黄石门铁矿尾矿库取砂工程初步设计方案毕设论文Word文档下载推荐.docx

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104m3，目前该库库内滩面高程平均在+429.0米，滩面由南向北逐渐降低，滩坡约2%，库内现存尾砂约4×

104m3，目前滩面因已停止排放而干涸。

该库排洪设施正常、有效。

1.1.2设计任务的由来

根据金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库现状，由于该尾矿库至今已运行多年，现在已基本达到服务年限。

为此，金寨县仕翔矿业有限公司于2013年5月委托安徽省昌昊矿山设计研究有限公司对其黄石门铁矿尾矿库进行取砂工程初步设计，延长该库的服务年限。

1.2设计依据

1.2.1法律、法规依据

（1）《中华人民共和国安全生产法》；

（2）《中华人民共和国矿山安全法》；

（3）《中华人民共和国水污染防治法》；

（4）《中华人民共和国水土保持法》；

（5）《安全生产许可证条例》（国务院令第397号），2004.1；

（6）《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（劳动部令第3号）；

（7）《尾矿库安全监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局第6号令），2006.4；

（8）《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、国家煤矿安全监察局令第9号），2004.5；

（9）《非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》国家安全生产监督管理局令第18号；

（10）关于印发非煤矿矿山建设项目初步设计《安全专篇》编写提纲和安全设施设计审查与竣工验收有关表格格式的通知（安监总管一字[2005]29号）；

（11）《金属非金属矿山安全标准化尾矿库实施指南》（AQ2007.4-2006）；

（12）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；

（13）《生产过程安全生产卫生要求总则》（GBl2801.91）；

（14）《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083—1999）；

（15）《作业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2.2002）；

（16）《企业职工伤亡事故分类》（GB6411.1986）；

（17）《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；

（18）《建筑物抗震设计规范》（GB50011-2001）；

（19）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；

（20）《化学危险品重大危险源辩识》（GBl8218-2009）；

（21）《工业企业设计卫生标准》（GBZl-2002）；

（22）《金属非金属矿山安全规程》（GBl6423-2006）；

（23）《机械防护安全规程》（GBl2265-90）；

（24）《安全标志》（GB2894-96）；

（25）《选矿安全规程》（GBl8152-2000）；

（26）《矿山电力设计规范》（GB50070-2006）；

（27）《工业与民用供电系统设计规范》（GBL52-83）；

（28）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJl-90）；

（29）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；

（30）《碾压式土石坝施工规范》（DL/T2129-2001）；

（31）《尾矿库设施施工及验收规程》（YS-5418-95）；

（32）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）。

1.2.2设计的技术文件

1、设计委托书；

2、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库工程方案设计》（铜陵有色设计研究院，2009.2）；

3、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库建设工程安全预评价报告》（池州市正信安全技术咨询有限公司，2010.3）；

4、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库建设工程初步设计书（含安全专篇）》（铜陵有色设计研究院，2010.4）；

5、《金寨县黄石门铁矿尾矿库坝岩土工程勘察报告》（安徽六安工程勘察研究院，2010.1）；

6、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库建设工程安全验收评价报告》（安徽华泰安全评价有限责任公司，2011.12）；

7、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库取砂工程可行性研究报告》（安徽省昌昊矿山设计研究有限公司，2013.3）；

8、《安徽省金寨县黄石门铁矿第一尾矿库、第二尾矿库库坝岩土工程勘察报告》（安徽六安工程勘察院，2013.4）。

9、《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（安徽省水利水电勘测设计院1984年5月制定，1995年补充）（以下简称《计算办法》）；

10、《现代尾矿库设施设计与管理维护技术及尾矿资源综合利手册》；

11、关于《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门矿区段树岗铁矿尾矿库取砂工程安全预评价报告》备案的函（备案编号：

六市安监—[2013]1号）（2013年5月17日）。

1.2.3设计任务要求

根据金寨县仕翔矿业有限公司委托，主要任务是黄石门铁矿尾矿库取砂工程初步设计。

要求：

按尾砂堆存现状在保证今后尾矿库安全运行的前提下进行合理的设计。

1.3设计指导思想和基本原则

尾矿库取砂工程初步设计：

1、尾砂回采遵循：

先排水、后取砂，先库内后坝前，先上后下，先上游后下游的取砂顺序，分层开采；

2、参考类似尾矿库回采取砂的工程经验，经优化后提出安全可行的尾砂开采工艺、开采方案和安全技术措施。

第二章设计基础资料

2.1交通地理位置

金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿位于六安市金寨县城西南，南溪镇与关庙乡之间，距金寨县城公路距离约60km，有省道通南溪、丁埠等地。

