矿业有限公司尾矿库加固改造工程方案设计.doc

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1、会理县秀水河矿业有限公司尾矿库加固工程方案设计 1 慨述1.1 项目背景1.1.1项目名称会理县秀水河矿业有限公司尾矿库加固改造工程方案设计1.1.2项目慨况会理县秀水河矿业有限公司尾矿库位于会理县鹿厂区矮郎乡车林村三组的漂水崖,北距会理县城59km,南至攀枝花市58km。该尾矿库所在地地处中高山区，海拔20002700m，库区四面环山，山体浑厚，多为圆顶形，长坦山脊，地形坡度3040，库区左岸最高高程为2100m，右岸最高高程为2165m。溪沟两侧边坡陡峭，边坡处于自然稳定状态。该选厂的尾矿工艺资料：设计年尾矿排放量：67.2万t/a； 选厂年生产天数：300d；每天生产小时：24h（每天3

2、班）； 磨矿细度-200目占75%80%； 尾矿产率：67.8%； 矿浆量：133.17m3/h； 尾矿平均堆积干重度：1.54t/m3； 尾矿排放浓度45；中国冶金建设集团成都勘察研究总院进行了尾矿库岩土工程勘察，该单位在2005年7月提供了会理县秀水河铁矿尾矿库岩土工程勘察报告，攀钢集团矿业公司设计研究院于2006年3月提交了会理县秀水河铁矿改扩建工程尾矿库施工图设计。尾矿库工程施工单位为二十三冶集团矿业工程有限公司，于2007年11月完工，2008年3月尾矿库投入了使用，目前已堆存至2025 m，其子坝未按设计要求施工，未设置排渗系统，子坝高度为2.5 m，目前已完成两级子坝施工。 会理

3、县秀水河矿业有限公司选厂设计年处理原矿100万t，其尾矿年产量为67.8万t，约39.53万m3。尾矿库设计总坝高88.1m(初期坝高33.1m、堆积坝高55m)，全库容366.186万m3，有效库容311.258万m3，可堆存选矿厂7.87年的尾矿排放量。其尾矿库的等别为三等库。1.1.3项目原设计慨况初期坝采用碾压土石混合坝，土石比7：3，坝高为33.1m，坝底和坝顶标高分别为1986.9m和2020.0m，沿坝轴线方向坝体底长约25m，顶长为124m，在标高1998.00m、2009.00m处设置2m宽的马道，顶宽3.0m，下游坝坡分为三段坡比分别为1：2.5、1：2.8、1：3，上游坝

4、坡坡比为1：2. 50。排渗棱体下游坡比为1：1.50,上游坝坡坡比为1：2. 50。在坝底设置2m厚的堆石排渗褥垫层，上游坝坡设置土工布反滤层，并用干砌片石护坡，下游坝坡标高1990.00m以上采用草皮护坡。后期堆积坝采用上游法尾砂堆筑，先用粗尾矿筑子坝，每级尾矿砂子坝高度为2.5m。每级尾矿堆积子坝下游坡比为1：3.0,子坝上游坡坡比为1:1.5,堆积坝下游坡总坡比为1:4.2。,下游坡面外覆1m厚的覆土护坡，子坝共22级,在尾矿堆积坝下游坡面的每2级子坝间留3m宽的马道，子坝填筑必须采用碾压法施工，下游坡面外覆粘性土,土料不能从坝肩采取,而应尽量取自库内,覆土要压实。尾矿堆积坝高度为55

5、m,最终坝体标高到2076m(考虑1m的安全超高)时闭库。最终坝轴线的位置: 左岸为X=2941962.343,Y=34505360.032；右岸为X=2941695.419,Y=3450591.432。堆积坝的整个使用过程中的最小干滩长度均大于70m。设计尾矿库洪水标准采用200年一遇，其最大洪峰流量48.11m3/s。设计采用排水斜槽排洪管系统，一次性排出洪水，不考虑尾矿库调洪。排洪涵洞为现浇钢筋结构,底面坡度为50、30和70，总长为890m，最大埋深为68.72m。涵管采用矩形+城门拱的断面形式，矩形断面为2m2m，溢流斜槽（在不同的高程建3条）采用1.5m2.0矩形断面，底板坡降均为

