尾矿库初步设计.docx

1、尾矿库初步设计第一章 总 论1.1 项目概况新疆福海县*有限公司成立于2010年9月，是一家股份制有限公司。公司经营范围为铁矿石、铁精粉的加工及销售。已建选矿厂规模为年产10万吨铁精粉，年处理原矿30万吨。原矿品位32%，铁精矿品为65%，为低硫、低磷优质铁精矿。2013年8月委托我公司进行福海县*有限公司选矿厂尾矿库设计工作。1.2 地理交通位置新疆福海县*有限公司选矿厂距阿勒泰市约90Km，自阿勒泰至红山嘴方向，可直达厂区，行政区划隶属阿勒泰地区福海县境内管辖,交通便利（见交通位置图）。交通位置图1.3 建设条件1.3.1 气象条件福海县地处亚欧大陆中心，属大陆性中温气候区，春季冷暖变幅大

2、，夏季短促，冬季严寒且漫长。降水较少，蒸发强烈，春、冬季大风较多，无霜期短，积雪覆盖时长达5个月之久。极端最高气温41，极端最低气温-42.7，年平均降水量121毫米，年蒸发量为1844.4毫米以上，年平均相对湿度在50%-70%。1.3.2 地形、地貌场区属低山-丘陵地貌，地形切割不强，相对高差一般在40米左右，山势起伏不大，因此选择三面围坝尾矿库，整个勘察区内地形为东高西低。1.3.3 供电、供水条件项目区用电依赖当地现有的供电系统，10KV供电线路距本区域10公里,需架设输变电设备，通过“T”型接入降压后向本项目供电，可满足现有项目用电。在厂址西侧有一条小河流，可满足项目建成后用水需要。

3、1.4 设计依据1.4.1 规范规程1、选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ 1-90）；2、尾矿库安全监督管理规定（2011第38号令）；3、尾矿库安全技术规程（AQ 2006-2005）；4、碾压式土石坝设计规范（SL 274-2001）；5、土工合成材料应用技术规范（GB 50290-98）；6、碾压式土石坝施工规范(DL/T5129-2010)；7、水工建筑物抗震设计规范(SL 203-97)；8、建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）；9、水工混凝土结构设计规范（SL/T 191-96）；10、中华人民共和国消防法（2009.05.01）；11、交流电气装置的接地（DL/T 621

4、-1997）；12、消防安全标志设置要求（GB 15630-1995）；13、建筑设计防火规范（GB50016-2006）。1.4.2 基础资料1、新疆福海县*有限公司选矿厂尾矿库1:1000地形图；2、新疆福海县*有限公司年处理10万吨铁精粉选矿厂建设项目可行性研究报告兵团建工设计研究院 2011.4；3、新疆福海县*有限公司尾矿坝岩土工程勘察报告新疆天地源工程勘察设计研究院(有限公司) 2013.7。1.4.3 设计基本原则1、贯彻执行国家安全生产监督管理总局令第38号尾矿库安全监督管理规定，确保尾矿安全运行。2、在满足企业生产需要条件下，积极稳妥地采用可靠技术，以减少工程量，降低投资，缩

5、短工期，方便生产和管理。3、贯彻执行中华人民共和国环境保护法在生产工艺中消除污染，保护环境。4、充分利用荒地和贫瘠土地，不占、少占和缓占农田，减少动力消耗，尽可能考虑造地还田的原则。1.5 建设规模1.5.1 工作制度选矿厂工作制度每年330d，每天3班，每班8小时。1.5.2 尾矿规模设计选矿厂生产能力30104t/a，日处理原矿909.09t/d。生产服务期为20年。选矿厂年产尾矿20104t/a，日排出尾矿量606.06t/d。1.6 设计方案1.6.1 尾矿库尾矿库库型为山坡型，等别为五等库。防洪标准：设计频率P=2%，重现期50年一遇。尾矿库总库容99.79104m3，设计服务期为5

6、.0年，暂不能满足选矿厂生产要求。1.6.2 尾矿坝尾矿坝为不透水土石坝，筑坝材料为清基废料和库区周边砂石料，坝顶标高为989.0m，坝顶宽度4m，最大坝高24m，坝轴线总长598.54m，上、下游边坡比均为1：2.0。1.6.3 尾矿库排洪设施本工程尾矿库为五等库，尾矿坝一次堆筑，最大坝高24m。防洪标准：设计频率P=2%，重现期50年一遇。尾矿库内汇水面积0.12km2，尾矿库调洪库容22195.6m，可以容纳一日最大洪水总量1656m，采用库内浮船泵站排水。库外采用拦洪坝加截洪渠方式排洪。尾矿库排洪设施采用浮船式排洪泵站，兼做回水泵站。排洪泵选用两台型号SLS65-250（I）单级离心立

