某尾矿库闭库设计方案.docx
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某尾矿库闭库设计方案
1、总论
1.1编制目的
为了加强山西省非煤矿山安全监管工作，落实国家安全生产监督管理总局令（第六号）《尾矿库安全监督管理规定》，同时配合山西省非煤矿山资源整合。
省、市及县政府决定对本辖区内的非法、验收不合格以及库容极小等尾矿库进行关闭。
杜绝不安全源，消除不安全隐患。
为此，受交城县安监局委托我院对交城县西冶春明选矿厂尾矿库进行闭库设计。
1.2库区概述
1.2.1库区位置、交通
库区位于山西省交城县水峪贯镇西冶村西北约0.5Km处的沟谷中，行政区划隶属交城县水峪贯镇西冶村管辖。
水峪贯镇距交城县城约40Km，有省级公路（古吴线）相通，西冶村在水峪贯镇西北相距3Km处的古吴线路边。
库区与古吴线公路有简易道路相通。
交通较为便利（见交通位置图）。
1.2.2矿区自然地理与经济概况
库区属于狐偃山地区，为中低山区，山峦起伏。
区域地势总体上西高东低，海拔高度一般在1665-1200米之间，地形坡度为20°-50°之间。
最高点位于西部，海拔标高1665m，最低点位于东部，海拔标高1200m，相对高差465m。
库区海拔标高在1215－1223m之间。
区域内无常年性河流，只有在雨季时有水流或洪水流过，最后汇入汾河。
狐偃山地区属干旱、半干旱大陆性气候，春季干旱无雨、夏秋炎热多雨、秋季温度适中、冬季寒冷干燥。
年平均气温11.4℃，元月份最冷，最低气温-33℃，七月份最高，最高气温32.5℃，年平均降水量为510mm，且集中于夏、秋两季，全年无霜期135天左右。
交城县经济以农业为主，农作物主要为小麦、玉米、谷子及薯类，经济作物有棉花、油料及果木。
工业有机械制造、造纸、农副产品加工业及矿业开发。
1.3编制依据
1）《中华人民共和国安全生产法》
2）《中华人民共和国劳动法》
3）《中华人民共和国环境保护法》
4）《关于环境保护若干问题的决定》
5）山西省人民政府晋政发（1997）1号山西省人民政府关于印发“山西省贯彻《国务院关于环境保护若干问题的决定》的实施办法的通知”，1997年2月；
6）《山西省环境保护条例》，山西省人大1997年7月30日；
7）《山西省固体废物污染防治条例》，山西省人大1997年7月；
8）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）；
9）《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-95）；
10）《冶金选矿厂尾矿设施管理规程》（90）冶矿字第185号；
11）《防洪标准》国家水利部主编，建设部1994-06-02批准发布，1995-01实施；
12）《防止尾矿污染环境管理规定》（1992年8月17日国家环境保护局令第11号发布）；
13）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；
14）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001；
15）《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25-90；
16）《关于加强金属非金属矿山尾矿库安全生产监管工作的通知》安监总管一字[2005]8号；
17）《尾矿库安全技术规程》AQ2006－2005。
18）《尾矿库安全监督管理规定》国家安全生产监督管理局第六号令。
19）《尾矿设施设计手册》；
20）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；
21）《水工设计手册》；
22）交城县气象局提供的《水文气象资料》；
23）《尾矿库闭库安全监督管理规定》（2003.10.1）
24）《非煤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
25）《关于印发非煤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与竣工验收有关表格格式的通知》安监总管一字[2005]29号。
26）国家及地方颁发的有关尾矿库安全生产、环保的有关法规、文件、条例和设计技术资料等；
27）选矿厂提供的有关资料；
28）设计委托书。
1.4尾矿库现状
