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尾矿库初步设计

[YS080-2010]工程

阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司

阿巴嘎旗必鲁甘干矿区32-56线铜钼矿

165万t/a建设工程尾矿库初步设计

金建工程设计有限公司

二○一二年七月

[YS080-2010]工程

阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司

阿巴嘎旗必鲁甘干矿区32-56线铜钼矿

165万t/a建设工程尾矿库尾矿库初步设计

院长

总工程师

项目经理

金建工程设计有限公司

二○一二年七月

参加内蒙古自治区阿巴嘎旗必鲁甘干矿区32-56线铜钼矿

165万t/a建设工程尾矿库初步设计编制的专业及人员

专业

审定

审核

主要设计者

选矿

尾矿

电力

概算

项目经理

1总论

1.1概述

1.1.1企业概况

阿巴嘎旗比鲁甘干矿区32～56线铜钼矿项目由阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司所开发，本公司隶属于北京建龙重工集团，该集团是一家集资源开采、钢铁冶炼、船舶与装备制造于一体的大型企业。

1.1.2矿区位置、交通概况

阿巴嘎旗必鲁甘干矿区32-56线铜钼矿位于内蒙古自治区阿巴嘎旗北西约44km处必鲁甘干一带，隶属于阿巴嘎旗别力古台镇。

地理坐标为：

东经114°25′00″～114°30′00″，北纬44°02′00″～44°06′00″，面积49.36km2。

矿区东距锡林浩特市110km，西南至呼和浩特市515km，南到张家口市560km，锡林浩特市—呼和浩特市S101省道距矿区南部20km，有柏油路和草原路与矿区相通，交通条件方便（见图1）。

1.1.3矿区自然地理与经济概况

该区属内蒙古高原中北部低山丘陵区，海拔高度981m～1111m，相对高差130m；地势较平坦，固定、半固定小沙丘分布较多，基岩裸露少，草原广袤；区内水系不发育，无永久性河流，仅在雨季形成季节性小溪及小湖泊。

属中温带干旱、半干旱大陆性气候，最高气温达39.2℃，最低气温为-38℃，年均气温为0.6℃；6～8月为雨季，年降雨量约273.8mm，年蒸发量1922mm；每年十月至翌年五月为冰冻期，冻土深度0.8m～3.5m；全年以偏西北风为主，仅6～8月为东北风，年均风速3.2m/s，最大风速为25m/s。

该区居民有蒙古、汉等民族，人口4.16万人；经济以畜牧业为主；燃料、建筑材料、电力、水源均能满足生活需要；矿产资源丰富，已控制的煤炭、石灰石、钨矿、铜矿、钼矿等矿产资源将成为该区新的矿业经济。

区内燃料地距矿区100km，供应充足；建筑材料就地取材，十分丰富；矿区已建成蒙锡电网金地钼矿35kVA供电站，电力充沛；矿区施工的水井出水量15m3/h,能够满足生活用水；阿巴嘎旗劳动力资源充足；矿山建设条件较好。

1.2设计基本原则

1、贯彻执行国家安全生产监督管理总局第38号令《尾矿库安全监督管理规定》及“安全第一、预防为主、综合治理”的方针；采取切实可行的技术措施，确保尾矿设施安全运行。

2、认真贯彻国家《环境资源法》及基本建设的方针、政策，贯彻《环境保护法》，贯彻《土地法》、《中华人民共和国森林法》、《水资源法》及国家现行的有色矿山设计规范及规定，保护环境，清除污染。

3、在满足生产要求和确定安全的前提下，充分利用荒地和贫瘠土地，尽量不占、少占或缓占农田和林地，有条件时可考虑造地还田和尾矿库闭库后复田。

4、节约用水，保护水资源，充分回收利用尾矿澄清水，少向下游排放，达到资源开发与环境保护的良性循环，实现社会效益、经济效益、资源效益和生态环境效益的和谐统一。

5、设计中结合现场情况，力求切合实际，设计方案选择合理，在确保矿山生产安全前提下，满足工艺和生产要求；在达到安全生产的条件下，因地制宜，减少污染，施工简捷，管理方便，经济合理。

