XX选矿厂尾矿库建设项目可行性研究报告.docx
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XX选矿厂尾矿库建设项目可行性研究报告
XX选矿厂尾矿库建设可行性研究报告
附图
1尾矿库平面图YS09ZZ-1
2初期坝断面示意图图YS09ZZ-2
3尾矿库纵断面示意图YS09ZZ-3
4面积—库容曲线YS09ZZ-4
1工程概述
1.1项目名称及建设单位
项目名称：
辽阳县XXXX选矿厂尾矿库可行性研究报告
建设单位：
辽阳县XXXX选矿厂
企业性质：
民营企业
法人代表：
黄河
项目拟建地点：
辽阳县寒岭镇黄泥村
1.2地理位置及交通
辽阳县隶属于辽宁省辽阳市l、位于辽东半岛中部l、地处东经122°35′04″－123°41′00″l、北纬40°42′19″－41°36′32″之间.东临山城本溪、凤城l、南界鞍山、海城l、西接辽中、台安l、北连灯塔.辽阳县交通四通八达l、长大铁路、沈大高速公路纵贯南北l、本辽辽高速公路、辽溪铁路横跨东西l、与大连港、营口鲅鱼圈港、沈阳桃仙国际机场近距直通l、地理位置优越l、交通便利.
辽阳县XXXX选矿厂l、位于辽阳县寒岭镇黄泥村西侧3km处的山坡上l、在寒岭镇南侧15km处l、厂区门前为从寒岭至弓长岭公路.地理位置优越l、交通便利l、运输条件较好l、以公路运输为主.
项目地理及交通位置图1.1：
图1.1地理及交通位置图
1.3经济概况
辽阳县以冶金业为主体l、以轻纺服装、农产品深加工和三行业为重要补充的工业生产体系进一步完备l、工业经济总量在全省44个县（市）中稳居前10位.全县铁精粉、钢坯、普通线材、型材异型材、特钢及有色金属产量分别可达到210万吨、100万吨、105万吨、80万吨、50万吨和5万吨.辽阳县毗邻中国两大钢铁生产基地（鞍山钢铁、本溪钢铁）l、为发展冶金业提供了广阔的发展空间.
1.4地形地貌
该区地貌类型为剥蚀丘陵l、微地貌单元为丘间谷地.其中丘陵一般海拔高度在253.0~361.8ml、地形最大高差为108.8ml、地形坡度一般在10°~30°l、丘顶多呈浑圆状l、丘坡冲沟较发育l、丘麓与丘间谷地缓度相接.丘间谷地最大宽度约为150.0ml、纵深长度约为1.10kml、谷底与谷坡缓度接触.区内植被繁茂.
1.5气候水文
该区属温带湿润性季风气候l、受海洋影响较大l、全年气候温和、湿润、四季分明.年平均气温6.0~8.0℃l、夏季极端最高气温为38.0℃l、冬季极端最低气温为-33.7℃；历年平均相对湿度在63.0%左右l、一昼夜最大降雨量为156.69mml、年平均降水量在800.0~900.0mm之间l、多集中于7~8月份l、年平均蒸发量为1649.9mm；夏季主导风向为南风l、冬季主导风向为北风；年日照时数平均值为2559.3小时左右l、无霜期为140~160天l、最大冻结深度为1.26m.
尾矿库所在区域水资源丰富l、为东北地区少有的优质水富成地区l、全区共有大小河流86条l、这些河流构成太子河、浑河两大水系l、其中太子河总长413.0kml、流域面积约为4000km2l、区内河流多为太子河支流l、从北、东、南三面汇入太子河l、形成向心水系.
库区生产和生活用水约8.5万t/al、均有附近小河沟接引供给.
2企业简介
辽阳县XXXX选矿厂属私营企业l、为矿石采、选联合企业.企业组织执行总经理（厂长）负责制l、实行厂部工段或班组二级管理l、并实行各级经济责任制l、贯彻科学管理l、提高全员素质.全厂定员暂定为96人l、其中工人84人l、工程技术及管理人员12人（包括销售人员）.
企业产品为铁精粉l、年产铁精粉20万吨l、品位约为66%.