6、0.4964。设计渗流控制方案中采用纵横向排渗软式透水管加渡锌集水钢管的型式设置水平排渗系统。排渗系统设置在每2层尾矿子坝下，共11层，渗软式透水管采用的规格型号为FH200-JC 937-2004，纵向一道，横向三道，间距20m，集水管采用热轧无缝钢管、外径200，壁厚为4.5，总长度为110m。排渗系统必须保证1%的铺设坡度，先用小卵石填筑，再在其上铺设透水管。1.1.4项目提出的原因 尾矿库在投入使用后，在2008年8月30日攀枝花地震后，会理县秀水河矿业有限公司安全管理部门在对尾矿库进行震后安全检查时发现排洪涵洞顶部有横向裂缝，局部地方出现了掉灰、露筋等现象；同时由于在堆筑子坝时未按设

7、计要求施工，出现了坝体浸润线升高，坝前干滩形成较差的状况。为保证尾矿库的安全运行，会理县秀水河矿业有限公司尾托我院对排洪涵洞进行加固方案设计和堆积坝堆积工艺设计。1.2 设计依据及基础资料会理县秀水河矿业有限公司出具的设计任务委托书； 会理县秀水河矿业有限公司尾矿库库区1/1000地形图；四川省中小流域暴雨洪水计算手册；1984年选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）；尾矿库安全监督管理规定（国家安全监管总局令第6号）；碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；尾矿设施施工及验收规范（YS5418-95）；混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；给水排水工程管道结构设计规范（GB

8、50332-2002）中国冶金建设集团成都勘察研究总院提供的会理县秀水河铁矿尾矿库岩土工程勘察报告,2005年7月；会理县秀水河矿业有限公司提供的尾矿库原设计资料；选矿厂尾矿成份及选矿厂尾矿量的有关资料；现场搜集的其它资料。1.3 设计内容 根据尾矿库排洪系统的现状情况，对出现裂缝部位进行加固方案设计，并尾矿库库区防洪验算；根据尾矿库使用情况进行尾矿堆积坝工艺设计； 尾矿库坝体渗流分析、渗流控制方案设计；工程投资概算。1.4 设计指导思想及原则 积极贯彻执行国家基本建设方针、政策，严格执行标准、规范和规程，使设计切合实际、技术先进、经济合理、安全实用； 坚持科学态度，重视方案优化，确保工程安全

9、可靠，并尽量降低工程投资及生产成本； 坚持以人为本，重视环保，避免环保项目再产生新的环境污染。不改变原设计的坝高和库容，重点考虑尾矿库的整体安全性。1.5项目建设条件1.5.1地形地质条件1.5.1.1地形地貌尾矿库地处中高山区，海拔20002700m，库区四面环山，山体浑厚，多为圆顶形，长坦山脊，地形坡度3040，库区左岸最高高程为2100m，右岸最高高程为2165m。溪沟两侧边坡陡峭，边坡处于自然稳定状态。1.5.1.2库区水文地质条件尾矿库所在区域属亚热带半干旱气候，具有四季不甚分明，雨旱季分明的特点，年降雨量8001200mm，雨季多在69月，相当于全年降雨量的80%。14月为风季，一

10、般为15级，最大可达8级。最大风速16.0m/s。年平均气温1418，最高气温可达35，最低气温-5，年平均湿度6567%。1.5.1.3场地适宜性评价根据中国冶金建设集团成都勘察研究总院提供的会理县秀水河铁矿尾矿库岩土工程勘察报告，坝址区及库区地层的岩土工程性能及整体稳定性较好，发生滑坡、崩塌、泥石流及渗漏与渗透破坏的可能性小，适宜建筑。1.5.2 供电条件尾矿库用电直接从该选厂低压线路上接引。1.5.3 交通条件矿区已建有简易公路与攀枝花市盐边县九龙乡马脖子路段相连,交通方便。2 方案设计2.1 排洪系统加固方案2.1.1排洪系统现状设计尾矿库洪水标准采用200年一遇，其最大洪峰流量48.