交城县西冶春明选矿厂尾矿库由山西省冶金设计院于2007年8月完成了设计，同年10月建成并投入使用。
2009年4月27日该尾矿库被交城县政府关闭取缔，服务不足两年。
1.4.1原设计简述
该尾矿库为V级沟谷型尾矿库，尾矿库最终坝高29m，总库容14.4万m3，有效库容11.5万m3，服务年限5.5年。
初期坝断面为梯形，坝顶标高1295m、坝底标高1288m，坝顶中心线长30m、坝顶宽2.5m、高7m，外侧坡度比为1：
2.0，内侧坡度比为1：
1.7。
后期尾矿坝采取上游式筑坝，采用旋流器堆筑子坝，子坝断面为梯形，每期子坝高度为2.0m，顶宽3.0m，子坝外边坡为1:
3.5，内边坡1:
3.5，每期子坝向内错台宽度为1.5m，以保证尾矿坝外边坡的平均坡比为1:
4。
子坝最终堆积标高为1317.0m。
根据该库地形的特点，现有坝体情况，确定该尾矿库采用原有的溢洪井－排洪管排洪系统，由于该系统排洪能力偏小，设计确定再增加一套排洪沟排洪系统。
将库区内的洪水排出。
排洪管直径600mm。
排洪沟断面（上宽×深×底宽）：
1.5×1.5×1.0m。
为防止管线泄洪时出口处受冲刷，影响出口及坝体安全，在排洪管出口处设置一座长6.0m、宽2.5m、深2.0m消力池，消力池溢流口处设浆砌石护坦，护坦浆砌石厚度为0.6m。
在消力池外修筑排水明沟，直接把水引向库区外的沟谷中。
1.4.2尾矿库现状
根据设计人员现场实际勘查情况看，该尾矿库没有完全按设计要求施工。
初期坝为浆砌石重力坝，断面为梯形，坝顶标高1294m、坝底标高1290m，坝高4m，坝顶宽2m，初期坝坝顶中心线长25m，外坡比为1：
0.5。
堆积坝：
已经覆盖初期坝，堆积高度1.0m，总坝高5m，外坡比为1：
1。
堆积坝外坡采用黄土和碎石堆筑；坝内尾砂上已有碎石覆盖。
原设计初期坝下部有导渗层，实际未施工。
库容量：
利用CAD面积查询，根据地形图等高线，库容量约1万m3左右，属五等库。
防排洪系统：
在库末端现能看到排洪管，排洪管为管径φ600mm的砼预制管。
排洪管通往坝体下游的消力池。
防洪管已发生变形，无流水。
周边环境：
选矿厂位于尾矿库下游400m处的坡上，周围没有村庄。
2、库区地质概况
2.1区域地质概况
一、地层
区域内出露地层简单，由老到新依次为古生界奥陶系中统上马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下古盒子组以及新生界第四系。
分述如下：
（1）奥陶系中统上马家沟组（O2s）
上马家沟组为本区在库区的西南部边缘有部分出露。
由厚层块状致密石灰岩和含泥质石灰岩组成，厚30-40米。
（2）石炭系
1、本溪组（C2b）：
该地层平行不整合覆盖于奥陶系中统上马家沟组地层之上，呈带状分布。
底部为透辉石、石榴石矽卡岩，其上由灰黑色、灰色砂岩及厚层粘土岩组成。
厚20.2-30米。
2、太原组（C3t）：
与下伏本溪组地层呈连续沉积，由石灰岩、砂页岩组成，夹一层厚3-5米的煤层，总厚度为80-95米。
3）二叠系
1、山西组（P1s）:
由砂岩与砂质页岩组成，广泛分布于库区内。
厚68-70米。
2、下石盒子组（P1x）：
由一套黄色砂页岩互层组成，砂岩以中-粗粒厚层砂岩为主，页岩以砂质页岩为主，并夹有少量泥岩，厚30-40米。
4）第四系（Q）
主要分布在库区的中部。
岩性由砂砾石、亚粘土及次生黄土组成。
厚度一般为0-10米。
二、构造
区域内为一套单斜地层，地层倾角较缓，一般在5-20°之间，总体上向东南倾斜。
区内断裂构造不发育。
三、岩浆活动及岩浆岩
库区内未发现岩浆岩出露，但在北部有狐堰山正长岩体出露，在本区见有透辉石、石榴石矽卡岩，皆是该期岩浆岩与奥陶系灰岩发生交代作用形成的。
2.2库区地质概况
库区出露地层以新生界第四系黄土和砾石层为主。
2.3气象
本区属干旱、半干旱大陆性气候，春季干旱无雨、夏秋炎热多雨、秋季温度适中、冬季寒冷干燥。
年平均气温11.4℃，元月份最冷，最低气温-33℃，七月份最高，最高气温32.5℃，年平均降水量为510mm，且集中于夏、秋两季，全年无霜期135天左右。
2.4水文地质
据中国冶金地质勘查工程总局第三地质勘查院六分院于二○○一年十一月提交的《普查地质报告》。
本区内主要为奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层及第四系松散堆积物孔隙含水层。
区内无大的地表径流，水源匮乏。
当地居民主要用水为新生界松散岩类孔隙水。