区内交通以简易公路、土路为主，交通条件较便利。

2.2气象、水文、地貌

气象：

黄石门铁矿尾矿库地处山地，属亚热带湿润性大陆季风气候，具有四季分明，气候温和，日照充足，梅雨集中的特点。

冬夏长，春秋短，冬夏温差较显著。

库区年平均降雨量1300mm，年平均蒸发量1500mm，春末夏初为梅雨期，多阴雨天气，5～7月降雨比较集中，降雨量占全年的一半左右，为防洪季节。

年平均气温12℃，最高气温达35℃以上，最低气温–25℃。

年平均湿度为70%。

全年的主导风向和风频分别为E14和SE10，全年的平均风速为2.2m/s，最大风速24m/s。

东南风为主，其次是西到西北风，无霜期约200天。

水文：

库区水文地质条件简单，区内地下水主要接受大气降水补给，区内地形切割强烈，植被发育，降雨充沛，基岩裸露，山坡较陡，且区内残坡积存较薄，基岩裂隙上部中等风化虽较发育，但向下渐弱，故地下水富水性贫乏，以地表径流为主。

地下水含水量及地下水水位，主要受气象因素所控制。

据区域水文地质环境地质资料综合分析，本场地地下水对混凝土无腐蚀性。

地貌：

库区地处大别山腹地，地形陡峻，地形起伏较大，切割强烈，切割深在100m～200m，海拔一般400m～600m，区内山坡林丰叶茂，尾矿库位于河谷下游的山坳中，总地势北高南低。

除东端是垭口外，余边环山，山坡倾角25～35度。

2.3地震资料

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的有关规定，结合场地的地貌形态和场地土的性质判定，场地覆盖层的厚度小于5m（局部大于5m），该场地地基土的类型为中硬～中软场地土，场―地类别为Ⅰ～Ⅱ类。

本场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g（第一组）。

各类水工建筑物抗震设计的设防烈度采用基本烈度作为设防烈度。

2.4尾矿特征资料

根据业主提供的矿山选矿试验资料，本选矿厂排放的尾矿特性参数如下：

（1）选矿厂生产规模：

10万t/a；

（2）年尾矿排放量：

约1.4万m3/a；

（3）尾矿平均堆积干容重：

1.75t/m3；

（4）尾矿最小澄清距离：

50m；

（5）年工作日：

300天。

第三章尾矿库概况

3.1尾矿库库址

根据矿区所处地理条件，尾矿库库址选定在选矿厂附近河谷下游向的山坳中，山坳地势较为纵深狭长，纵坡较缓。

在山坳下游谷口相对较为狭窄处堆石筑坝，属山谷型尾矿库。

3.2尾矿库现状

该库总库容小于100×

104m3，最大坝高小于30m，根据规程规定，本尾矿库为一五等库。

该尾矿库总库容为7.655万m3，按85%的尾矿库有效库容计，该库的有效库容约6.5万m3，尾矿库服务有效期约为4.6年。

该尾矿库主坝位于库区西南端山谷垭口段，长约73米，最大坝高15.5米，坝顶宽4.0米。

坝顶标高+430.0米左右。

尾矿坝外坡比1:

2.28，内坡比1:

1.75。

外坡面+422.0米设置了2米宽马道，坝体坝脚设置了排水棱体，另在坝体东西两端各设有一溢洪道。

库内尾砂堆积高度+429m，干滩长度50m，尾矿库上游转流井周围有少量积水。

坝体外坡面采用了种草护坡。

该尾矿库排洪系统由槽—涵设施与坝肩溢洪道构成，溢洪道位于坝体东西两端。

坝体设置了三根沉降观测桩，山坡设置了一个固定观察点。

库边设有办公室兼作值班室，坝顶设有照明设施，备有应急材料铁锨和编织袋，办公室安装了固定电话。

尾矿库未设独立变压器，矿区照明电源来自选厂。

3.2.1尾矿坝

尾矿坝是在山谷下游隘口狭窄处清基建坝。

尾矿库初期坝，坝高15.5m（+414.5m～+430m），顶宽4.0m，坝轴线长73m。

外坡比为1:

2.28，内坡比为1:

1.75，外坡面+422m处设一条2m宽的马道。

本尾矿库的初期坝采用土石料筑坝，经碾压成为防渗体，在坝体外坡下段设置排水棱体，排水棱体顶宽3m，顶部标高+414m，长26.3m，宽2.2m，内外坡比均为1:

1.5。

在排水棱体内坡面全部铺设一层400g/m2土工布，并在其上下铺设瓜子石。

在坝体外坡面采用0.4m厚干砌块石护坡，坡比1:

2.2。

在坝体外坡面东侧设置坝体与山坡之间的交界沟与坝肩溢洪道相连，溢洪道断面为梯形，其底宽1.0m，顶宽2.2m，深1.5m，帮坡1:

0.5。

尾矿库现状技术参数一览表表2—1

技术参数

设计

尾矿库等别

五等库

库区汇水面积（Km2）

0.613

尾矿库总库容（万m3）

7.655

坝高（m）

15.5

坝顶标高（m）

坝顶+430m

尾矿坝坡比

外坡比1：

2.28；

内坡比1：

1.75

坝顶宽度（m）

4

马道

外坡面+422m处设有2m宽马道

排洪系统

主排洪构筑物为排水斜槽+排洪涵管和坝体东西两端溢洪道

3.2.2排洪设施

本库为一五等库，根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1－90）规定五等库的洪水重现期为：

初期20～30年，中后期为50～100年，本次设计中，确定其相应的防洪标准是初期按30年，中后期按100年作为洪水演算标准。

主排洪构筑物为排水斜槽+排洪涵管，另在坝体东西两端各设溢洪道作应急之用。

排水斜槽采用C25钢筋混凝土结构，B·

H=1.2×

1.5（m），i=58.31%，底板高程+418.12m，顶端高程为+430m，斜槽总长23.6m，斜槽壁厚250mm，经计算斜槽的总进水能力为5.3m3/s；

排水涵管的过水断面尺寸为直径1.2m的现浇钢筋砼结构，涵管每间隔4m，设置一宽度为0.4m的C20素砼垫块，垫块坐落于稳固基岩上，涵管全长198.35m，平均坡度4.6%，其泄洪能力达8.2m3/s＞5.3m3/s，故本槽—涵系统始终运行在无压流状态。

东端为开敞式溢洪道，沟壁采用30cm厚M7.5浆砌石结构，内侧面均用M10水泥砂浆抹面，断面为梯形：

底宽1.4m，顶宽2.2m，深1.5m，帮坡1:

0.5，入口底板高程+428.5m，其泄洪能力为3.86m3/s；

西端为一条砼结构的暗涵溢洪道，其ФN=1.0m，涵管标高+428.5m，最高库水位+429.6m，其泄洪能力达2.71m3/s。

综上所述，本尾矿库排水设施全部泄洪能力为5.3+3.86+2.71=11.87（m3/s），库内排洪条件完全满足规范要求。

3.2.3尾浆输送和回水

根据业主提供的资料，选厂距离尾矿库约0.2km，需要沿路边和山坡架设尾砂输送管道约0.3km长。

因尾矿库与选厂间有一定距离，所以采用WO15-30-3型砂泵，配备Φ160mm×

5mmPVC管输送尾矿浆入库，输送系统在选矿厂沿山坡架设，输送系统能把尾矿浆送至下游尾矿坝坝顶最远点且在尾矿坝前均匀放矿，并能确保尾矿的均匀排放，尾砂干滩面平整均匀上升。

回水系统：

回水泵站设在尾矿库汇水区距离选矿厂较近处，考虑蒸发及入渗影响汇水率70%以上；

在初期坝下游位置建一尾水处理池，与初期坝下游伸出坝外的排水涵管相连，回水返回选矿厂，库内尾水不外排。

第四章尾矿库地质条件

根据安徽六安工程勘察院2013年4月提交的《安徽省金寨县黄石门铁矿第一尾矿库、第二尾矿库坝岩土工程勘察报告》中的第一尾矿库的内容，库区地质条件如下：

4.1工程地质

通过布设的6个钻孔及5个探井勘探、岩（土）性观察及标准贯入、岩样力学试验样资料综合分析，场地地基土自上而下可分为3个工程地质层，现将其岩性及工程地质特征分述如下：

