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某选厂尾矿库安全现状评价报告

前言

***********#####尾矿库设计总坝高103m，总库容3296万m3,目前尾矿总堆积高度约70m。

根据国家经贸委第20号令《尾矿库安全管理规定》中第十五条规定：

“尾矿库使用到设计最终坝高的1/2～2/3高度时应对尾矿堆积坝进行工程地质勘察和稳定性分析”，广西***********有限责任公司委托中国有色金属工业尾矿坝监测中心对#####尾矿库进行安全评价。

其主要任务为：

1．对#####尾矿库现状的坝体稳定性和防洪能力及排洪系统可靠性进行验算和评价；同时还对该尾矿库堆积至最终设计标高时的安全性进行评估。

2.提出确保尾矿库安全运行的建议。

在该项目进行过程中，得到***********及####选厂、工程勘查设计院、研究总院的大力支持和帮助，在此一并表示感谢！

第一章概况

***********是我国特大型有色金属企业，其所属####选厂位于广西南丹县车河镇（见图1.1），是广西境内最大的锡矿山，1979年12月建成投产。

该选厂采用重-浮选矿工艺，原设计处理能力为4000t/d，目前处理能力为5200t/d,尾矿产率94%，年产尾矿161.3万t,合100.8万m3。

尾矿浆浓度4%，经渣浆泵加压沿铸石复合管道扬送至尾矿库堆存。

该尾矿库位于灰岭村下的山沟，沟口位于车河镇至金城江的公路边，距选厂1km,呈山谷型尾矿库，由长沙有色冶金设计院设计，1979年12月建成投产。

尾矿库初期坝为堆石坝，坝顶标高411.0m，坝高24m，坝长83m；采用水力冲填上游法筑坝工艺，堆积坡比1：

5，设计最终堆积标高为490.0m，总坝高103m,设计总库容3296万m3。

2001年12月尾矿坝堆积标高达456m，已占总库容810万m3，尚余库容2486万m3。

尾矿库汇水面积5.5km2,初期洪水设防标准为五十年一遇，中后期洪水设防标准为五百年一遇。

尾矿库原排洪系统建于左岸，采用井-管-洞形式排水构筑物，后因澄清距离不足，于左岸另建排洪系统，仍采用井-管-洞形式排水构筑物，原排洪系统已封堵。

目前，华锡集团为提高经济效益，解决职工就业困难，其所属劳动服务公司在该尾矿库堆积坝干滩区进行尾矿二次回采。

图1.1 #####尾矿库位置图

第二章基础资料

2.1工艺资料

（1）选矿厂规模：

5200t/d;

（2）尾矿产出率：

94%；

（3）尾矿年产量：

161.3万t;

（4）尾矿比重：

2.7;

（5）尾矿堆积干密度：

1.6t/m3;

（6）尾矿粒度：

见表2-1和图2-1。

表2-1 全尾矿粒度

粒度mm

1.5

0.5

0.3

0.1

0.074

0.037

0.019

0.01

-0.01

含率%

1.13

18.69

12.11

11.29

9.45

10.57

4.93

8.43

3.66

2.55

17.19

累计%

1.13

19.82

31.93

43.22

52.67

63.24

68.17

76.6

80.26

82.81

100

-0.0747含量 31.83%;

-0.037 含量23.4 %;

加权平均粒径dp=0.761mm;

2.2气象水文资料

（1）多年平均气温：

16.9℃

（2）多年平均年降雨量：

1497mm

（3）年最大降雨量：

1973.9mm

（4）年最小降雨量：

1062.0mm

（5）多年最大日降雨量：

236.8mm

（6）多年平均24小时降雨量：

H24=110mm

（7）Cv=0.45

（8）n1=0.5

（9）n2=0.7

2.2工程地质及水文地质资料

（1）《***********车河选矿厂该尾矿库（增容）建设用地地质灾害危险性评估报告》（广西地质灾害防治工程勘查设计院 2002年1月）；

（2）《***********#####尾矿库工程场地岩土工程勘察报告书》（武汉勘察研究总院 2002年7月）；

2.4地形图

（1）《尾矿库工程用地土地征用范围图》（1：

2000，长沙有色冶金设计研究院, 1969年）;

（2）尾矿坝地形图（1：

500，广西地质灾害防治工程勘查设计院2001年）；

2.5设计与生产管理资料

（1）《大厂长坡多金属矿二期工程初步设计说明书》（第八章给排水、尾矿设施及采暖通风）（长沙有色冶金设计院 1978年6月）；

（2）《该尾矿库排洪系统封堵方案》（####选厂1997年）；

（3）该尾矿库部分施工图（长沙有色冶金设计院）

第三章规范、标准

该尾矿库本次安全评价依据的主要法规、标准和规范如下：

1.《尾矿库安全管理规定》（国家经贸委第20号令，2000年11月）；

2.《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）;