11、11m3/s。设计采用排水斜槽排洪管系统，一次性排出洪水，不考虑尾矿库调洪。排洪涵洞为现浇钢筋混凝土结构,底面坡度为50、30和70，总长为890m，最大埋深为68.72m。涵管采用矩形+城门拱的断面形式，矩形断面为2m2m，溢流斜槽（在不同的高程建3条）采用1.5m2.0矩形断面，底板坡降均为0.4964。原设计排洪涵洞配筋为：城门拱厚105mm，主筋为双层12130，分布筋为双层8150，矩形墙身厚450 mm，主筋为双层16140，分布筋为双层10110。在2008年8月30日攀枝花地震后,经会理县秀水河矿业有限公司安全管理部门检查发现排洪涵洞配的城门拱部位出现了横向裂缝,局部地方露筋、

12、掉灰。2.1.2原因分析经我院工程技术人员对会理县秀水河矿业有限公司尾矿库排洪涵洞的现场检查和参阅设计资料，认为产生裂缝的原因如下：原设计城门拱的厚度不够，同时城门拱同墙身是分开浇筑的，结构形式不理想；施工时对钢筋的保护层控制不严格，现场观察个别地方钢筋的保护层仅几毫米；地震的影响。综合分析后认为主要是城门拱的承载力不够引起的裂缝。2.1.3排洪涵洞加固方案通过对排洪涵洞裂缝的原因分析，本次加固方案考虑重点加强排洪涵洞的承载力，在进行加固方案时不考虑同原有城门拱的协同受力作用，但考虑其原有排洪涵洞的基础能满足使用要求，本次加固的承载力完全满足上部荷重的要求。2.1.3.1排洪涵洞的受力分析（1

13、）竖向土压力分析 根据给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）的规定，作用在拱顶上的竖向土压力的计算公式和取值为：Fsv,knsrsHs式中：Fsv,k竖向土压力（KN/m2）ns竖向土压力系数，本次计算取为1.2rs回填土重力密度(KN/m3)，本次计算取尾矿堆积重力密度为15.4Hs地下构筑物顶板上的覆土高度, 本次计算取尾矿堆积最大高度68.72m 经计算得Fsv,k1269.9 KN/m2（2）侧向土压力分析 根据给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）的规定，作用在排洪涵洞上的侧向土压力的计算公式和取值为：Fep,kKa rsZw式中：Fep,k侧向土

14、压力（KN/m2）Ka主动土压力系数，本次计算取为1/3rs地下水位下回填土重力密度(KN/m3)，本次计算取为10 KN/m3Zw地面至计算截面的覆土高度, 本次计算最大高度70.72m 经计算得顶部截面Fep,k229.06KN/m2底部截面Fep,k235.73KN/m2排洪涵洞受力图如下图:排洪涵洞受力图(3)排洪涵洞的内力计算:对排洪涵洞按闭合框架，拱与墙、墙与底板的连接均视为连续支承，由于管道净宽小于3米，固地基反力按均匀分布计算，进行结构计算后得到排洪涵管的弯矩图如下：弯矩M图2.1.3.2排洪涵洞的配筋计算 跨中为最大弯矩断面，每米宽度上的最大弯矩设计值为109.54KN.m，

15、混凝土的强度等级为C35，钢筋选用HRB400，钢筋保护层厚度为50mm，断面为bh1000300mm，按混凝土结构设计规范（GB50010-2002）的规定进行计算得：As1487.47mm2,选用直径18 HRB400钢筋200(As1526mm2),加固排洪涵管的配筋祥见附图1。2.1.3.3排洪涵洞加固的要求排洪涵洞加固采用C35钢筋混凝土现场架模浇筑，采用矩形+拱的断面型式，加固涵洞侧壁厚为300mm，底板厚为300mm，顶厚为300mm；洞底板纵向坡降同原有涵洞。在施工时必须保证加固涵洞同原有涵洞实现无缝隙连接，若施工后检查有空隙，可采用灌（压）水泥浆的方式进行固结灌浆，以提高加固

16、排洪涵洞的整体性，加固排洪涵洞每隔10m必须设置一道贯通性变形缝(原涵洞变形缝必须设置)，缝宽为30mm，缝间进行止水处理。由于原排水系统的排洪涵洞均存在安全隐患，建议对排洪涵洞全部进行加固。由于排洪系统处于尾矿库浸润线以下，因此，涵洞的混凝土均为普通防水混凝土。其抗渗等级为大于P12级。其粗骨料采用连续级配，最大粒径不大于40mm，含泥量不大于1.0%，泥块含量不大于0.5%；细骨料的含泥量不大于3.0%，泥块含量不大于1.0%；水泥等级不低于42.5级，品种为硅酸盐水泥。混凝土的配合比应通过试验确定，胶凝材料用量不小于390kg/m3，砂（中砂）率为35%45%，水灰比为0.50，灰砂比为