第

（1）层：

尾粉细砂

层厚7.86～11.13m，层底标高+419.74m～+422.30m。

灰黑、灰色，以粉细砂为主，局部夹尾矿砂，很湿~饱和，松散~稍密。

第

（2）层：

强风化二长花岗岩

层厚0.21～1.66m，层底埋深0.00～11.13m，层底标高+346.98m～+420.86m。

土黄色，岩石风化强烈，原岩结构、构造已被破坏，岩石风化为碎块状、砂粒状，含有高岭土、云母，中密～密实。

第（3）层：

中风化二长花岗岩

揭露层厚5.04～8.86m，层顶埋深0.21～11.35m，井底标高+338.00m～+415.82m。

浅黄色～米黄色，半自形晶粒状结构，似斑状结构，块状构造。

主要矿物组成为斜长石、钾长石、石英，暗色矿物黑云母、角闪石少量。

岩石轻微高岭土化、绢云母化。

岩石裂隙不甚发育，沿裂隙面充填高岭土及铁锰质等次生矿物。

岩石坚硬程度为为较软岩～较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅳ级。

取样试验测试结果：

岩石饱和状态下单轴抗压强度23.6～38.1Mpa，平均值为32.0Mpa，标准值为20.2Mpa。

4.2环境地质

库区地处大别山腹地，地形陡峻，植被发育。

海拔标高+400m～+600m；

地形起伏较大，切割强烈，切割深度一般在100～200m。

尾矿库北、西、东三方依山，南端为向前渐低的山间峡谷，四周无住户。

周边山坡稳定，丛林茂密，环境良好。

4.3水文地质

库区内水文地质条件简单，区内无地表水体，地下水贫乏，以地表径流为主。

松散岩石主要为残坡积物，其厚度较薄。

基岩裂隙上部中等风化较发育，向下渐弱，地下水富水性贫乏。

第五章尾矿库取砂设计

5.1尾砂回采顺序

据业主介绍，该尾矿库尾砂回采后运输至尾矿库下游干堆场内进行存放。

尾矿库尾砂回采顺序总平面布置按垂直坝轴线方向分层布置，分层厚度2m。

尾砂回采总体采取库上游→库内→坝前50m的回采顺序，先采干处，然后向尾矿坝方向延伸，后采湿处，干处的采坑可积蓄湿区的渗水，让湿区提前干涸作备采。

由于该尾矿库库面特点是库前宽、库后窄，回采时采用联合开采的方式。

回采尾砂宜单台阶回采，工作平台形成1%—3%的反坡，滩面总体向库内倾斜5%以利于排水。

尾砂回采工作应在雨季前完成，尾矿库库内尾砂回采完成后，进行库区、库内清坡。

尾矿库取砂期间应在显著位置设置警示牌，防止外来人员进入库内发生安全事故，必要时应在尾矿坝坝前设置栅栏，防止人员坠入库内。

5.2尾矿库尾砂回采方法

在尾矿库现状条件下，尾矿库回采取砂工程进行前需先排除库内积水，拟采用潜水泵排除尾矿库库存尾水，排除库内积水后采用履带式反铲挖掘机直接挖取尾砂，并用自卸汽车送至下游干堆场。