3.《冶金矿山尾矿设施管理规程》[（90）冶矿字第185号]；

4．《中国地震动参数图》（GB18306-2001）;

第四章尾矿坝稳定性验算及评价

4.1尾矿库概况

4.1.1尾矿库

#####尾矿库于1979年12月与选厂同时建成投产，由长沙有色冶金设计院设计。

尾矿库位于灰岭村下的山沟，距选厂1km。

该沟东、西、北三面环山，南面为沟谷出口，属碎屑岩低山地貌区，地形北高南低,流域汇水面积5.5km2。

主沟长3.85km，平均坡降47‰,沟底标高为389m～570m,左右各一支沟，沟内地形陡峻，呈狭窄的“V”字型，沟宽50m～200m,山体自然坡角400～600,植被较发育，覆盖率30%～50%。

该沟地质构造属泥盆系中统纳标组（D2n）地层及第四系河流冲积层、坡残积层，其岩层主要为褐灰、褐黄色薄—中层状泥岩、页岩与砂岩互层，或泥岩、页岩夹砂岩硅质岩，受构造挤压影响，裂隙发育，风化强烈。

根据广西地震办资料，历史上南丹县境内发生的地震基本烈度均小于Ⅵ度。

根据2001年2月国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）,南丹地区地震动参数g＜0.05,参照该标准中对照表D1，其地震基本烈度小于Ⅵ度。

故可认定该场地地震基本烈度小于Ⅵ度。

该尾矿库设于该沟谷中下游，纵长2.8km，设计最终堆积标高490m，占地面积125万m2（1875亩）。

4.1.2.初期坝

尾矿库初期坝设于灰岭沟口处，坝型为透水堆石坝，座落于卵石地基上。

坝基标高387m，顶标高411.0m，坝高24m,顶宽6.0m，顶长83.0m，上游坡设天然反滤层，坡比1：

1.7；下游坡比1：

1.6，在391.0m和401.0m标高处设马道，马道宽2.0m。

初期坝自投产以来运行正常，未出现过异常现象。

目前状况良好，下游坝趾处有渗透清水逸出，属正常现象。

4.1.3尾矿堆积坝

灰岭尾矿坝采用上游法筑坝工艺，设计堆积坡比1:

5，最终堆积标高490.0m，初期坝以上堆积高度79.0m，总坝高103.0m，总库容3296万m3。

为降低坝体浸润线增加稳定性，原设计于堆积坝内还设有排渗盲沟式排渗降水系统，但在生产运行中被取消。

至2001年12月尾矿坝堆积标高达456m,总坝高69m，已堆积尾矿810万m3，库内水位约447.5m，最小干滩长度约224m，干滩坡度0.013～0.03。

由于劳动服务公司在尾矿沉积滩上进行尾矿回采，造成滩面凸凹不平，不尽规整。

堆积坝下游坡面亦欠整齐，未设土石保护层，原设计的截水沟也被取消，在雨水和坝上尾矿管道破裂后高压矿浆的冲刷下，水土流失较严重，已出现多处冲沟。

尾矿坝未设浸润线观测系统。

由于库内水位较低，初期坝采用透水堆石坝,且尾矿粒度较粗，尾矿堆积坝渗透性较强,故浸润线较低。

根据现场考察及广西地质灾害防治工程勘查设计院2001年12月勘察和武汉勘察研究总院2002年7月勘察，尾矿坝浸润线埋深都大于10m，其逸出点在初期坝址附近。

仅在尾矿库左岸劳动服务公司选厂

（2）处山体下部受地形影响有局部渗水现象。

目前，尚有西南大通道（六寨至水任二级公路）四段路段穿过尾矿库区。

根据原规划，库水位上升后，该路段需另行改线，不影响尾矿库继续使用。

4.2渗流稳定

根据勘察,尾矿堆积坝下游堆积坡附近为尾粗砂、尾中砂和尾粉砂，其临界渗流坡降采用下面公式计算：

It=γg/γ0-（1-n）+0.5n

式中：

It—临界渗流坡降；

γg—土的干密度；

γ0—水的密度；

n—土的孔隙率；

尾矿坝渗流坡降按下式计算：

I=h/L

式中：

h—水位差；

L—渗迳长；

该尾矿库现状及终期堆积标高490m时尾矿坝渗流最大渗流坡降及允许渗流坡降计算结果列于表4.1中。

表4.1 渗流坡降比较

现状

终期

备注

最大渗流坡降

0.072

0.138

临界渗流坡降

2.205

安全系数

30.6

15.9

规定安全系数

2.0

2.5

三等库2.0,二等库2.5

从表4.1可以看出，现状及终期均不会产生渗流破坏，尾矿坝可以满足渗流稳定要求。

4.3静力稳定计算和拟静力法地震稳定计算

静力稳定计算是对选定的计算断面在静力荷载作用下坝体抗滑动破坏的安全度进行计算。

由于该尾矿库地震动参数g＜0.05,其地震基本烈度小于Ⅵ度，可不进行专门地震动力稳定分析，为安全起见，仍采用拟静力法对该尾矿坝在7度地震条件下进行稳定分析。

4.3.1计算断面

根据武汉勘察院所作的勘察断面作为计算断面（见附图）。

4.4.2计算方法

根据《规范》采用瑞典圆弧法进行总应力法稳定分析。

计算公式为：

Σ[（W-Vd）Cosβ-HdSinβ-μbSecβ]tgφ+ΣbCSecβ

Σ[（W0-Vd）Sinβ+HdCosβ-Hd（H1+H2+H3）/2R

式中：

W—计算抗滑力时的土条重（浸润线以上按湿容重计；浸润线以下及下游水位以上按饱和容重计；下游水位以下按浮容重计）；

H1—浸润线以上土条高度；

H2—浸润线以下及下游水位以上土条高度；

H3—下游水位以下土条高度；

B—土条宽度；

β—土条滑弧面中心切线与水平线之夹角；

R—滑弧半径；

φ、μ、c—土条底的内摩擦角、超静孔隙水压力、粘聚力；

Hd、Vd—垂直、水平地震力；

Hd=Kc·a·Wb

Vd=1/3·Hd

Kc—地震系数（7度地震Kc=0.025）；

计算草图见图4.1。

图4.1 稳定计算草图

4.3.3土的物理力学指标：

根据武汉勘察总院勘察报告，稳定计算所需的地基土物理力学指标采用报告中建议值列入表4.2。

表4.2 土的物理力学指标

编号

名称

湿容重

γs（t/m3）

饱和容重

γb（t/m3）

浮容重

γf（t/m3）

内摩擦角（度）

粘聚力（t/m2）

超静孔

水压力

水上

水下

水上

水下

尾粗砂1-1

2.20

2.28

1.28

0.4

尾粗砂1-2

2.30

2.32

1.32

0.5

0.4

尾中砂2-1

2.17

2.25

1.25

0.5

尾中砂2-2

2.28

2.30

1.30

0.6

尾粉砂3-1

2.14

2.22

1.22

0.6

尾粉砂3-2

2.20

2.26

1.26

0.7

尾重亚粘4

1.99

2.08

1.08

1.5

1.3

含碎石粘土5

1.78

1.81

0.81

2.2

2.0

堆石坝体

2.2

2.34

1.34

0.0

坝基础

2.2

2.34

1.34

0.0

4.3.3现状稳定计算

4.3.3.1常水位无地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

455.0m

库内水位：

448.0m

地震：

不考虑

（3）计算结果

现状稳定计算结果见表4.3和附图2 。

表4.3 现状常水位无地震计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

30.0000

198.9400

.0000

30.0000

2.32085200

35.0000

212.6600

-5.4400

40.4400

2.47873900

40.0000

171.5000

-141.4400

181.4400

3.47608800

45.0000

171.5000

-119.6800

164.6800

3.55865800

50.0000

205.8000

-141.4400

191.4400

3.40202900

60.0000

192.0800

-108.8000

168.8000

3.18174300

70.0000

294.9799

-277.4400

347.4400

3.02782400

75.0000

342.9998

-108.8000

183.8000

2.67606800

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.20。

4.3.3.2常水位地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

455.0m

库内水位：

448.0m

地震：

7度

（3）计算结果

现状稳定计算结果见表4.4和附图2 。

表4.4 现状常水位地震计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

10.0000

102.9000

-146.8800

156.8800

3.39262800

25.0000

164.6400

-54.4000

79.4000

2.96575800

30.0000

198.9400

.0000

30.0000

2.06074900

35.0000

137.2000

-70.7200

105.7200

2.94555300

40.0000

171.5000

-141.4400

181.4400

2.81248000

45.0000

171.5000

-119.6800

164.6800

2.89584000

50.0000

205.8000

-141.4400

191.4400

2.80839400

60.0000

192.0800

-108.8000

168.8000

2.63336100

70.0000

294.9799

-282.8800

352.8800

2.60913400

75.0000

315.5599

-168.6400

243.6400

2.50335400