6、设计中尽量选择符合国情，技术先进、高效节能、安全可靠的设备。

1.3主要设计方案

阿巴嘎旗比鲁甘干矿区32～56线铜钼矿尾矿库位于选厂南侧0.8km处的洼地内，为四等尾矿库。

初期坝为碾压土石坝，坝外采用块石压坡，后期坝采用碾压土石料上游法堆筑。

尾矿库底和后期坝内均设有排渗设施，尾矿坝内坡和全库底均采用土工膜防渗。

选厂内排出的尾矿经浓缩后用泵输送至尾矿库内。

尾矿库内的回水通过泵输送至选厂高位水池重复使用。

该尾矿库采用在线监测设施。

2设计依据

2.1主要文件、法规和相关资料

2.1.1法律、法规及有关规定

（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，2002年11月1日起施行）；

（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，1993年5月1日起施行）；

（3）《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（中华人民共和国劳动部令第4号，1996年10月30日起施行）；

（4）《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，1989年12月26日起施行）；

（5）《中华人民共和国环境影响评价法》（中华人民共和国主席令第77号，2003年9月1日起施行）；

（6）《中华人民共和国水污染防治法》（中华人民共和国主席令第87号，2008年6月1日起施行）；

（7）《中华人民共和国固体废物污染防治法》（中华人民共和国主席令第58号，1996年4月1日起施行）；

（8）《中华人民共和国水土保持法》（中华人民共和国主席令第39号，2011年3月1日起施行）；

（9）《中华人民共和国矿产资源法》（中华人民共和国主席令第74号，1997年1月1日起施行）；

（10）《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令第77号，2008年4月1日起施行）；

（11）《安全生产许可证条例》（国务院令第397号，2004年1月13日起施行）；

（12）《生产安全事故报告和调查处理条例》（中华人民共和国国务院493号令，2007年6月1日起施行）；

（13）《尾矿库安全监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局第38号令，2011年7月1日起施行）；

（14）《矿山建设工程安全监督实施办法》（劳动部劳部发[1994]502号，1994年12月14日起施行）；

（15）《非煤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9号，2004年5月17日起施行）；

（16）《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、国家煤矿安全监察局令第18号，2005年2月1日施行）；

（17）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（国务院令第284号，2000年3月20日施行）；

（18）《国务院关于环境保护若干问题的决定》（国发[1996]31号）；

（19）《地质灾害防治条例》（中华人民共和国国务院令第394号，2004年3月1日起施行）；

（20）《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）；

（21）《关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（国发改投资[2003]1346号）。

2.1.2主要技术规范、规程、标准

（1）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）；

（2）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；

（3）《尾矿库安全监测技术规范》（AQ2030-2010）；

（4）《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）；

（5）《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）；

（6）《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）；

（7）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）

（8）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

（9）《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）；

（10）《开发建设项目水土保持技术规范》（GB50433-2008）；

（11）《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-1998）。

2.1.3其他资料

（1）设计委托书；

（2）《阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司尾矿库岩土工程勘察、水文地质勘察报告（详勘）》（赤峰永泰岩土工程有限公司）2010.11.15；

（3）《阿巴嘎旗金地矿业有限公司阿巴嘎旗必鲁甘干矿区32-56线铜钼矿165万t/a干堆尾矿库工程安全预评价报告》（吉林宝华安全评价有限公司，2011年5月）；

（4）《阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司阿巴嘎旗比鲁甘干32-56线铜钼矿尾矿浸出毒性鉴别检验报告》（内蒙古自治区产品质量监督检验第九站）2010.07.20；

（5）《尾矿设施设计参考资料》；

（6）《水工设计手册》；

（7）《中国暴雨统计参数图集》（2006版）。

2.2工艺资料

选厂设计规模

165万t/a（5000t/d）

尾矿产量

164.8万t/a（4993.9t/d）

服务年限

43a

选厂工作制度

330d/a，3班/d，8h/班

矿石比重

2.61

尾矿平均堆积干容重

1.25t/m3

尾矿细度

-200目约占65～70%

2.3地形及工程地质资料

2.3.1地形图资料

（1）业主提供的矿区区域地形图（1：

50000）；

（2）业主提供的尾矿库库区地形图（1：

1000、1：

2000）；

2.3.2工程地质资料

根据《阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司尾矿库岩土工程勘察、水文地质勘察报告（详勘）》（赤峰永泰岩土工程有限公司），库区工程地质资料如下所示。