整体回采取砂方法简单，便于操作。

5.3尾矿库尾砂回采工艺要求

1、干滩前采坑坡比不得小于1：

4，每个采坑需严格按照雨季1：

3（临时采坑1：

2）总体坡比放坡取砂，以便防止坡面垮塌。

2、尾砂回采前，在采区外围设置截水沟，坑底须设置临时积水坑，以便排除尾砂渗滤水，并采用潜水泵将水排出。

3、尾砂采坑坑顶周围10m范围内严禁堆放弃土。

尾砂采坑坑顶周围应设置临时截排水沟，严禁地表水冲刷采坑坡体。

4、进行库内取砂过程中应始终确保尾矿库尾矿坝坝顶标高高于尾砂滩面顶标高1m。

5、由于排水涵管入水口处标高为+418m，故取砂标高为+429m～+419m，保留1m尾砂保护排水涵管。

6、禁止挖掘机在排水涵管正上方进行取砂作业。

7、尾矿回采台阶高度，机械回采时应不大于机械的挖掘高度，且不得大于4m，人工回采不应大于1.5m。

超过此高度时应经过技术论证，在保证安全的前提下，由设计确定。

8、为保护尾矿坝，坝前50m范围内禁止取砂，干滩前坡比1：

4，回采平台宽度7.5m，以保证尾砂边坡的稳定性，取砂过程中库内禁止边取砂边放矿。

5.4尾砂回采防洪

原设计中尾矿库排洪设施主排洪构筑物为排水斜槽+排洪涵管，另在坝体东西两端各设溢洪道。

本次设计从库内上游向尾矿坝方向的回采顺序，工作平台形成1%—3%的反坡，滩面总体向库内倾斜5%，库内回水流向排水斜槽，故可采用原设计中的排洪设施。

5.5取砂装、运

库内取砂采用机械化作业，用履带式反铲挖掘机直接挖取尾砂后装入自卸汽车，直接送至干堆场。

5.6取砂后尾矿库服务年限

根据业主要求及矿山道路的需要，本次设计该库尾砂只部分取出，用作矿山道路取直修补回填等。

尾砂取完后，清方至原坡面，该库库容能达到约3.1万m3，根据选矿厂约1.4万m3/a的尾砂排放量，该库可为矿山服务约2年零2个月。

第六章库区总图运输、电气及通讯设施

6.1库区总图运输

6.1.1总运输平面布置

本尾矿库总图布置内容主要包括：

尾矿库尾矿坝、排（截）洪系统、尾矿输送系统、回水系统、尾矿库附属设施及尾矿库尾砂回采布置，各构筑物平面布置详见附图（总平面布置图）。

金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库根据矿区所处地理条件，在选矿厂附近的山谷下游隘口狭窄处清基建坝，属山谷型尾矿库。

排洪系统采用排水斜槽+排洪涵管的方式，另在坝体东、西两端各设溢洪道。

尾矿浆采取自流局部泵送的方式输送入库，输送系统在选矿厂沿山坡架设泵送方式输送入库，在坝外的尾水处理池中用高压水泵将澄清水抽回选厂进行利用。

本次尾矿库取砂作业顺序为：

排干库内积水→库上游取砂→库内取砂至坝前50m。

尾砂回采设计采用履带式反铲挖掘机直接挖取尾砂，并用自卸汽车送至干堆场。

6.1.2库区道路

尾矿库应确保施工场地实现“三通”，即通路、通电、通水。

因紧邻本尾矿库库边已有一条简易公路连接选矿厂，可按要求进行改造后利用，不另行考虑。

本次设计仅考虑尾矿库取砂后的运输道路，设计参数如下：

路基宽度：

5.0m；

路面宽度：

3.5m；

路线最小转弯半径：

R=15m；

最大路面坡度：

8%；

路面结构：

路面铺垫尾矿库尾砂，基层厚度25cm，面层厚度8cm。

6.2电气

本尾矿库电气系统主要包括值班房电气、水泵用电及尾矿库照明等。

因尾矿库距离选矿厂较近，可结合选矿厂电器设备统一配置。

6.3通讯设施

在尾矿库值班室设调度电话一台，并与选矿厂总机相连。

通讯线路沿尾矿输送管槽立杆架空铺设。

第七章安全专篇

7.1设计依据

7.1.1建设项目依据的批准文件和相关的合法证明

关于《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门矿区段树岗铁矿尾矿库取砂工程安全预评价报告》备案的函（备案编号：

7.1.2国家有关安全生产的法律、法规、规章

2002年6月29日

1992年11月7日

（3）《中华人民共和国矿产资源法》；

1996年8月29日

（4）《中华人民共和国劳动合同法》；

2007年6月29日

（5）《中华人民共和国矿山安全法实施条例》；

1996年10月11日

（6）《安全生产许可证条例》（国务院第397号令）；

（7）《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总局令第20号）；

（8）《尾矿库安全监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第6号）；

（9）《冶金企业安全生产监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第26号）；

（10）《金属非金属矿山安全标准化规范尾矿库实施指南》（AQ2007.4-2006）；

（11）《安全生产事故隐患排查治理暂行规定》国家安全生产监督管理总局令（第16号）；

（12）《国家发展和改革委、国家安全生产监督管理局关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（发改投资[2003]1346号）；

（13）《非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》（国家安全生产监督管理总局第18号令）；

7.1.3主要技术标准、规范、规程

（1）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJl-90）；

（2）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；

（3）《尾矿库设施施工及验收规程》（YS5418-1995）；

（4）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；

（5）《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）；

（6）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；

（7）《岩土工程勘察规范》（GB/T50123-1999）；

（8）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；

（9）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077－1997）；

（10）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T-191-96）；

（11）《工业三废排放试行标准》（GBJ4-73）；

（12）《一般工业固体废弃物储存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）。

7.1.4其他设计依据

3、《金寨县仕翔矿业有限公司黄石门铁矿尾矿库建设工程安全预评价报告》（池