该区覆盖层厚一般为10-20米，地下水一般沿基岩顶面排泄，到谷底流出地表，对采矿无大的影响。
主要补给为大气降水。
雨季水量变化大，有时沿沟出现短暂洪水，旱季水量减少直至干枯，明显受控于季节性气候变化的影响。
水化学类型为HCO3—Ca型，矿化度小于0.4克/升。
故本区水文地质地质条件简单。
2.5工程地质
一、地形地貌
尾矿坝场地地势相差不大，地貌单元属丘陵区山前冲、洪积地貌；
二、地基岩土构成及岩性特征
根据揭露地基岩土岩性特性，将建筑场地地基土共分为两层：
第一层：
新生代第四系，黄褐色粉质粘土、硬塑状态、稍湿、夹薄层碎石，有较多针状孔隙，断面无光泽、手拍无摇震反应、风干后强度低、无韧性、土层结构松散，此层分布普遍，厚度0--25米，本土层轻便触探击数范围值15-36击，平均击数25击，本土层土属中压缩性土。
第二层：
微风化淡红色钙质石英岩、长石石英岩夹灰色绢千枚岩、钙质绢千枚岩及白色厚层硅质结晶白云岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ-Ⅳ级，刚揭露未钻进。
据地矿普查资料本层厚度40-50米。
3）地下水情况
本次勘察未揭露地下水。
4）地基土湿陷性
本次工程勘察未布探井，依据场地土特征确定第一层土具湿陷性，湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。
5）地基土承载力计算
根据地基土岩性时代、土的物理力学指标、锤击数及当地工作经验将各土层承载力特征值推荐如下：
第一层fak=100kpa
第二层fak＞4000kpa
三、尾矿坝工程地质岩类
尾矿坝周围主要出现的有黄土、松散残坡积物。
1.黄土
主要为砂土、亚砂土、粘土和亚粘土组成，孔隙比1.0-1.1，天然含水量约24%，具有高压缩性，最大压缩系数1.0-2.0MPa-1，抗压强度低，具有显陷性。
2.松散残坡积物
主要由岩块、砾石、砂、粉砂和泥岩组成，结构松散，抗压强度较低，渗透性较好。
2.6环境地质
该尾矿库建设规模为小型，选厂地质环境复杂程度为“简单”类型，地质环境影响评价分级为“三级”。
经地质环境现状调查，库区内未发现大型崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害；生产过程中预测发生地质灾害的危险性小，地质灾害类型主要为地面沉陷、地裂缝、崩塌、滑坡等。
预测地质灾害造成的直接经济损失较小，综合评价选矿厂对地质环境产生的影响较轻。
在对尾矿库可能诱发的地质环境问题应采取相应的防治措施，保证使破坏的生态环境及时得到整治和恢复的情况下，选厂适宜建设开发。
建立建全地质灾害监测体系，责任明确，并保证体系的正常运转。
2.7地震
据《建筑抗震设计规范》GB5001-2001，本区建筑抗震设防烈度为Ⅶ度，基本地震动峰值加速度值为0.15g（第一组）。
3、尾矿库现状安全性分析
3.1尾矿库现状
（1）初期坝现状
初期坝为浆砌石重力坝，断面为梯形，坝顶标高1294m、坝底标高1290m，坝高4m，坝顶宽2m，初期坝坝顶中心线长25m，外坡比为1：
0.5。
从初期坝的结构和构造来看，稳定性是可靠的，不存在任何安全隐患。
导渗设施功能主要在尾矿库运行中，降低浸润线，提高坝的稳定性，但对闭库后（库内无水）影响不大，因此，无导渗设施对闭库后无影响。
（2）堆积坝
堆积坝：
已经覆盖初期坝，堆积高度1.0m，总坝高5m，外坡比为1：
1。
堆积坝外坡采用黄土和碎石堆筑；坝内尾砂上已有碎石覆盖。
原设计初期坝下部有导渗层，实际未施工。
（3）排洪设施
防排洪系统：
在库末端现能看到排洪管，排洪管为管径φ600mm的砼预制管。
排洪管通往坝体下游的消力池。
防洪管已发生变形，无流水。
3.2尾矿坝安全性分析
（1）坝体构造、结构情况
初期坝高4.0m，堆积坝高1.0m，总坝高5.0m，总外坡比为1：
1，外坡过陡，且没有碾压存在着一定安全隐患，稳定性差。
（2）坝体沉陷、裂缝、坍塌、位移情况
由于坝坡较陡且没有碾压，砂石坝外侧出现小的沉降和裂缝。
（3）坝面渗流破坏现象
从表面看没有发现管涌、流土现象，但是坝外坡上有多条雨水冲刷的拉沟。
（4）排洪设施
排洪设施不可靠。
从以上分析可知，该尾矿库排洪设施缺陷，尾矿坝外坡坡比较大，局部有沉陷、裂缝情况。
根据《尾矿库安全技术规程》的规定该尾矿库安全度为危库。
4、尾矿库应治理的内容
根据第三章分析结果，该库排洪设施不可靠，尾矿坝外坡坡比较大，局部有沉陷、裂缝、坍塌情况。