3设计依据
3.1国家、地方政府和主管部门的有关法律、法规
（1）《中华人民共和国安全生产法》（2002年6月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过）；
（2）《中华人民共和国矿山安全法》（1992年11月7日中华人民共和国主席令第六十五号公布）；
（3）《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（1976年10月11日经国务院批准发布）；
（4）《中华人民共和国矿产资源法》（1986年3月19日第六届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过）；
（5）《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》安监督协调字[2004]56号；
（6）《尾矿库安全监督管理规定》（2006年第6号令）
3.2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）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；
（3）《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）；
（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；
（5）《水工混凝土结构设计规范》DL5057-1996；
（6）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；
（7）《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》（YBJ11-86试行）；
（8）《选矿安全规程》（GB18152-2002）；
（9）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
（10）《工作场所有害因素职业接触限值》（GBz2-2002）；
（11）《机械防护安全距离》（GB/T2265-1997）；
（12）《矿山电力设计规范》（GB50070-1994）；
（13）《冶金矿业尾矿设施管理规程》（冶矿字第185-90）；
（14）《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-1995）
（15）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；
（16）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；
（17）《土工合成材料应用技术规范》（GB50290－98）；
（18）《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599－2001）.
（19）《中华人民共和国环境保护法》
3.3其他基础资料
（1）可行性研究报告编制委托书；
（2）矿方提供的尾矿库区域1：
10000地形图；
（3）本区地震烈度为Ⅶ度；
（4）选矿厂工艺资料；
（5）《辽阳县XXXX选矿厂年产20万吨铁精矿粉项目可行性研究报告》（辽阳市国际工程咨询中心编制）.
3.4设计基本原则
（1）严格遵循现行有关规范、规程和标准；
（2）贯彻“环境保护、造福人民”和“安全第一l、预防为主l、综合治理”的方针l、满足安全、卫生、环境保护、节能等要求l、认真做好资源利用的工作；
（3）设计力求符合实际l、主体工艺设施必保l、生产辅助设施配套l、本着安全实用l、技术可行l、经济合理的原则进行；
（4）严格执行国家环保法l、生产安全和工业卫生等规定l、务使“三废”排放达到国家标准；
（5）积极慎重地采用符合国情、安全可靠、经济合理的新技术、新工艺、新设备和新材料l、以确保设计的先进性和经济性；
（6）在满足生产要求和确保安全的前提下l、充分利用荒地和贫瘠土地l、不占、少占和缓占农田l、有条件时可考虑造地还田和尾矿库闭库后复田；
（7）充分回收利用尾矿澄清水l、少向下游排放.
3.5设计基本工艺资料
（1）选矿厂年处理原矿量：
50×104t（约1666.7t/d）；
（2）选矿厂工作制度：
300d/al、3班/dl、8h/班；
（3）尾矿产率：
60%；
（4）尾矿真比重：
3.08；
（5）选矿厂年排尾矿量：
30×104t/a；
（6）矿浆浓度：
20%；
（7）尾矿平均粒度：
-200目占70%；
（8）选矿工艺
采用二级破碎、二段磁选l、循环用水生产工艺l、是通过破碎机将铁矿石粗破成小块l、再通过圆锥式破碎机破碎成粉末式颗粒状l、进入一段球磨机l、通过磁选分级后l、再由传送带送入二段球磨机l、进行第二次球磨l、是铁矿石充分利用.
具体见选矿技术工艺流程图3.1：
图3.1选矿技术工艺流程图
4尾矿库主要设计方案
本次尾矿库设计充分利用现有设施及条件l、本着技术可行经济合理的原则l、在保证坝体安全的前提下l、尽可能延长尾矿库的服务年限.
4.1库址的选择
4.1.1库址选择的原则
尾矿库库址的选择在很大程度上决定尾矿设施基建和经营费用的大小以及管理工程的繁简程度.依据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）和《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）相关条款规定l、在选择尾矿库时应综合考虑下列原则：
（1）不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区的上游；
（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）不宜位于有开采价值的矿床上面；
（5）汇水面积小l、有足够的库容和初、中期库长.
（6）筑坝工程量小l、生产管理方便.
4.1.2库址的选择
经设计人员和业主现场实地调查l、对选矿厂附近自然形成的沟谷l、进行对比分析论证l、最终确定尾矿库拟建选矿厂东侧沟谷l、该沟谷三面依山坡l、一面沟口l、沟口较窄l、沟内开阔l、沟谷断面呈“U”字型l、沟谷汇水面积约为0.893km2l、纵深长度约为1.10kml、平均宽度约为150.0m.沟内无居民居住l、仅有2~3亩耕地l、沟口附近有居民6~7户（建设单位拟出资动迁、征地）l、沟内无工矿企业l、无大型水源地l、无重要交通设施l、仅有乡间小道.场地工程地质条件较好l、是比较理想的尾矿库库址.