1、地形地貌

库区位于剥蚀堆积地貌类型内，地势较平坦开阔，局部地段由冲湖积地形及风积地形所组成。

主要表现为：

（1）冲湖积地形：

主要分布于现代大小湖泊及洼地内，岩性由灰～灰黄及灰绿色粘土、粉土及粉细砂组成。

（2）风积地形：

主要分布在矿区边缘的沙地，沙地一般为半固定沙丘和新月形流动沙丘，沙丘上发育有栗钙型土和粉沙质原始栗钙土。

2、工程地质条件

尾矿库位于一“∩”型沟谷内,库周三面环山,沟口朝西南，地表层被粉土层覆盖，下部为浅黄色细砂、黄色-锈黄色砾砂及灰黄色-灰色粘土、灰色细砂，底部为砂砾岩。

2.3.3水文地质资料

库区表层为粉土，植被发育一般，地下水位在1.50～10.70m，含水层主要为细砂、砾砂层，水位标高1007.80～1021.20。

大气降水为主要补给，蒸发是该区的主要排泄方式，该区地下水的水化学类型一般为HCO3-Ca.Na或HCO3-Na.Ca型，矿化度小于1克/升，对钢筋混凝土无侵蚀性。

2.3.4地震资料

根据内蒙古自治区工程建设标准DBJ03-23-2006，本场地地震基本烈度为6度，本地区地震动峰值加速度为0.05g。

根椐国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的规定，该场地土的类型为中软土，场地类别为Ⅱ类，为可进行建设的一般场地。

2.4水文气象资料

根据阿巴嘎旗气象站1971－2004年气象资料，多年平均降水量242.94mm，最小降水量1997年为130.9mm；最大降水量1998年为431.8mm；最大降水量是最小降水量的3.30倍，降水量总波动在200－300mm之间，多年降水量趋势变化不大；大于300mm降水量在序列值中为5个，小于200mm降水量在序列值中为8个，其余11个（年降水量）为200－300mm之间降水量。

大于200mm至大于300mm的降水量在34年气象资料中时小于200mm降水量的2倍，而且在小于200mm降水量的8个数据中5个接近200mm。

多年降水量的周期变化不明显。

2.5尾矿试验资料

《阿巴嘎旗金地矿业有限责任公司阿巴嘎旗比鲁甘干32-56线铜钼矿尾矿浸出毒性鉴别检验报告》（内蒙古自治区产品质量监督检验第九站2010.07.20）中的检验结论：

由检测结果可知，依据《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）制备尾矿浸出液检测项目的检测值全部低于《危险废弃物鉴别标准－浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）标准要求，该送检尾矿不属于具有浸出毒性的危险废物；依据《危险废弃物鉴别标准－腐蚀性鉴别》（GB5085.1-2007）检验，该送检尾矿不属于具有腐蚀性的危险废物。

又根据该检验报告中的数据（见附录B），对照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中对工业废弃物的定义和《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的标准（见表2-1），判别该选矿工艺产生的尾矿为第Ⅰ类一般工业固体废物。

第一类污染物最高允许排放浓度单位：

mg/L表2-1

序号

污染物

最高允许排放浓度

总汞

0.05

烷基汞

不得检出

总镉

0.1

总铬

1.5

六价铬

0.5

总砷

0.5

总铅

1.0

总镍

1.0

苯并（a）芘

0.00003

总铍

0.005

总银

0.5

总α放射性

1Bq/L

总β放射性

10Bq/L

3尾矿库

3.1尾矿库库址及库容

3.1.1尾矿库库址

尾矿库库址选择应遵守下列原则：

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。

2、不应位于全国和省重点保护名胜古迹的上游。

3、应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域。

4、不迁或少迁村庄。

5、不宜位于有开采价值的矿床上面。

6、汇水面积小，有足够的库容和初、终期库长。

7、筑坝工程量小，生产管理方便。

8、尾矿输送距离短或扬程小。

根据以上原则，在矿方提供的库区地形图范围内，选择了2个尾矿库库址。

1#库址位于选厂南侧的低洼处，距离选厂0.8km。

2#库址位于选厂西南方向4.5km的低洼处。

位置见尾矿库库址图3-1。

现将各尾矿库汇水面积、初期坝、尾矿库、输送系统、回水系统等主要工程内容比较，其结果见表3-1。

从图3-1及表3-1中比较可知，3#库址距离选厂最远，尾矿输送和回水距离较最远，运行投资较多，管理较困难；该库址汇水面积较大；且占地面积约为1#库址的2.3倍和2#库址的2.1倍，征地所需费用较多。