17、1：2。排洪系统的加固必须按设计要求精心选料、精心施工，详细填写工程施工记录、验收记录，并绘制竣工图；在施工的各个阶段必须严格按照相关规定进行现场检测,保证原材料和成品的质量;现场施工和使用中出现问题时，必须及时与设计单位联系，共同研究处理措施。2.1.4排洪系统的排洪能力计算 由于排洪涵洞的加固，使原有断面变小，排洪能力相应降低，所以必须进行排洪能力的校核，以确定排洪系统能否满足要求。2.1.4.1 洪水标准确定本次校核按原设计尾矿库洪水标准采用200年一遇。2.1.4.2最大洪峰流量及洪水总量计算 由于本区域无洪水实测资料，故采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册的资料为依据，采用推理公式法计

18、算最大洪峰流量。 推理公式的基本关系式：Q=0.278iF洪水总量Wp=0.1aHTPF具体计算成果如下：FLJJFm24Cv246Cv61.7472.130.1130.4831.153.8340.41700.46680.38P（%）H24H6n3Sp24QmWp0.5198.8172.040.459129.563.2380.9382.4348.1192.37表中 Qm设计频率最大洪峰流量（m3/s）Wp设计频率24h洪水总量(万m3) 流域汇流时间（h） 洪峰径流系数 产流参数（mm/h）0 当=1时的流域汇流时间（h）Sp设计频率暴雨雨力（mm/h）n3暴雨公式指数H6 、H24设计频率2

19、4h、6h暴雨量P（%）洪水频率Cv6 、Cv24变差系数 M汇流参数F汇流面积L汇流长度J汇流沿L的平均坡度a径流系数HTP历时为T的设计暴雨（mm）2.1.4.3排洪涵洞的过水能力计算排洪涵洞的过水能力由曼宁流量计算公式计算，其公式形式为：流量公式：Q=V流速公式：V=C（RI）1/2 曼宁公式：C= 式中：Q流量（m3/S） 过水断面面积（m2） V流速（m/s） R水力半径（过水断面面积与湿周的比值）（m） I水力坡度 C流速系数（谢才系数） n沟壁粗糙系数（据材料而定）设计排洪管水力坡度为3%、5%、7%，选用最小坡度3%进行校核，过水断面宽为1.4m，高为2.4m(含拱高)， n取

20、0.013，按隧道无压流计算可得，其过流能力为5.96m3/s。当发生200年重现期降雨时，库内排洪管最大需及时排出的洪峰流量为48.11m3/s，大于于其排洪管过流能力5.96m3/s，不能满足原设计采用一次性排出最大洪峰流量的排洪要求。2.1.4.3排洪方案由于排洪管加固后不能满足原设计采用一次性排出最大洪峰流量的排洪要求，故必须采取分洪措施，本方案根据实际地形情况。在尾矿库左侧岸坡设置截洪沟将左侧洪水截出库区，库内采用调洪库容调剂来满足排洪要求。2.1.4.4尾矿库左侧岸坡截洪沟最大洪峰流量计算尾矿库左侧岸坡截洪面积为1.26km2，采用前述最大洪峰流量计算方法：采用四川省中小流域暴雨洪

21、水计算手册的资料为依据，采用推理公式法计算最大洪峰流量。 推理公式的基本关系式：Q=0.278iF，具体计算成果如下：FLJJFm24Cv246Cv61.261.720.1050.4721.0593.6430.42700.46680.38P（%）H24H6n3Sp24Qm0.5198.8172.040.42129.564.670.8793.8733.56计算得200年最大洪峰流量为33.56m3/s，2.1.4.4尾矿库左侧岸坡截洪沟过流能力计算左侧岸坡截洪沟采用（2m+3m）2.5m的梯形断面型式，采用曼宁流量计算公式排洪涵洞的过水能力由曼宁流量计算公式计算，其公式形式为：流量公式：Q=V流