该拟建尾矿库设计总坝高为40.0ml、垮坝后波及范围按80倍坝高的原则进行预测l、即波及范围约为80×40=3200ml、在此波及范围内有村庄和一条县级公路l、一旦垮坝将会造成一定的人员和财产损失l、因此l、该尾矿库一定严格按照设计要求施工l、并在将来的生产过程中一定要加强管理l、严格执行《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）.
4.2初期坝坝型
初期坝作为尾矿坝的支撑棱体坝型选择应考虑就地取材、施工方便、节省投资.初期坝通常选用类型有：
透水堆石坝、土坝和风化料筑坝.
透水堆石坝：
有较好的透水性l、可有效降低尾矿坝的浸润线l、加快尾矿固结l、利于尾矿坝稳定l、而且取材方便l、施工简单l、成本较低.
土坝：
在缺少砂石料地区该坝型造价低、施工方便l、但是由于土料的透水性较尾矿差l、当尾矿堆积坝达到一定高度时l、浸润线往往从堆积坝坡逸出l、易造成管涌l、导致垮坝事故.如果选择土坝l、则为了保证尾矿库的安全l、必须做好土坝的排渗设施以降低尾矿坝的浸润线l、这样一方面增加了投资成本l、另一方面也增加了施工难度.
风化料筑坝：
风化料是地表岩层风化过程的产物l、其耐久性较一般土料差l、物理力学性质较不稳定l、而且强度低l、受压易破碎l、透水性很差l、不利于筑坝.当尾矿库附近没有足够的筑坝石料时l、可以采用库内开采的风化料筑坝l、但必须做好排渗设施.
本设计所选尾矿库库址石料丰富l、而且沟口较窄l、采用透水堆石坝坝型有利于坝体的稳定l、而且施工工程量小l、施工方便l、成本较低l、因此本设计选定透水堆石坝为该尾矿库的初期坝坝型.
4.3库容量及服务年限
依据公式：
式中l、
为所需尾矿库有效库容（
）；
为尾矿库设计年限内需贮存的尾矿量（
）l、当采用上游式尾矿筑坝时l、即为选矿厂排出的尾矿量；当采用下游式尾矿筑坝时l、则为选矿厂排出的尾矿量扣除筑坝用粗尾砂量；
为尾矿库内的尾矿平均堆积干容重（
）l、由于缺少该资料l、本报告依据《选矿厂尾矿设施设计规范》第2.0.2条规定l、选定尾矿真比重为2.7t/m3的尾矿平均堆积干容重为1.55t/m3l、该选厂尾矿平均堆积干容重由γd=β·γd（2.7t/m3）来计算；ρg为尾矿真比重；β为校正系数；γd（2.7t/m3）为尾矿真比重为2.7t/m3对应尾矿平均堆积干容重.
经计算l、尾矿库库容计算结果表见表4-3-1
表4-3-1尾矿库库容计算及服务年限
标高（相对标高）
（m）
面积
（m2）
相对库容
（m3）
累计库容
（万m3）
使用年限
（年）
充填系数
有效库容
（万m3）
10.00
3755.72
0.00
0.00
20.00
8585.20
61704.60
6.17
0.2
0.5
3.10
30.00
17669.54
131273.70
19.30
0.9
0.8
15.44
40.00
28797.85
232336.95
42.53
2.0
0.8
34.02
50.00
40598.32
346980.85
77.23
3.6
0.8
61.78
60.00
50991.42
457948.70
123.02
5.8
0.8
98.42
根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）l、尾矿库初期坝应按贮存半年以上的尾矿量并满足调蓄洪水和尾矿澄清水的要求设计.依据上述库容计算l、该尾矿库初期坝顶标高（相对标高）为30.0ml、坝高约为20.0ml、尾矿堆积坝平均坡比按照1：
4.0考虑l、当坝高达到50.0m标高（相对标高）时l、库容可达77.23万m³l、考虑利用系数l、有效库容为61.78万m³l、可服务3.6年.
4.4尾矿库等别
依据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ—90）规定l、尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和总坝高分别确定l、取其等级高者作为设计等级.当按坝高确定的等级与按库容确定的等级相差二等以上时l、按最高等级降一级；尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者l、其设计等别可提高一等作为尾矿库的设计等级.本尾矿库设计l、考虑坝高与库容量二方面条件l、按总坝高40.0ml、尾矿库等别为四等库；按库容量77.23×104m3l、尾矿库等别为五等库.综合考虑l、本尾矿库等别为四等库.