由于1#库址北侧坝体（1#坝）外洼地须贮存上游汇水，因此1#坝初期坝须建得较高，经计算得1#库址初期筑坝工程量约为2#库址的3.8倍和2#库址4.6倍，但总量均较小。

3#库址的初期占地面积较大（5666亩），分别为1#库址初期占地面积（3591亩）的2.2倍和2#库址初期占地面积的2.8倍,征地较困难。

且考虑到环保要求，尾矿库采用全库底防渗，仅防渗工程量这一项的初期投资就远远大于1#库址和2#库址；因此，本次设计将3#库址排除。

1#库址距离选厂较近，尾矿输送和回水距离均最近，运营管理费用较低。

但1#库址2#库址均不能满足选厂的设计服务年限内的尾矿堆存要求，但考虑到这两个库址的库容较大，服务年限均较长（分别为25.5年和23.3年），2#库址可作为备用库址。

因此，本次设计推荐尾矿库库址为1#库址。

所推荐库址处于剥蚀堆积地貌，场内地形起伏不大，周围5km内无工矿企业、大的居民点及重点保护名胜古迹，是较为理想的库址。

图3-1尾矿库库址方案图

尾矿库库址比较表表3-1

名称

项目

1#库址

2#库址

3#库址

尾

矿

库

汇水面积（km2）

8.38

16.53

53.3

初期占地面积（亩）

2620

1996

5666

最终占地面积（亩）

5665

6050

12840

有无后期坝

有

最终堆积标高（m）

1030

1040

后期堆积坝高（m）

最大坝高（m）

尾矿库等别

四等

三等

堆积边坡

1：

排矿方式

两面排矿

一面排矿

总库容（万m3）

4195

3839

13347

库容利用系数

0.80

0.75

设计使用年限（年）

25.5

23.3

75.9

平均年上升高度（m）

0.6

0.2

初

期

坝

坝体数目

初期坝顶标高（m）

1020、1016

1016

1022

初期坝高度（m）

10、6

6、4

初期坝顶宽度（m）

初期坝总长度（m）

1510+884

884+435

700

初期库容（万m3）

633

455

3078

初期坝坝型

土石坝

上下游坡比

1.75/2

初期坝体工程量（104m3）

24.3

6.4

5.3

输送

系统

输送重量浓度（%）

输送距离（km）

5.3

4.4

6.7

输送高差（m）

-14～0

-8～10

压力输送

管道压力输送

扬程（m）

140

117

175

轴功率（kW）

320

250

400

回水

系统

回水距离（km）

2.4

3.4

4.6

回水高差（m）

扬程（m）

150

170

210

轴功率（kW）

110

132

160

说明

为保证比较的一致性，初期坝坝高取总坝高的1/4左右，坝内外边坡、坝顶宽、坝型均一致。

3.1.2尾矿库库容

在1：

1000尾矿库库区地形图上量算得尾矿库库容见表3-2。

库容计算表表3-2

标高（m）

等高线面积（m2）

相邻等高线容积（m3）

累计库容（m3）

坝高（m）

1011

649016

0.00

1013

1210154

1859170

2.00

1014

1403809

1306981

3166151

3.00

1015

1590928

1497368

4663520

4.00

1016

1749854

1670391

6333911

5.00

1017

1893785

1821820

8155730

6.00

1018

2021367

1957576

10113306

7.00

1019

2128150

2074758

12188064

8.00

1020

2230697

2179423

14367488

9.00

1021

2318586

2274641

16642129

10.00

1022

2395795

2357190

18999319

11.00

1023

2458810

2427303

21426622

12.00

1024

2536049

2497430

23924052

13.00

1025

2633169

2584609

26508661

14.00

1026

2777510

2705340

29214000

15.00

1027

2956643

2867076

32081077

16.00

1028

3132865

3044754

35125831

17.00

1029

3312003

3222434

38348265

18.00

1030

3889857

3600930

41949194

19.00

备注：

坝高未算清基深度

图3-2尾矿库库容、面积曲线

根据选矿工艺资料可知，选厂设计每年排出的总尾矿量为164.8×104t（合126.77×104m3）。

由表3-1可知，新建尾矿库终期可形成的总库容为V总＝4194.92×104m3，尾矿库利用系数取0.8，相应有效库容V有效＝3355.94×104m3，该尾矿库的设计服务年限为25.5年。