22、速公式：V=C（RI）1/2 曼宁公式：C= 式中：Q流量（m3/S） 过水断面面积（m2） V流速（m/s） R水力半径（过水断面面积与湿周的比值）（m） I水力坡度 C流速系数（谢才系数） n沟壁粗糙系数（据材料而定）按明渠均匀流计算得: (1) 渠道的等值粗糙高度:1.800(mm) 水的运动粘滞系数: 1.01110-6(m2/s) 计算谢才系数公式采用manning公式 渠道底坡I： 0.03 渠道底宽b: 2.000(m) 渠道深度H: 2.500(m) 渠道中水深h0: 2.300(m) 渠道边坡系数m1:0.200 渠道边坡系数m2:0.200 渠道堤顶超高: 0.500(m)

23、 渠道的糙率n: 0.02500 渠道的过水断面面积：5.658(m2) 渠道断面的湿周：6.691(m) 渠道断面的水力半径R：0.846(m) 渠道断面的水面宽：2.920(m) 谢才系数C为：38.89743 渠道流量Q为:35.053(m3/s)(2)验算假定的水流区是否正确。计算渠道流速。 渠道流速V为：6.195(m/s) 计算雷诺数。 雷诺数为：20727104.501 所以，Re*K/(4R)等于：11030.256 假定的水流状态正确。左侧岸坡截洪沟过流能力为35.053 m3/s，大于设计最大洪峰流量33.56m3/s,满足截洪沟的排洪要求。2.1.4.4库区调洪计算尾矿库

24、汇水面积为1.747 km2，减去左岸截洪面积后库区和右岸汇水面积为0.487 km2，采用前述最大洪峰流量计算方法得200年最大洪峰流量为13.46 m3/s，24h洪水总量为31.48万m3。排洪涵洞的最大泄流量5.96 m3/s，即为库区泄流量。24h泄流总量为51.49万m3大于设计24h洪水总量。从地形图上算得在目前2025m标高以上，尾矿库在正常工况时保持150米的干滩长度，在洪水运行时保持70米的干滩长度的情况下，尾矿库的调洪库容为8.1万m3。随着堆积高度的升高,调洪库容将增加,本次调洪计算按最不利情况考虑,仍按2025m的调洪库容考虑。调洪计算结果见下表：尾矿库内调洪计算结果

25、表频率P调洪库容（万m3）一次洪水总量（万m3）排洪涵洞泄流量m3/s0.5%8.131.485.96通过调洪计算，在设计频率产生的洪水通过调洪库容，可以在24小时内从排洪涵洞排出，能够满足尾矿库的排洪要求，以确保整个尾矿库的安全。2.2尾矿堆积坝筑坝方案目前尾矿已堆存至2025 m，其子坝未按设计要求施工，未设置排渗系统，子坝高度为2.5 m，目前已完成两级子坝施工。同时由于该公司选厂的实际生产能力为4000t/d，大于设计尾矿库所选用的生产规模，造成尾矿库堆积上升速度较快，因此在设计尾矿堆积坝时必须考虑尾矿库的排渗以加快尾砂的固结。2.2.1 筑坝方法根据业主在委托我院进行尾矿库加固设计时

26、提供的该选厂的尾矿工艺资料：设计年尾矿排放量：67.2万t/a； 选厂年生产天数：300d；每天生产小时：24h（每天3班）； 磨矿细度-200目占75%80%； 尾矿产率：67.8%； 矿浆量：133.17m3/h； 尾矿平均堆积干重度：1.54t/m3； 尾矿排放浓度45；可以看出由于该选厂为磁选铁矿，尾矿颗粒-200目占75%80%，类似尾矿库尾矿的沉积规律为：粒径大于0.037mm的沉沙质在动水中沉积较快，形成了冲积滩的主要部分；粒径介于0.037mm0.019mm的推移质在动水中沉积较慢，是形成冲积滩的次要部分，是水下沉积坡的主要部分；粒径介于0.019mm0.005mm的流动质在静

27、水中沉积也很慢，为矿泥沉积区的主要部分；粒径小于0.005mm的流动质在静水中也很不容易沉积，形成了水中的悬浮物。从类似尾矿库尾矿的物理力学指标参数和沉积规律看，粗粒尾矿始终沉积于坝前，且渗透性能相对较好、力学强度指标也相对较高，有利于渗流的控制和尾砂的稳定；因此，只要采用坝前均匀放矿，使粗粒级尾矿尽量沉积于坝前，就完全可用坝前的尾矿砂来实施筑坝。本尾矿库的尾矿颗粒较粗，具备了采用上游法筑坝的条件，本设计即采用此方法筑坝，从许多大型尾矿库采用此筑坝法筑坝多年的效果看，此筑坝方式具有了较高的经济性和可操作性。2.2.2尾矿入库和放矿方式选择本尾矿库堆积坝必须采用坝前均匀放矿方式。保持滩面的平整，