7、式离心泵，额定参数：Q=65m3/h，H=72m，N=22kw，一开一备。排洪泵兼做回水泵，雨季排洪泵将在25.5个小时内将尾矿库的洪水排向选矿厂高位水池重复使用。可以满足库内排泄降雨量的要求。尾矿库修建处为独立的山沟，没有地表来水量，雨季洪水来源仅由暴雨造成。库外1.4km2 汇水面积产生的洪水通过泄洪渠排出，其洪峰流量Q2%=3.32m3/s，泄洪渠泄流量为19.75m3/s。泄洪能力大于Q2%，雨季洪水可以全部通过排洪系统排出库外。1.6.4 尾矿输送尾矿输送采用压力输送方式，尾矿浆排放浓度为33%。尾矿输送主管：采用DN100钢骨架复合管。尾矿输送支管：坝上放矿管采用DN100高密度聚

8、乙烯（HDPE）管。尾矿输送管采用复合硅酸盐保温，厚度=30mm。尾矿浆采取坝顶分散均匀排放。1.6.5 尾矿库回水利用库内澄清水的回取，采用浮船式泵站。回水泵型号SLS65-250（I）单级离心立式离心泵，额定参数：Q=65m3/h，H=72m，N=22kw，一开一备。回水管用的DN125无缝钢管两条（一备一用），管线全长621m。管路沿尾矿库北侧向高位水池铺设，尾矿澄清水经回水管线送至选厂高位水池重复利用。1.6.6 工程特性表工程特性表见表1-1。 工 程 特 性 表 表 1-1 名称单位数量备注水文和库容库区内汇水面积km20.12P=2%洪峰流量m3/s0.268P=2%洪水总量m3

9、1656防洪标准重现期a50总库容104m399.79服务年限年5尾矿坝初期坝形式土石坝地基特性砂岩尾矿坝坝顶高程m989.0尾矿坝最大坝高m24尾矿坝正常蓄水位m987.8尾矿坝最高洪水位m988.0抗震设防烈度度6尾矿坝坝顶长度m598.54尾砂输送形式压力输送尾矿输送管线长度m882m/条DN100钢骨架复合管回水系统形式浮船式泵站回水率%70回水管线长度m621mDN125无缝钢管回水泵台2SLS65-250（I）单级离心立式离心泵第二章 工程地质本工程尾矿库岩土工程勘察结果依据2013年7月新疆天地源工程勘察设计研究院有限公司提交的新疆福海县*有限公司尾矿坝岩土工程勘察报告以下简称岩

10、土工程勘察。2.1 场地工程地质条件2.1.1 地形与地貌拟建场区属低山-丘陵地貌，地形切割不强，相对高差一般在40米左右，山势起伏不大，因此选择三面围坝尾矿库，整个勘察区内地形为东高西低。2.1.2 岩土特性描述根据钻孔及探井揭露，在勘探最大深度20m范围内，揭露拟建场区地层岩性自上而下依次为冲填土、强风化砂岩：冲填土：灰黄色，松散，稍湿，主要成分为砾石，夹有角砾，角砾含量小于30%，该层厚度在1.48.3m，上部含有植物根系。强风化砂岩：青灰色，风化成碎块状、碎屑状，砂质结构，层状构造，上部呈强风化状态，最大可见厚度12.4m，往下风化程度逐步减弱，场地内均有分布。中风化砂岩：青灰色，风化

11、成碎块状、碎屑状，砂质结构，层状构造，上部呈强风化状态，最大可见厚度12.4m，往下风化程度逐步减弱，场地内均有分布，该层未揭穿。2.1.3 地下水勘察期间，勘探最大深度范围内，各钻孔均未揭露地下水。根据矿区水文地质资料显示，拟建场区地下水属基岩裂隙水，地下水水位大于20米，地下水对本工程无影响。2.1.4 不良地质作用根据勘察及区域地质资料反映，拟建场区及周边300米范围内无活动断裂穿越，并未有如泥石流、岩熔、崩塌等其它不良地质作用。2.2 地基土岩土性能指标、评价2.2.1 地基土主要特征及工程性能根据地层岩性特征、室内测试成果和当地已有建筑经验，综合确定承载力特征值为：强风化砂岩 承载力