应在闭库时进行治理，治理内容如下。
一、放缓坝坡
初期坝外坡比1：
1，稳定性不足。
采取削坡措施，减小坡比，增大坝体自身稳定性。
二、沉积滩处理
用推土机或铲车将库内干滩休整平整。
然后在上部覆盖600mm厚的黄土，并种植适宜当地生长的荆棘、草。
沿库纵向从库内向初期坝顶留设0.5%的下坡。
沿库横向由南向北设0.5%的上坡。
使沟内产生的地表径流通过截水沟排出。
三、防洪
本库汇水面积较大，为了防止沟内汇水及库内雨水径流对坝体的冲刷，在库区沟北侧修建截水沟。
使库外汇水及库内产生的地表径流均能过通过截水沟排出库外。
5、闭库方案设计
5.1放缓坝坡
沿坝顶外坡顶线向下对坝外坡进行削坡，坡比控制在1：
2。
坝体采用分层碾压堆筑，每层厚度200-300mm，密实度达到95%以上。
用8吨压路机半轮作业，不少于8遍，以前后两轮无压痕时，取样检测压密度系数大于0.95，灰土干容重1.6t/m3。
检测点布置：
四边、四角距外边250毫米处，每20米不少于1点。
内部每100平方米不少于3点。
压路机压不到的周边，人工用夯夯实，下层土检测不合格，不得虚铺上层。
堆积坝填方量：
300m3。
5.2沉积滩处理
用推土机或铲车将库内干滩休整平整。
然后在上部覆盖600mm厚的黄土，并种植适宜当地生长的荆棘、草。
沿库纵向从库内向初期坝顶留设0.5%的下坡。
沿库横向由南向北设0.5%的上坡。
使沟内产生的地表径流通过截水沟排出。
覆盖黄土：
720m3。
植草面积：
1300m2。
5.3防洪
本库汇水面积较大，为了防止沟内汇水及库内雨水径流对坝体的冲刷，在库区沟北侧修建截水沟。
使库外汇水及库内产生的地表径流均能过通过截水沟排出库外。
截水沟采用倒梯形断面，规格：
底宽1000mm，深1000mm，边帮1:
0.5，截水沟采用浆砌毛石。
截水沟库内坡度按0.3%，库外即地形坡度。
截水沟总长181m。
整治后，滩面变为向截水沟方向倾斜斜面，库内不存在积水，可以视为一个淤地田，完全消除了对下游的威胁。
6、尾矿库闭库工程施工
闭库施工应按照批准的闭库设计进行，并应当执行《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-95）和国家的有关规范、规程。
尾矿库闭库治理工程施工应建立技术档案，做好施工原始记录、实验记录、隐蔽工程计量、质量检查记录和施工监理记录。
对隐蔽工程必须进行阶段验收、未经阶段验收和验收不合格的，不得进行下一阶段施工。
在施工过程中，施工单位、监理单位应当对施工设备、材料的质量和施工质量进行监督检查。
在施工结束后，施工单位负责编制竣工报告和竣工图，监理单位负责编制施工监理报告。
7、投资估算
投资估算是依据《冶金工业概算定额》（矿山尾矿工程）结合询价编制的。
投资估算见表7-1。
投资估算汇总表表7-1
序号
工程
单价号
工程或费用名称
单位
数量
价值
单价（元）
合价
（万元）
一
估价
放缓坝坡
0.24
1
坝体填方
m3
300
8
0.24
二
估价
沉积滩处理
0.68
1
覆盖黄土
m3
720
8
0.58
2
种草
m2
1300
0.1
三
估价
防洪工程
7.1
1
截水沟开挖
m3
460
9
0.4
2
截水沟砌筑
m3
245
130
3.2
3
消力池
3.5
总计
7.92
8、尾矿库安全专篇
尾矿库的安全是矿山安全生产的重要环节之一，同时也是矿山环境保护工作的一个重要方面。
在尾矿库安全管理工作中，要认真贯彻“安全第一、预防为主、防重于抢、有备无患”的方针，切实执行“谁使用、谁管理、谁负责”的原则，认真做好尾矿库的安全管理工作。
8.1设计依据
1）《中华人民共和国安全生产法》
2）《中华人民共和国劳动法》
3）《中华人民共和国环境保护法》
4）《关于环境保护若干问题的决定》
5）山西省人民政府晋政发（1997）1号山西省人民政府关于印发“山西省贯彻《国务院关于环境保护若干问题的决定》的实施办法的通知”，1997年2月；
6）《山西省环境保护条例》，山西省人大1997年7月30日；
7）《山西省固体废物污染防治条例》，山西省人大1997年7月；
8）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）；
9）《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-95）；
10）《冶金选矿厂尾矿设施管理规程》（90）冶矿字第185号；