3.2坝体工程

3.2.1初期坝

1、初期坝坝顶标高的确定

根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90），尾矿库初期坝应按贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量并满足调蓄洪水的要求设计。

初期坝所需库容按下式计算。

式中

V——选厂年处理原矿量，165×104t；

P——选厂尾矿产率，99.88%；

γ——尾矿堆积平均干密度，1.25t/m3；

η——尾矿库初期库容利用系数，0.3。

尾矿坝的初期坝按储存最少一年以上的尾矿量并满足调蓄洪水的要求设计，经计算初期坝所需的库容439.47×104m3；同时初期坝高一般取总坝高的1/8～1/4，因此确定初期坝坝顶标高为1016.0m。

由于尾矿库北侧坝外洼地须贮存上游汇水，因此此处初期坝须建得较高，经计算得尾矿库北侧初期坝顶标高为1020.0m；尾矿库南侧初期坝顶标高为1016.0m。

2、初期坝坝型选择

初期坝采用库内及库区周围的土石料堆筑，坝型为碾压土石坝。

尾矿库初期库容由1#坝和2#坝共同构成，均为碾压土石坝。

1#坝位于尾矿库北侧，距选厂约0.8km。

初期坝坝顶标高1020.0m，坝底标高1011.0m，坝高10.0m（清基不小于400mm），坝顶宽5.0m，坝长约1510.4m，坝内外坡坡比均为1：

1.75，并在外坡设堆石护坡，堆石外坡坡比为1：

2。

坝内坡用块石护坡，并设土工布、砂砾石反滤和复合土工膜防渗，并在坝踵设塑料盲沟集渗，利用导水管（间距30m）将集渗水导出库外。

为保证在库内未堆存尾矿，而坝外有集水这种工况时的坝体稳定，考虑到初期尾矿库内库容较大，设计在坝体1015m标高内埋设4根直径1.5m的钢筋混凝土管（在库内尾矿堆至1014m标高时将其封堵），将坝外的集水引至库内，保证坝体稳定。

2#坝位于尾矿库南侧，距离选厂约2.4km。

初期坝坝顶标高1016.0m，坝底标高1011m，坝高6.0m，坝顶宽5.0m，坝长约884.4m，坝内坡坡比为1：

1.75，并在外坡设堆石护坡，堆石外坡坡比为1：

2。

坝内坡采用块石护坡，用土工布、砂砾石反滤和复合土工膜防渗，并在坝踵设塑料盲沟集渗，利用导水管（间距30m）将集渗水导出库外。

3.2.2后期坝

由于输送到库内的尾矿浓度较大，尾矿在坝前的分级效果不明显。

因此设计后期坝采用当地土石料上游法堆筑。

沿初期坝坝顶内边线开始堆筑后期坝，每期高度为2.0m，坝外坡坡比为1：

3，内边坡坝比为1：

2，坝顶宽6.0m，下一期子坝覆盖前一期子坝坝顶2.0m，保证子坝的总坡比为1：

5。

依此方法向库内推进堆筑子坝，后期子坝共7期，最终堆筑标高为1030.0m，后期坝总堆积高度14.0m。

为了防止雨水冲刷、渗流冲蚀、粉尘飞扬，后期坝坝外坡用草皮护坡。

坝顶（初期坝和后期坝）坡向排水沟，坡度2%，以便排除坝顶雨水。

3.2.3排水沟

为保护坝坡和下游坝肩，设计在坝体下游坡面设坝面排水沟，坝体与两岸山体结合处设坝外排水沟。

坝面排水沟包括纵、横向排水沟，纵向排水沟（顺坝轴线方向）设在坝顶内侧；横向排水沟从坝顶到坝脚，横向排水沟每隔50m设置一条。

坝外排水沟包括坝肩排水沟和坝脚排水沟。

坝面排水沟和坝外排水沟相互连通，形成坝面排水系统。

坝面排水沟为矩形断面，尺寸为0.5m×0.5m，采用浆砌石砌筑；坝外排水沟为矩形断面，尺寸为0.8m×0.8m，采用浆砌石砌筑。

初期坝顶排水沟为矩形断面，尺寸为0.5m×0.5m，由于该排水沟要起到坝内坡土工材料的嵌固作用，该排水沟采用混凝土浇筑。

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