某金属矿尾矿库初步设计.docx

1、某金属矿尾矿库初步设计1 概述1.1工程概况*省*县*位于*省*县东，直距*公里，位于*县*，矿区北有约10公里专线公路通至*，*至*县城约*公里,矿区南有12公里简易公路通至武(昌)九(江)铁路上的枫林镇。陆路、水路交通都十分便利。矿区村民居住在南北两边山麓的西段，东边和中间无村民居住。矿区内无水田，村民以种植耐旱作物为主。本区矿产资源十分丰富，矿区附近有大型矿山中型矿山矿等，具备良好的协作条件，对本矿山的建设和发展十分有利。区内水资源充足，长江水、*水可直接输送至矿区。矿山供电已建有11万伏高压变电站。*创办于*年，是一个村办集体企业。该选厂选矿生产规模为*t/年，年产尾矿*吨/年，设计服

2、务年限为30年。*背倚*和*，该选厂现有两处相邻尾矿库均位于山麓，尾砂库四周大坝均由尾砂堆积填筑而成，属于平地型尾矿库。坝顶高程为26.5529.02m，坝高为3.06.0m，坝面宽约为3.0m，坝面平均高程为27.43m，大坝上下游坡比分别分1:1.0和1:1.5。目前库区尾砂已堆积多年，库内已堆满尾砂。尾砂经挖运后，形成一些低洼地带，有少量积水。矿区配电站位于两尾矿库之间，配电站西侧有一排水渠贯穿尾砂库，水渠基本断面为梯形，上口宽为2.0m，下口宽为1.0,高约为1.0m，主要用来截取北侧山体山坡雨水。尾砂库周边邻山体坡脚处设有截洪沟，用来截取两岸山坡汇水及排放渠水使用。库区北侧有一条公路

3、穿过，西侧下游地区均为农田。尾矿库的安全关系到人民生命财产的安危，虽然该尾矿库的危害程度一般不大，但一旦失事，影响极坏，不容忽视其安全性。鉴于此，针对目前*县*尾矿库的不安全现状，采取必要保证尾矿库安全的工程技术措施，使其达到安全的技术标准后，尾矿库才可以继续使用。只有在保证现有尾矿库安全的前提下，才能考虑下一步尾矿库的续建和尾矿入库。根据对港下尾矿库现场踏勘取得的实际资料和尾矿库设计的有关规范，本尾矿库设计的主要内容有：清除库内现有尾砂并新建尾砂库初期坝；增加对排水构筑物的改造设计，完善排水系统；增加尾矿坝的位移观测设施。表1-1-1 港下尾矿库整改加固后工程特性表序号项 目单位特性备注一总

4、库容万m3二有效库容万m3三尾矿库等别等五等四服务年限a30五坝 高m4.0六坝顶设计高程大坝m27.43校核洪水位大坝m26.93设计洪水位大坝m26.28七基础地质砂质壤土层八坝体材料粘土均质坝根据尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）的规定，基于安全生产和环保规范要求，为贯彻国家安全生产法，加强矿山安全生产监督管理，完善矿山各项安全、环保设施是十分必要的。为此，*县*委托我公司承担尾矿库初步设计以及安全专篇的编写。本工程设计是根据国家有关规程、规范以及委托设计合同、选厂提供的资料和有关参数并结合我公司踏勘现场掌握的材料进行编制的。*县*的有关领导和有关部门对我公司工作给予了大力支持

5、和协助，在此深表感谢。1.2 设计依据（1）*省*县*尾矿库工程建设工程委托设计合同（2）中华人民共和国矿山安全法（3）尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）（4）尾矿库安全监督管理规定(国家安全生产监督管理总局2006年第6号令) （5）防洪标准（GB50201-94）（6）水工建筑物抗震设计规范（DL5073-2000）（7）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）（8）砌石坝设计规范（SL25-2006）（9）水利工程水利计算规范（SL104-95）（10）选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）（11）*省暴雨径流查算图表(1985年)（12）业主提供的有关资料。（13）尾矿