11）《防洪标准》国家水利部主编，建设部1994-06-02批准发布，1995-01实施；
12）《防止尾矿污染环境管理规定》（1992年8月17日国家环境保护局令第11号发布）；
13）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；
14）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001；
15）《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25-90；
16）《关于加强金属非金属矿山尾矿库安全生产监管工作的通知》安监总管一字[2005]8号；
17）《尾矿库安全技术规程》AQ2006－2005。
18）《尾矿库安全监督管理规定》国家安全生产监督管理局第六号令。
19）《尾矿设施设计手册》；
20）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；
21）《水工设计手册》；
22）交城县气象局提供的《水文气象资料》；
23）《尾矿库闭库安全监督管理规定》（2003.10.1）
24）《非煤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
25）《关于印发非煤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与竣工验收有关表格格式的通知》安监总管一字[2005]29号。
26）国家及地方颁发的有关尾矿库安全生产、环保的有关法规、文件、条例和设计技术资料等；
27）选矿厂提供的有关资料；
28）设计委托书。
8.2尾矿库安全设施设计概述
8.2.1放缓坝坡
沿坝顶外坡顶线向下对坝外坡进行削坡，坡比控制在1：
2。
坝体采用分层碾压堆筑，每层厚度200-300mm，密实度达到95%以上。
用8吨压路机半轮作业，不少于8遍，以前后两轮无压痕时，取样检测压密度系数大于0.95，灰土干容重1.6t/m3。
检测点布置：
四边、四角距外边250毫米处，每20米不少于1点。
内部每100平方米不少于3点。
压路机压不到的周边，人工用夯夯实，下层土检测不合格，不得虚铺上层。
堆积坝填方量：
300m3。
8.2.2沉积滩处理
用推土机或铲车将库内干滩休整平整。
然后在上部覆盖600mm厚的黄土，并种植适宜当地生长的荆棘、草。
沿库纵向从库内向初期坝顶留设0.5%的下坡。
沿库横向由南向北设0.5%的上坡。
使沟内产生的地表径流通过截水沟排出。
覆盖黄土：
720m3。
植草面积：
1300m2。
8.2.3防洪
本库汇水面积较大，为了防止沟内汇水及库内雨水径流对坝体的冲刷，在库区沟北侧修建截水沟。
使库外汇水及库内产生的地表径流均能过通过截水沟排出库外。
截水沟采用倒梯形断面，规格：
底宽1000mm，深1000mm，边帮1:
0.5，截水沟采用浆砌毛石。
截水沟库内坡度按0.3%，库外即地形坡度。
截水沟总长181m。
整治后，滩面变为向截水沟方向倾斜斜面，库内不存在积水，可以视为一个淤地田，完全消除了对下游的威胁。
8.3尾矿库主要危险因素分析
8.3.1尾矿库对周边环境危害分析
尾矿库闭库后放缓了堆积坝，使外坡比达到1：
2.0，增加了尾矿坝的稳定性系数。
沉积滩面上采用黄土覆盖，并种植小灌木，避免了风沙扬尘对环境的污染。
雨水沿截水沟和排水沟流出库外，消除了对下游的威胁。
8.3.2洪水危害分析
库区外及库内产生的地表径流沿截水沟排出库外。
消除了尾矿库洪水危害。
8.4安全机构的设置及管理
为加强尾矿库闭库的安全管理，应设立专门的管理机构其责维护尾矿坝和排洪系统的检查、管理。
选矿厂要组织安全生产委员会，厂长为安委会主任，生产副厂长为安委会副主任，室主任、工段长、技术员、代班长为安全检查机构的主要成员。
安委会主任要组织制定适合本单位实际情况的规章制度，配备与实际工作需要相适应的专业技术人员或有实际工作能力的人员负责尾矿库的安全管理工作，保证必需的安全生产资金等。
9、主要问题与建议
闭库过程中主要应做好以下几点工作：
1）按照本设计对坝体进行放缓并加固。
2）按照本设计做好防洪设施的建设，保证闭库后安全。
3）在尾矿库库面上采用黄土和选厂废石覆盖，种植一些小灌木，恢复植被，保护环境。
4）成立专门的安全管理机构或指派专人对闭库后的尾矿库进行管理。
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