表4-4-1尾矿库等别
等别
全库容V（万m3）
坝高H（m）
一
二等库具备提高等别条件者
二
三
四
五
V≥10000
1000≤V＜10000
100≤V＜1000
V＜100
H≥100
60≤H＜100
30≤H＜60
H＜30
4.5防洪标准
根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）l、本次设计尾矿库相应防洪标准（洪水重现期）为：
初期30～50年一遇洪水；中期、后期100～200年一遇洪水.该尾矿库汇水面积约F=0.893km2.
表4-5-1尾矿库防洪标准
尾矿库等别
一
二
三
四
五
洪水重现期
（年）
初期
100～200
50～100
30～50
20～30
中、后期
1000～2000
500～1000
200～500
100～200
50～100
因此l、该尾矿库防洪标准为：
初期为P=2.0%（50年一遇）；中期为P=1.0%（100年一遇）；后期为P=0.5%（200年一遇）.
尾矿坝的最小安全超高与最小干滩长度按表4-5-2确定.
表4-5-2上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长
坝的级别
1
2
3
4
5
最小安全超高（m）
1.5
1.0
0.7
0.5
0.4
最小滩长（m）
150
100
70
50
40
由上表可以看出该尾矿坝最小安全超高与最小干滩长度分别为0.5m和50.0m.
4.6洪水计算及调洪演算
4.6.1洪水计算
（1）洪水计算参数的确定
依据辽宁省水文手册（1998年版）l、辽阳县XXXX选矿厂尾矿库处于Ⅲ4水文分区l、水文参数如下：
其中l、
分别为年最大24小时、3日、6小时和1小时暴雨均值；
分别为年最大暴雨变差系数和偏态系数.
根据1：
10000地形图l、该尾矿库库区汇水面积为0.893km2l、主沟长度为1.10kml、平均坡降为30‰.
（2）洪峰流量的计算
依据《辽宁省水文手册》（1998年版）洪峰流量按下式计算：
其中：
Qp为设计洪峰流量l、m3/s；φp为设计洪峰径流系数；ip为相对于汇流时间τp的设计面暴雨强度l、mm/h；Pp为设计最大时雨量l、mml、各种频率的雨量
Pτp面为一定频率下τp历时的设计面暴雨量l、mm；τp为一定频率下的汇流历时l、小时；np、n1p和n2p为一定频率下τp历时暴雨指数；αp为设计洪量径流系数；x、y为地区汇流参数；J为主沟平均坡比l、以‰计；L为控制地点以上的河流长度；F为汇水面积l、km2.
（3）洪水总量计算
设计洪水总量按下列公式计算：
式中：
W三P、W（三-24）P和W24P分别为不同频率的设计三日洪量、前锋洪量和主峰洪量（即24小时洪量）l、万m3；α三p和α（三-24）p分别不同频率的三日洪量径流系数和前锋洪量径流系数；P三P面和P24P面分别为不同频率三日、24小时设计面暴雨量l、mm；F为汇水面积l、km2.
（4）洪水过程线的计算
根据《辽宁省水文手册》当洪水过程线形状系数rp小于0.05时洪水过程线为以Qp为高l、以Tt为洪水过程线的总历时l、以τ0为洪水上涨历时的三角形l、W调P为洪水过程线的面积.当rp大于0.05时洪水过程线按水文手册给定的过程线.
洪水过程线形状系数：
式中：
QP为洪峰流量l、m3/s；W为洪水总量l、万m3；T为主峰洪水历时l、东部Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区：
T=51小时；西部Ⅴ、Ⅵ区T=52小时.辽阳县XXXX选矿厂尾矿库位于东部Ⅲ4区l、故主峰洪水历时T=51小时.
对于该尾矿库l、各频率下洪水过程线形状系数为：
则该尾矿库的洪水过程线就是以Qp为最大流量、W调P为调洪的洪量、T为洪水历时的简化三角形过程线l、其中：
（5）洪水计算结果
洪水计算结果见表4-6-1、表4-6-2和图4.6.1：
表4-6-1洪水计算结果表
P（%）
2.000
1.000
0.500
P24p（mm）
240.525
276.975
313.200
Kp
2.673
3.078
3.480
P三p（mm）
320.700
369.360
417.600
Kp
2.673
3.078
3.480
P6p（mm）
157.093
179.265
200.651
Kp
2.498
2.850
3.190
P1p（mm）
78.166
88.502
98.838
Kp
2.420
2.740
3.060
P1/P6
0.498
0.494
0.493
P6/P24
0.653
0.647
0.641
P24P面
240.525
276.975
313.200
P三日P面
320.700
369.360
417.600
P6P面
157.093
179.265
200.651
P1P面
78.166
88.502
98.838
n1p
0.607
0.604
0.603
n2p
0.698
0.687
0.681
τ0
0.297
0.297
0.297
Pτp（mm）
48.590
54.612
61.060
ip（mm/h）
163.383
183.633
205.312
φp
0.760
0.800
0.830
a三p
0.610
0.650
0.690
a三-24p
0.120
0.160
0.210
Qp（m3/s）
30.826
36.470
42.305
W三p（万m3）
17.469
21.440
25.731
W（三-24）p（万m3）
0.859
1.320
1.958
W24p（万m3）
16.610
20.120
23.773
W调p
12.229
14.782
17.438
Tt
2.2057139
2.2535067
2.291823
表4-6-2尾矿库洪水过程线
2.0%
1.0%
0.5%
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.297
30.826
0.297
36.470
0.297
42.305
2.206
0.000
2.254
0.000
2.292
0.000
图4.6.1200年一遇设计洪水过程线
4.6.2调洪演算
调洪计算选取最终堆积标高进行调洪计算l、经计算l、该尾矿库在此标高时调洪库容为6.48万m³.