12、特征值 fak=400Pa 变形模量 E040MP 内摩擦角 =45中风化砂岩 承载力特征值 fak=600Pa 变形模量 E040MP 内摩擦角 =452.2.2 地基土对建筑材料腐蚀性评价依据岩土工程勘察规范（GB500212001）【2009版】,拟建场区环境类别属类，该地基土 PH值在7.77.9之间，易溶盐总含量在0.516%0.517%mg/kg之间，属硫酸盐渍土。土样中SO42-含量分别为24302440mg/kg，故地基土对混凝土结构具有弱腐蚀性；土中Cl-含量为660860mg/kg，故地基土对混凝土中的钢筋中等腐蚀性。综上所述，地基土对建筑材料腐蚀性综合评价为具有弱腐蚀性。

13、2.3 场地类别及场地地震效应评价按中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）划分，该地区地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第二组，特征周期0.40s，相对应的抗震设防烈度为6度。本次勘察未实测地层波速，根据拟建场区区域地质资料，依据场区地层特点及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）划分，场地土类型为中硬土，拟建场区场地类别为类。另据区域地质资料显示，拟建场区无活动断裂带，场地不发生地震液化及其它不良地质作用，该场地为可进行建设的一般场地。2.4 筑坝场地及基础建议2.4.1 场地、地基稳定性评价根据拟建场区岩土体的特征及原

14、位测试成果，对各类岩土体综合评价如下： 层冲填土:该层组成成分较复杂，工程力学性质较差，不能做为天然持力层，应挖除。层强风化砂岩:该层场地均有分布，工程力学性质好，可作为拟建坝址的天然持力层。2.4.2 地基稳定性评价从坝体的布置上，坝体将直接置于层强风化砂岩层上，岩层岩性单一，不构成坝基滑移的边界条件，因此坝基是稳定的。2.4.3 基础开挖建议根据场地岩土工程条件和附近的成功经验，基坑开挖应采用放坡开挖，其允许边坡值按有关规范规定选用。当放坡条件不具备时，应采取一定的支护措施。2.5 结论与建议1、据本次勘察，拟建场地内未发现不良工程地质现象，场地和地基土相对是稳定的，可做建筑场地。2、在勘

15、探深度15米范围内，层强风化砂岩及层中风化砂岩可作为基础持力层，地基基础方案建议采用天然地基。3、场地内地基土承载力特征值可采用2.2.1中建议值。4、勘察期间，各勘探点在勘探深度范围内均未遇见地下水，根据矿区水文地质资料显示，地下水水位大于20米，可不考虑地下水对坝基的影响。5、岩土体对尾矿坝建筑材料腐蚀性综合评价为具有弱腐蚀性。基础设计施工可按照相应的有关规范工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-2008）执行。6、按中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）划分，该地区地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第二组，特征周期0.4

16、0s，相对应的抗震设防烈度为6度。场地土类型为中硬土，拟建场区场地类别为类。7、据区域地质资料显示，无活动断裂，无不良地质作用，综合判定拟建场地为抗震一般地段。8、本地区标准冻结深度为2.0米。2.6 对岩土工程勘察报告的评述根据水利水电工程地质勘察规范、尾矿堆积坝工程地质勘察规程要求以及设计深度需要，新疆天地源工程勘察设计研究院有限公司提交的岩土工程勘察报告进行评述。本工程地处地震区，工程区无不良地质现象，场地和地基稳定，适宜进行本工程的建设。该报告中对工程地质性质、地层、地震、地下水对本工程的影响，基本满足设计需求。根据岩土工程勘察报告提出的结论和建议，本次设计按照以下原则进行。1、设计抗

17、震设防烈度为6度，地震加速度值为0.05g。2、尾矿库设计中可不考虑地下水对本工程的影响。3、尾矿坝筑坝材料采用土石料。4、确定将筑坝基础选在冲填土以下的强风化砂岩及中风化砂岩上，作为天然基础持力层。施工前对筑坝材料进行击实试验，以确定碾压参数。 第三章 尾矿库3.1 选矿及尾矿指标3.1.1 选厂工艺流程破碎工艺为三段破碎、一段闭路筛分，入筛分前抛废，细碎前预留二次抛废作业，筛分作业共三个产品，即筛下物（-13mm）入选，筛上物（+40mm）返回细碎，中间粒级（13mm-40mm）作为入炉块矿堆存。磨选工艺主要用于处理干抛、筛分后产生的磁铁矿沫（13mm）。磨选流程为二段闭路磨矿，阶段磨选，