6、坝设计手册（冶金工业出版社，2007年）（14）现场勘查取得的材料1.3 设计原则（1）遵循现行的规程、规范；（2）贯彻“保护环境、造福人民”和“安全第一、预防为主”的方针，满足安全卫生、环境保护、节能、消防等的要求，认真做好资源再利用；（3）积极而又慎重地采用新技术、新工艺、新设备和新材料，以确保设计的先进性和经济性。（4）充分认识尾矿库的现状，针对现状分析其安全性，采取切实可行的整治措施，切实保证尾矿库的安全。1.3 设计范围*县*尾矿库程初步设计内容包括：（1）根据现有尾矿库的现状分析尾矿库的安全性；（2）坝体稳定分析及加固设计；（3）洪水复核及调洪演算；（4）排洪系统能力复核及设计；（

7、5）安全专篇编写。2 基础资料2.1尾矿资料业主提供的资料（1）加工矿石品种：铜矿（2）选厂生产规模：1.8104t/a（3）工作制度：180d/a（4）尾矿产率：97.17 %（5）年尾矿量：*104t(1.09104m3)（6）尾矿干容重:1.6t/m32.2测量资料(1)工勘单位提供1:1000库区现状地形图；2.3水文资料根据*省暴雨径流查算图表（1985年）查得该地区水文参数如表2-3-1。表2-3-1 水文参数表T（h）1624Ht（mm）4271113Cv0.430.460.54注:Cs=3.5Cv2.4工程地质资料本次设计中工程地质资料均依据业主提供的*县矿有色金属公司设计研究

8、院2007年6月编制的*省*县*铜铁矿1335线（负250m标高以上）矿段*开采方案设计中的有关矿区地质的资料介绍。 2.5现场调查资料本次通过对该尾矿库现场踏勘调查取得的第一手材料，反映的是现场的一种表象。3 工程地质3.1区域地质概况3.1.1矿区地质*系*金铜矿床北缘接触带0线以东的一部分，位于*复式倒转向斜次级构造轴部与*花岗闪长斑岩体接触部位。1、地层：矿区出露地层简单，除第四系外，仅出露有下三迭统*县矿组灰岩。现由新至老简述如下：1第四系（Q）：主要为分布在山顶低凹地段的风化残积物和分布在山脚及盆地底部的坡积物、冲积物及洪积物厚度08米。2三迭系（T）三迭系下统*县矿组：可细分为七

9、个岩性段。第七岩性段（T1dy7）为巨厚层状白云岩。第六岩性段（T1dy6）为中厚层至厚层状白云质灰岩、灰岩。第五岩性段（T1dy5）为薄层至中厚层状灰质白云岩，为本区主要成矿围岩。第四岩性段（T1dy4）为厚层至巨厚层状白云岩或灰质白云岩。第三岩性段（T1dy3）为厚层状灰岩。第二岩性段（T1dy2）为薄层至中厚层状灰岩。第一岩性段（T1dy1）为钙质页岩夹泥质灰岩。上述地层的第一、二段分布在矿区外围南部。第六、七段分布在矿区外围北部。矿区出露的仅为三、四、五段。这些地层总体走向为北西至近东西，倾向南西。倾角3070不等。-50米以上岩溶较发育。2、构造*位于*复式倒转向斜的次一级褶皱较紧密

10、的地段。褶皱构造及断裂构造都较发育。1褶皱构造轴线呈北西至近东西向，倾向南西。褶皱轴部形成的虚脱构造破碎带控制了本区岩体空间的分布、形态和产状。主要褶皱构造有*翻转背斜和*翻转向斜。*翻转背斜位于*至*以东，走向长约2000米。轴向近东西。两翼倾角30度左右。由于遭受剥蚀不一样，造成构造地表出露线不连续。*翻转向斜位于*翻转背斜的南面。两构造线大致平行，相距仅100150米。轴线从*往*以东，走向长约2100米。两翼不对称。南翼倾角4050度，北翼25度左右。2断裂构造主要为成矿后断裂，规模不大，分布在岩体东端及南缘接触带围岩中。以东地表出露有二十余条不同规模的断层，断层的主要性质、参数、特征