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.05。

4.3.3.3洪水位无地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

455.0m

库内水位：

453.1m

地震：

不考虑

（3）计算结果

现状稳定计算结果见表4.5和附图3。

表4.5 现状洪水位无地震计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

30.0000

198.9400

.0000

30.0000

2.32085200

35.0000

137.2000

-70.7200

105.7200

3.38973900

40.0000

171.5000

-141.4400

181.4400

3.18597200

45.0000

171.5000

-119.6800

164.6800

3.29180100

50.0000

205.8000

-141.4400

191.4400

3.14037500

60.0000

192.0800

-108.8000

168.8000

2.99335000

70.0000

294.9799

-277.4400

347.4400

2.81792400

75.0000

342.9998

-108.8000

183.8000

2.52824400

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.10。

4.3.3.4洪水位地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

455.0m

库内水位：

453.10m

地震：

7度

（3）计算结果

现状稳定计算结果见表4.6和附图3。

表4.6 现状洪水位地震计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

10.0000

102.9000

-146.8800

156.8800

3.39262800

30.0000

130.3400

-65.2800

95.2800

2.65370200

35.0000

137.2000

-70.7200

105.7200

2.71627500

40.0000

171.5000

-141.4400

181.4400

2.57588800

45.0000

171.5000

-119.6800

164.6800

2.67671100

50.0000

205.8000

-141.4400

191.4400

2.59042200

60.0000

192.0800

-108.8000

168.8000

2.47578900

70.0000

294.9799

-277.4400

347.4400

2.42741600

75.0000

342.9998

-108.8000

183.8000

2.27392200

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.05。

4.3.3.5现状稳定计算结果

现状坝体不同工况稳定计算结果列入表4.7中。

结论：

该尾矿库库内现水位488.0m或最高洪水位453.1m时在无地震或7度地震工况下，现状坝体稳定性均满足规范要求。

表4.7 现状坝体稳定计算结果

常水位

洪水位

无地震

7度地震

无地震

7度地震

2.32085200

2.06074900

2.32085200

2.27392200

4.3.4终期稳定计算

4.3.4.1常水位无地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

490.0m

库内水位：

485.0m

地震：

不考虑

（3）计算结果

终期常水位无地震稳定计算结果见表4.8和附图4。

表4.8 终期常水位无地震稳定计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

20.0000

94.1400

-206.0000

226.0000

3.75578700

30.0000

104.6000

-24.7200

54.7200

3.25879700

35.0000

146.4400

-82.4000

117.4000

3.49086700

40.0000

115.0600

-24.7200

64.7200

3.34552200

50.0000

135.9800

-49.4400

99.4400

3.12175300

60.0000

115.0600

-74.1600

134.1600

3.06375500

75.0000

83.6800

-32.9600

107.9600

2.84229300

90.0000

115.0600

-24.7200

114.7200

2.13518700

105.0000

470.6999

296.6400

401.6400

3.03954400

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.25。

4.3.4.2常水位地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

490.0m

库内水位：

485.0m

地震：

7度

（3）计算结果

终期常水位地震稳定计算结果见表4.9和附图4。

表4.9 终期常水位地震稳定计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

20.0000

94.1400

-206.0000

226.0000

2.90907300

30.0000

104.6000

-24.7200

54.7200

2.68495900

35.0000

146.4400

-82.4000

117.4000

2.85116500

40.0000

94.1400

-90.6400

130.6400

2.77646600

50.0000

104.6000

-82.4000

132.4000

2.54643200

60.0000

125.5200

-107.1200

167.1200

2.49129700

75.0000

83.6800

-65.9200

140.9200

2.30691100

90.0000

115.0600

-24.7200

114.7200

1.78087300

105.0000

470.6999

-296.6400

401.6400

2.64045000

各种滑弧深度最小滑动安全系数均大于规范规定值1.05。

4.3.4.3洪水位无地震

（1）计算条件：

计算断面坝顶标高：

490.0m

库内水位：

486.6m

地震：

不考虑

（3）计算结果

终期洪水位无地震稳定计算结果见表4.10和附图5。

表4.10 终期洪水位无地震稳定计算结果

画弧深

园心X座标

园心Y座标

园心半径RO

安全糸数

20.0000

94.1400

-206.0000

226.0000

3.75578700

30.0000

104.6000

-24.7200

54.7200

3.25879700

35.0000

146.4400

-82.4000

117.4000

3.4

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