18、一段磨矿一段分级一段磁选二段磨矿二段分级二段磁选三段磁选过滤，磁选尾矿浓缩后经过底流泵至工业废弃物堆存库，经过旋流器浓缩后沉砂入工业废弃物堆存库，溢流自流回选厂，再经浓缩后底流泵至压滤车间。铁精矿经过滤机过滤后露天堆放。筛分作业中1040mm粒级作为成品块矿单独存放，干选废石运至工业园区工业废弃物堆存。3.1.2 尾矿主要指标选厂规模：30104t/a，909.09t/d尾矿量：20104t/a，606.06t/d尾矿比重：2.65t/m3尾矿干容重：1.5t/m3尾矿排放浓度：33%选厂工作制度：330天/年，三班生产尾矿浆水固比：1:3.0尾矿粒度组成：-200目占43.33%选厂服务年限

19、：20年3.2 尾矿库库址选择3.2.1 库址选择的原则选择尾矿库是综合考虑下列原则：1、不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区上游；2、不宜位于大型居民区及厂区最大频率风向的上风侧；3、不迁或少迁村庄；4、不宜位于全国和省重点保护名胜古迹的上游；5、不宜位于有开采价值的矿床上面；6、避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；7、筑坝工程量小、生产管理方便；8、汇水面积小、有足够的库容库长。3.2.2 库址的选择尾矿库库址的选择应综合考虑地形、汇水面积、与选厂的距离、尾矿库周边环境影响及技术经济等因素。建设单位有关人员和设计组成员赴现场踏勘，对新疆福海县*有限公司选矿厂尾矿库库址进行

20、了比选。最终和建设单位讨论确定尾矿库库址位于选矿厂西侧原尾矿库址，设计确定新建尾矿坝位于原坝体下游。选定尾矿库址位于选矿厂西侧，地形呈浅V型，山势起伏不大，相对高差5m左右，地势东高西低，东侧为一狭长沟谷，尾矿库区汇水面积为0.12k，库外汇水面积为1.4k，选厂和生活区位于尾矿库东北侧，距离尾矿坝轴线300m处有一条矿区道路，尾矿坝轴线下游500m处为当地的畜牧养护站。尾矿库三面筑坝，形成的总库容约99.79万m3，尾矿库服务年限为5.0年。优点：1、可利用已有尾矿库设施，避免重复投资。2、尾矿库距离选矿厂较近，尾矿输送采用压力输送，输送距离380m。3、尾矿库距离选厂较近，方便管理。缺点：

21、1、尾矿库库容量小，不满足选矿厂20年的生产需要。2、尾矿坝最大高度为24m，坝轴线598.54m，一次性筑坝土方量较大。3、尾矿坝下游有条砂砾石道路，尾矿坝轴线距离该路最短距离为300.0m。3.2.3 尾矿库安全对周边环境的影响本工程尾矿库库型为山坡型，尾矿坝最大坝高24m，选矿工艺为磁选，选矿过程中不添加选矿药剂，尾水中不含选矿药剂残余成分。根据岩土工程勘察报告，尾矿库所在区域可不考虑地下水，微量渗透尾矿水不会对地下水和下游造成影响。为提高坝体的安全度，确保下游环境安全，本次设计采取如下措施：1、采用坝前均匀排矿，形成最小干滩长度40m，有效保护尾矿坝不受尾矿水冲刷，减小坝体渗漏量；2、

22、严格按规范要求设置排洪系统，充分发挥排水系统的泄流能力，有效降低雨季库内水位，确保坝体安全；4、设计要求企业，委托具有相应资质的施工、监理和安全评价公司，做好尾矿库建设的相应工作，为尾矿库的安全管理打下坚实的基础；5、设置安全可靠的通讯设施、设备，确保现场人员及管理人员及时获取信息；6、组建尾矿坝事故抢险队伍，编制尾矿坝事故应急预案，尾矿库企业应建立应急救援组织；7、设置上坝道路为安全管理提供交通条件；8、制定尾矿坝安全管理机构和定期检查制度；9、负责尾矿库安全的企业领导应取得培训合格证；10、负责尾矿坝的岗位工人和其它特殊岗位工人应取得安全上岗合格证；11、企业应取得尾矿库安全生产许可证；1