11、见下表。矿 区 断 层 一 览 表 断层编号位 置断 层性 质产 状长度(米)特 征F23423-31线的南端逆断层倾向南东至正南，倾角55-70320呈压扭特征，并使Tdy向北推移120米。F22639-47线间逆断层倾向南东至正南，倾角7080300与地层斜交。上盘地层向北西推移60米。F23331-39线间正断层倾向南东，倾角50度左右230断层线较平直为一纵向断层F22439线南端逆断层倾向南东，倾角5572横断层、上盘北推10米F22335-39线间(南端)逆断层倾向南西，倾角3582纵断层，附近出现角砾岩带。F22739线南端逆断层倾向南东72横断层，与F224成雁形排列。F231

12、43-47线间正断层倾向北东，倾角7664纵断层，出露角砾岩。F24239-43线间正断层倾向南西，倾角7885纵断层，附近有角砾岩出露。F23735-39线间逆断层倾向北西，倾角8098纵断层F23839线北端正断层倾向北西，倾角80130呈张扭特征，附近有棱角状角砾岩出露。F23943线北端正断层倾向南东110同F238。目前尚未发现对矿体有较大破坏的断裂构造。3、岩浆岩矿区出露的岩浆岩主要为*花岗闪长斑岩体的一部分，处于*主岩体中偏东的窄缩部位。属*晚期侵入的小岩株。*花岗闪长斑岩体呈北西南东向分布，向北西方向超覆，向南东方向侧伏。地表出露长度约3050米，宽240米660米。与围岩形成

13、的接触带呈北西南东向延伸。倾向南西，倾角30度至60度，浅部倾角平缓，深部倾角变陡。岩体的主体部分为花岗闪长斑岩，次有少量石英闪长岩。主岩体与围岩形成的接触带是本区铜、金、铁等矿产形成的场所，故表明该岩体是本区金属矿床的成矿母岩。3.1.2工程地质根据矿区工程地质体的结构面特征，可划分为三个工程地质岩组。1、块状结构岩组1花岗闪长斑岩以块状结构为主，顺层侵入岩体变形不明显，结构面为构造节理裂隙，以闭合状为主或被方解石脉充填和蚀变矿物充填。结合力一般较好，极弱含水弱含水，若受蚀变，则岩性破碎。2厚巨厚层状灰岩、大理岩（T1dy4、T1dy7）块状结构为主，结构面为层面和褶皱轴面及节理裂隙面，它们

14、呈闭合状或被泥质和蚀变矿物所充填，该层发育溶蚀裂隙和溶洞。地下水较丰富，岩块较坚硬，若受蚀变则岩性破碎，稳固性降低。2、层状结构岩组薄中厚层状灰岩、泥灰岩（T1dy5、T1dy1）薄层状结构，岩体变形明显，结构面主要为层面裂隙及节理裂隙，延续性较好，并产生挠曲结构面，以闭合者多，有些结构面为方解石、蛇纹石、绿泥石、石膏等软弱矿物充填，结合力较差，易氧化崩解或遇水软化。溶蚀裂隙或溶洞较发育，地下水较丰富，若蚀变岩石易破碎，完整性、稳固性变差。3、散体碎裂结构岩组1接触破碎带角砾岩、强蚀变大理岩、强蚀变花岗闪长斑岩、蚀变矽卡岩及矿体，以碎裂结构为主，结构面除与构造运动有关外，还与浆岩侵入体与碳酸盐

15、岩接触形成的接触面有关。结构体遭受强烈蚀变，局部破碎成块状、碎块状和碎屑状。不过这种岩组不是很多，分布广，但不集中。2亚粘土、粘土、亚砂土夹砾石主要为散体结构。松散，风化带深度较大，稳定性差。主要分布在地表浅部。3.1.3水文地质（一）地勘时期查明水文地质特征1、自然地理条件矿区位于中低山丘陵区，为一个箕形小盆地。东、北、南三面环山，盆地向西侧的*敞开，东、北、南三面山势走向北西近东西，标高海拔200米以上。盆地中间一般海拔20米左右。西部平坦。汇水面积6.3km2，区内最低侵蚀基准面标高+15米。矿区外围西北部*水面标高12-14米，湖底标高10米左右。盆地中部为第四系覆盖，其下部基岩主要为