通过上述计算可以看出洪水过程线概化为三角形l、排水过程线近似为直线的简单情况l、调洪库容和泄洪流量之间的关系可按以下公式计算.
q=Qp（1-Vt/WP）
式中：
q—所需排水构筑物的泄流量l、m3/s；
QP—设计频率的洪峰流量l、m3/s；
WP—频率为P的一次洪水总量l、m3；
Vt—最小调洪库容l、m3；
库区调洪后应泄流量为：
q=42.305×（1-6.48/23.773）=30.77m3/s.
通过以上计算得知：
该尾矿库200年一遇最大24小时降雨的洪水总量为23.773万m3l、而该尾矿库最小调洪库容为6.48万m3l、尾矿库库区调洪后排洪构筑物应泄流量为30.77m3/s.
4.7尾矿库设计方案
4.7.1尾矿初期坝
根据尾矿坝的使用要求以及运行特点l、结合坝址工程地质、地形及当地筑坝材料的条件再考虑环保方面的要求l、坝型为透水堆石坝坝型.
该尾矿库初期坝采用库区石料堆筑而成l、经上述计算l、初期坝高为20.0ml、最大坝长约为82.6ml、设计坝顶宽为3.0ml、上、下游坡比均为1：
2.0.为了防止初期坝发生如管涌、流沙和尾矿泄漏等渗流破坏现象l、在初期坝上游坡铺设无纺土工布作为反滤层l、土工布搭接处应焊接l、并用C15混凝土将土工布镶入沟底和岸坡；初期坝下游采用干砌块石护坡（见初期坝断面图附图YS09ZZ-2）.
初期坝总方量约为37381.3m3.
4.7.2尾矿堆积坝
初期坝坝顶以上采用尾矿继续加高l、经上述库容计算l、该尾矿库尾矿堆积坝最终堆积标高（相对标高）为50.0ml、堆积高度为20.0ml、下游坡平均坡比为1：
4.0l、每5.0m高设一平台l、平台宽约3.0m（见尾矿堆积坝断面图附图YS09ZZ-3）.
为了防止粉尘污染l、在初期坝以上l、在每年筑坝完成后应在尾矿堆积坝外坡铺0.3m厚的山皮土l、并在其上种植草皮或紫穗槐、沙棘和枸棘子等灌木.为了防止汛期雨水对尾矿堆积坝的冲刷l、在尾矿堆积坝外坡每一个平台和坝坡与山体交界处均设置坝面及岸坡排水沟.
4.7.3尾矿排放方式及注意事项
尾矿排放方式：
采用上游法l、多支管坝前分散放矿.
（1）尾矿排放与筑坝l、包括岸坡清理、尾矿排放、坝体堆筑、坝面维护和质量检测等环节l、必须严格按设计要求和作业计划精心施工l、做好隐蔽工程记录（要有影像资料）；
（2）尾矿坝滩顶高程必须满足生产、防汛、冬季冰下放矿和回水要求.尾矿坝堆积坡比不得陡于设计规定；
（3）每一期筑坝充填作业之前必须进行岸坡处理l、将树木、树根、草皮、废石及其他有害构筑物全部清除.若遇有泉眼、水井、地道或洞穴等l、应作妥善处理.清除杂物不得就地堆积l、应运到库外.在沉积滩内不得埋有块石、废管件、支架及混凝土管墩等杂物；
岸坡清理应作隐蔽工程记录l、经主管技术人员检查合格后方可充填筑坝.
（4）上游式筑坝法l、应于坝前分散均匀放矿l、维持坝体均匀上升l、不得任意在库后或一侧岸
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