23、2、尾矿库相关设备、工作人员、管理人员配备齐全，安全投资到位；13、企业应按设计的要求严格管理，确保防尾矿库排洪安全，并针对尾矿库排洪安全内容编制事故应急预案；14、及时掌握雨情、震情，为安全管理提供信息；15、尾矿库的建设一定程度上破坏了库区周边的生态地貌，应通过植树绿化等措施改善库区周围的生态环境；16、按规定设置坝体安全监测设施，通过定期观测，积累数据，为尾矿库安全管理提供科学依据；17、严禁利用尾矿库蓄水，严防洪水漫顶，造成垮坝事故；18、尾矿库严禁擅自加高和延期使用；19、企业应对选矿厂全体员工进行安全教育，防止尾矿库淹溺等安全事故发生；20、尾矿库周边设置警示牌和铁丝网围栏，防止非

24、工作人员进入。综上所述，企业应按设计施工，按设计要求严格管理，减小尾矿库事故发生的可能性，及早发现事故隐患，及时消除隐患，确保企业职工安全，确保尾矿库周边居民和财产安全。3.3 尾矿库库容计算依据选厂提供的1:1000地形图计算尾矿库库容，计算结果详见尾矿库库容计算表3-3及库容曲线图。 尾矿库库容计算表 表33高程面积平均面积高差库容累计库容966228.055309671329.195778.6251778.625778.6259683031.2252180.2112180.212958.8359694162.8673597.04613597.04596555.88089705470.18

25、44816.52514816.525311372.4069716707.7656088.97416088.974417461.389727956.6727332.21817332.218424793.5999738709.1568332.91418332.913933126.5139749113.0748911.11518911.114842037.62797511423.0610268.07110268.06752305.69497623312.3217367.69117367.68969673.38397729097.4826204.9126204.89995878.28297835909

26、.2232503.35132503.35.6397942115.3139012.26139012.264.998048143.7445129.52145129.524.4298157313.6852728.71152728.711.1398264976.9561145.32161145.316.4598376333.470655.18170655.176.6298485974.7281154.06181154.061.6898596968.9891471.85191471.852.5498698986.4397977.7197977.704.24987.61.01.25988.1.91.85.

27、1989.3.21.2.313.4 尾矿库等级及防洪标准3.4.1 确定尾矿库工程等别根据中华人民共和国行业标准选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ1-90的规定，由已知的坝高及其相应的库容查表3-3确定工程等别。本工程主要建筑物为尾矿坝。尾矿坝最大坝高24m，总库容为99.79104m3，根据坝高和库容查表3-4。确定该尾矿库等别为五等，主要构筑物级别为5级。 尾 矿 库 等 别 表 3-4尾矿库等别全库容V(104m3)坝高H(m)一二等库具备提高等别条件者二V10000H100三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H303.4.2 确定洪水重现期根据中华人民共和

28、国行业标准选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ1-90的规定，由已确定的建筑物等别查表3-5可确定尾矿库建筑物的防洪标准。根据本工程尾矿库为五等，则确定其防洪标准初期和中后期统一为：频率P=2%，重现期50年一遇。 尾 矿 库 防 洪 标 准 表3-5等 别一二三四五重现期(a)初期100-20050-10030-5020-30中后期1000-2000500-1000200-500100-20050-1003.5 尾矿库洪水计算 3.5.1 尾矿库洪水计算根据已确定尾矿库等别以及防洪标准进行尾矿库洪水计算。由于本工程缺乏当地水文资料，因此设计参照与本工程相邻地区水文资料以及尾矿工程、选厂尾矿设施设计规

29、范进行尾矿库洪水推算。根据新疆年最大24小时点雨量均值等值线图查得福海县24小时最大点雨量=10mm，Cv=0.6，Cs=3.5Cv。尾矿库内汇水面积为0.12km2，库外汇水面积为1.4km2。洪水计算采用推理公式的修正简式进行计算（计算过程略），计算结果见表3-6。 洪峰流量、洪水总量计算表 表3-6 区域尾矿等别重现期(a)设计频率(%)洪水总量（m3）洪峰流量（m3/s）库内（0.12k）550216560.268库外（1.4 k）502224003.323.5.2 尾矿库调洪库容计算1、尾矿沉积滩平均坡度计算尾矿沉积滩平均坡度按照以下公式计算： 式中： i尾砂冲积坡度； d50尾砂中值粒径，暂定0.0310-3m； C矿浆固体重量比，33