16、花岗闪长斑岩，部分为碳酸盐岩石。环盆周围为由大理岩及灰岩组成的中低山。东部及南部山坡较陡，南边的最高点*海拔439.37m。北部山坡坡高较缓。*湖底由于有10余米厚的淤泥所形成的不透水层阻隔，湖水一般不会渗透到地下而涌入矿坑，湖水与矿区自然状态下不发生水力联系，但不能人为破坏淤泥层，否则湖水可能会下渗到含水层而向矿坑充水。矿区东部有泉，一般流量为0.06m3/s，雨季可达34m3/s，最大流量达8.68m3/s。矿区内有由东向西流入*的龙口溪和一条与之近乎平行的人工渠排泄矿区地面水。目前矿区与*之间建有拦洪坝（称*坝）。龙口溪的洪水由机械排到伍家坝外的*，人工渠水一般自行流入湖中。区内年均降雨

17、量1680.3mm，最大年降雨量2402.8mm，平均年降雨天数为105.5天，主要集中在37月的雨季，占年降雨量的39%。最大日降雨量250.4mm（1954年6月24日）一次最大日暴雨量200.5mm（1969年6月24日），一次连续最大降雨量447.2mm（15天），一次最长连续降雨天数为25天（雨量282.8mm）。2、含水层与隔水层1三迭系下统岩溶含水层分布在矿区东、南、北中低山上及环岩浆岩体分布，在北缘岩体接触带，它处于矿体下盘，而在南缘接触带，则处于矿体上盘。岩溶含水层近地表30米的部分岩溶较发育，向深部岩溶逐渐消失，为本区主要含水层，出露于该层的泉水流量为0.39.55L/S，

18、大者达26.431.31L/S以上。2岩浆岩风化裂隙含水层分布于矿区中部或出露地表或为第四系覆盖。一般情况下，未风化岩浆岩为隔水层。但花岗闪长斑岩近地表部分由于风化作用较破碎，形成风化裂隙含水层。厚度2030米。3第四系松散孔隙含水层分布在全区低凹地段，主要为冲积、洪积层，厚度一般为68米。上部由亚沙土、亚粘土组成，下部由泥沙、砾、碎石组成，是主要含水部位。4接触构造裂隙含水层。这是处于三迭系下统岩溶含水层和花岗闪长斑岩隔水层之间的含水层，即矽卡岩（矿体）含水层。它的特点是含水性较弱，在矿体开采前，地下水相对封闭稳定。矿体开采后，它沟通了各含水层之间的联系，地下水活动有所加强。它是地下水的排泄

19、通道之一。它的另一特点是含水丰度完全取决于构造裂隙的发育程度。它分布于南缘和北缘两个接触带。以上含水层之间都互相有一定水力联系。5隔水层主要为未被构造破坏及未风化的原生致密块状、裂隙不发育的花岗闪长斑岩，基本不含水。3、地下水的补给与排泄总体上，地下水的补给主要靠大气降水补给。由于岩溶含水层分布于北、东、南三面的山上和矿带外围，含水层赋存标高较高，而矿体赋存相对较低，随着开采的加深，由于巷道和井筒低于地下水位赋存标高，岩溶含水层中高处的地下水会向开采区排泄。正由于这种地形和地下水的分布关系，地下水在开采前应由东向西排泄，它主要通过南北两个接触构造裂隙含水层和岩溶含水层排入西边的湖区，与地表水的

