出，进尺较慢。

D、④层辉长岩（ν21-2）

④层辉长岩（ν21-2）于尾矿库上游出露范围较大，其它部位多以脉体形式产出，在勘探深度范围内主要为中等风化辉石闪长岩层（ν21-2）；

呈灰黑色，粒状结构、块状构造。

主要矿物成分为斜长石、辉石，次为黑云母等。

岩石原始组织结构清楚，表面有红、褐色、黑色铁锰质渲染，断口新鲜；

厚度2.5--6.1m。

该层岩石较为完整，多以柱状、长柱状产出，钻探进尺较慢。

3）、构造

库区内构造不发育，未发现有断裂构造。

库区主要发育以下三组节理。

*第一组：

①倾向310°

，6～7条/m，切穿深度50.0～120.0cm，为该库区的主要节理；

*第二组：

倾向260°

，7～8条/m，切穿深度60.0～110.0cm，为该库区的主要节理。

*第三组：

倾向18°

，4～5条/m，切穿深度>

40.0cm，为该库区的次要节理。

上述三组节理，在中、强风化层中，多呈闭合状，节理宽度一般为0.4～1.0mm，部分节理微张，无充填。

2.2.3不良地质作用

除初期坝上游坝脚、沟道左侧有一小型的滑坡以外，未发现其它的不良地质作用。

其特征如下：

该滑坡体属于松散层滑坡，位于尾矿库初期坝的上游坝脚处、沟道的左侧。

据当地村民介绍，该滑坡已形成十年有余，今年滑坡的下段仍有局部滑动。

根据实测，滑坡体较陡，坡度约为65°

，高31.0m，滑坡体为片麻状花岗岩碎石，滑床岩体岩性为强风化片麻状花岗岩；

前缘延伸至方沙沟沟底。

滑坡体沿岩土分界面滑移，滑移距离2.0m；

上部厚度2.6m，下部厚度3.5m；

上部宽度15.0m，下部宽度25.0m，中心线长35.0m。

滑坡体体积大约2990.0m3，属于小型浅层滑坡。

经工程地质测绘及探井揭露显示，滑床岩体的岩性为强风化片麻状花岗岩，滑坡体由全、强风化的片麻状花岗岩碎石组成，地层结构松散。

滑坡体与岩体界线即为岩性分界线。

坡度较陡，坡脚长期被地表水冲刷破坏，导致坡脚失稳，上部岩土由于重力作用沿岩性面推移下滑，这是造成该滑坡体滑动的主要因素。

该滑坡为小型浅层滑坡，现处于基本稳定状态。

处理措施：

为了确保尾矿库运行期间的安全，尾矿库施工时可将方量为2990.0m3的滑坡体全部清除。

清除下来的强风化麻状花岗岩可用于初期坝轴线下游上部的相对干燥区，但风化石料中的草皮、树根、垃圾或其他废料等需清理干净，不得上坝。

2.2.4水文地质

库区属秦巴山地水文地质区之山间沟谷水文地质亚区，赋存有基岩裂隙水和松散层孔隙水。

根据赋水岩