20、排泄方向一样。矿山开采后，一部分则向矿坑最低处集中，另一部分仍沿上述两个含水层向西排泄。（二）矿山开采水文地质特征矿区东面、北面分布着大面积灰岩，灰岩岩溶发育，存在溶蚀洼地与落水洞，溶蚀裂隙发育，雨季暴雨灌注，经浅部裂隙和岩溶，直接流向矿区，这是雨季矿坑水的主要来源。1999年*曾花百万巨资进行注浆堵水处理，但尚未成功，后放弃堵水方案。近年来矿山开拓至-35米，地下采掘工程大量揭露了岩溶，说明岩溶分布深度不限于地表下30米，而是要深得多，遇地面降雨时，井下涌水便大雨大涌、小雨小涌，遇大暴雨时几个小时之内即可将整个矿井淹没。雨停24小时之后，涌水量则开始减少，遇枯水季节一个月之内不下雨，井下涌水

21、量减少到100-150m3/小时，甚至更少。因此，根据+80、+50、+23、-20、-35米深度开采情况总结分析，可以说对开采造成的威胁主要来自大气降水所形成的地下水径流。据开采实际，结合水文地质特征，本报告认为*水文地质属比较复杂类型。据此，矿山在23线矿体下盘（+25米到负35米）施工专用排水井，该井为全封闭式方井，井筒断面为2.752.2米，其排水系统能确保井下不被淹水，整个排水系统共计安装水泵5台（套），总装机容量485KW，设备总排水能力为1700m3/小时。该泵站及出水点在-45米标高，对-35米及以上中段起疏干排水作用，使-20m、-35m两个生产中段达疏干无水，为生产创造有利

22、条件。对深部资源进行开发时，必须系统查明大气降雨对深部开采有无影响。五、矿产资源储量根据*土资储核函*号文，截止2003年底，1335线-250米水平以上201号矿体（详细划分为201-6、201-7、201-9、201-11、201-12、201-13）保有储量铜矿石84千吨，其中(122b)41千吨（金属量：铜1026吨，金19千克，银587千克）;（2S22）27千吨（金属量：铜 458吨，金9.8千克）;(333)16千吨（金属量：铜119吨，金11千克，银282千克;铜铁矿石（333）10千吨（金属量：铜123吨，金3.7千克）;铁矿石（333）6千吨。经核算，在省厅批准的其调整后的

23、矿区范围内，*证内占用201号矿体（实际只有201-9、201-11、201-12、201-13矿体的全部和201-7矿体的85%）1335线-250米以上的保有资源储量（122b）为：铜矿石量41千吨，铜金属量1026.吨，伴生金金属量19.千克，银金属量587.千克；按87.5%的资源利用系数计算，本次设计利用的矿产资源储量为铜矿石量（122b）35.9千吨。3.1.4环境地质矿区属丘陵地形，地面坡度较平缓，自然条件下的边坡角为15-25度左右，无大的危岩、孤石，划定矿界范围内采点以基岩为主，第四系松散堆积层分布零星，厚度小，勘查区周边没有出现采矿废弃物，无岩崩、滑坡、泥石泥和水体污染等自

24、然灾害。现状条件下环境地质条件简单。 未来矿山开采过程中形成采坑边坡,对采区范围内的植被有较大的破坏作用，同时，地表采坑的形成，降低了采坑周边地下水位的埋藏深度，引起地下水流失，对采场周边一定范围内的地表植被有一定的程度破坏作用。采矿形成的少量岩粉、碎屑物、炮尘等细粒物聚集在采场周围，在大气降水时顺山坡迳流至下游，对地表水造成水环境轻度污染。 区域地壳稳定性级别一般划为三级：稳定、基本稳定和次不稳定。稳定性分级主要考虑三个因素：地震震级、地震烈度和发震周期。中国地震动参区划图(GB18306-2001)将*县*列为地震烈度VI预测区,矿区区域地壳稳定性划为稳定级。环境地质属简单型。 综合水文地

25、质条件类型、工程地质条件类型、环境地质条件类型三方面,矿区开采技术条件属简单型( I )。3.1.5场区不良地质作用尾矿库所在区域为丘陵地带，尾矿库临边为厂区和农田，地势平缓。库面无其他区间来水，只要尾矿库的排洪设施满足排洪要求，就不存在洪水淹没等现象。尾矿库建立在平缓沟谷地带，场地范围内不存在崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用。3.1.6场地区域稳定性根据国家地震局、建设部、震发办，关于发布中国地震烈度区划图(2002)和中国地震烈度区划(2002)使用规定的通知，该地区地震烈度为6度。3.2场地工程地质条件根据拟建工程特点及场地地基条件，参考临近区域的地质报告综合分析，土层的地基承载力特征值

26、建议为：表3-2-1 层土的地基承载力特征值地层编号岩土名称厚度（m）地基承载力特征值fak(kpa)1耕植土0.36-2粉质粘土2.5-3.01113风化闪长岩3.0-10.03004闪长岩不详10003.3场地地震效应本场地的基本地震烈度为6度。根据国家标准建筑抗震设计规范（GB500112001）的规定，从场地土的性质和波速测试数据判断，属于中软土，场地类别为类，对建筑抗震一般地段可进行建筑。3.4 环境工程地质评价（1）*县富池铜矿尾矿库位于*县*，尾矿库的建设不会对周围地质环境造成严重的影响。（2）拟建整改尾矿库工程规模小,不可能给区域工程地质环境造成较大程度的破坏。3.5地质结论和

27、建议（1）场地岩土条件和地下水条件比较简单，岩土层地下水的渗透性较均匀,量不大； 地下水对砼不具腐蚀性。（2）场区范围内没有活动性地震带通过，无滑坡、崩塌、泥石流采空区等不良地质现象，属区域稳定地块内部，场地位于基本地震烈度六度区,一般不存在地震危害尾矿库的稳定性问题。当不被重大地质空害破坏时，在正确设计、施工和使用的前提下不会出现地基整体稳定的问题。4 尾矿库库容及尾矿库的等别4.1尾矿库基本情况*县*尾矿库选厂生产规模为*万t/a，产生尾矿*万t/a。选矿尾矿浆采用库区专用尾矿排渠直接用将尾矿浆输送到尾矿库。尾矿主要特性见下表。表4-1-1 尾矿主要特性表序号名 称单位数值备注1尾矿量t/

28、d1462尾矿真比重3.13尾矿堆积容重t/m31.64年尾矿量万t*5年尾矿体积万m31.846尾矿浓度%157尾矿流量立升/秒1.657尾矿平均粒径mm0.0538尾水量m3/d19.84.2尾矿库库容计算4.2.1尾矿库服务年限*县*尾矿库业已形成，征地手续已办，尾矿坝受地形限制。考虑现状尾矿坝最大坝顶高程已达到*m，该选厂尾矿库目前面积约为*万m2，根据库区的地形特点和筑坝的边坡计算，总库容*万m3，有效库容*万m3，该选厂年产尾矿量*万t。设计尾矿库服务年限为30年。4.2.2尾矿库各库容计算*县*生产规模*万t/a，年产尾矿*万t/a。有效库容的计算以此为基本数据。（1）有效库容式

29、中：W选厂年排尾矿量， W =*万t/年 N设计服务年限，N=30 d尾矿平均堆积干容重，d =1.6t/m3 。根据现状实测现状图、尾矿库所占面积以及所在区域的地形资料分析，确定尾矿库各不同高程的平面面积，最后确定尾矿坝最终坝顶高程初步定在27.4m（黄海高程系，下同），坝脚高程23.4m，坝面宽为2.0m。根据现场条件，尾矿库周围有小山丘，粘土储量丰富，取土、运输等方面方便，设计采用粘土碾压填筑而成，上游边坡为1:*，下游边坡1:2.0。在1/1000实测图上标出尾矿坝位置，然后量出尾矿坝以内各等高线和相应坝高所围面积，以相邻两等高线面积平均值乘以高距即得二等高线之间的容积，将各层容积累加即得不同坝高及最终坝高程时的总库容，具体见尾矿库水位库容曲线表。表4-2-1 尾矿库水位库容曲线计算表高程（m）面积(m2)累计库容(m3)23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5