28、避免出现侧坡、扇形坡、坝前积水坑和横向水流冲刷坝址。禁止从库侧或库后排矿。2.2.3尾矿堆积坝构造与材料设计由于原设计初期坝采用土石坝采用了良好的排渗措施，就使得初期坝坝体浸润线高度得到了较好的控制和降低，为尾矿砂的沉积固结创造了良好条件，当尾矿砂堆积至初期坝坝顶时，初期坝的坝前已具备了沉积良好的尾矿沉积干滩。尾矿堆积子坝对整个尾矿堆积坝而言，仅仅是下游坡面的一级级护体，其级数越多，则子坝越矮、投资较少，但施工则越频繁，对运行管理的要求也越高。由于该尾矿库地处不太开阔的沟谷内，库容随堆高增高而增加的量不大，故子坝修筑高度不宜过低。本设计经技术经济比较后确定每级尾矿砂子坝高度为2.5m。尾矿堆积

29、子坝顶宽3m，上游坡比为1：1.5，下游坡坡比为1：3下游坡面外覆0.4m厚的沙质土护坡。子坝共22级（含业主已完成的两级子坝），在尾矿堆积坝下游坡面的每两级子坝间留3m的马道，因此，子坝的总坡比实为1：4.2。子坝的填筑必须采用分层碾压法施工，要求其含水率17%、密实度95%、承载力0.1MPa。下游坡面外覆覆土为沙质土，土料不能从坝肩采取，而应尽量取自库内，覆土要用人工或机械夯实。尾矿最终堆积标高为2076m，到最终坝体标高时闭库。在子坝填筑和运行期间，坝体随时要保持至少0.7m的安全超高。业主完成的两级子坝必须重新对坡面进行处理，使其满足安全要求。业主完成的两级子坝的下游坡面必须按设计的

30、坡度进行修整并夯实，并用级配块石对坡面进行压坡，厚度为1.5m，在堆筑第三级子坝前必须对第二级子坝的滩面进行抛石碾压，滩面的承载力0.1Mpa时方能进行第三级子坝的堆筑。尾矿库沉积尾矿砂是子坝的坝基，也是整个尾矿堆积坝的一部分，筑坝前应在坝基处对沉积的粗粒尾矿砂进行夯实，以增加尾矿砂的密实度，并确认坝前沉积的尾矿砂是粗、中粒沙并有足够的干滩长度及坝基尾矿砂是非饱和的方可筑坝。若不能达到上述条件，则必须对坝基进行处理，处理措施应当根据尾矿砂沉积特性、筑坝高度、地震烈度等结合施工条件决定，可采用填块石碾压加固、铺设加筋布、排水沙井、碎石振冲桩等方式处理措施。当尾矿库使用到设计坝高的1/3和2/3高

31、度时，应对尾矿堆积坝进行工程地质勘查和稳定性分析。2.2.4渗流控制方案尾矿砂的渗透系数较小，渗透性能较差，同时由于本尾矿库尾矿堆积上升速度较快,在此情形下，整个尾矿堆积坝坝体中的浸润线位置会比较高，同时，也为了确保整个坝体不会发生渗流、流土和管涌，还必须要进行渗流控制，有效地降低坝体浸润线。本设计渗流控制方案中采用纵横向排渗软式透水管加渡锌集水钢管的型式设置水平排渗系统和由六个砼渗管外包400g/m2土工布组成的立式排渗井（D300）。水平排渗系统第三级子坝开始每两级子坝设置一层,同子坝马道一致，共10层，渗软式透水管采用的规格型号为FH200-JC 937-2004，纵向一道，横向四道，间

32、距20m，集水管采用热轧无缝钢管、外径200，壁厚为4.5，总长度为110m。立式排渗井从第三级子坝开始每两级子坝设置一层，共10层，每层立式排渗井单独为一个系统，互不相连。立式排渗井设置在距相应高程子坝顶内边线30m处，平行子坝轴线均匀布置六个排渗井，井与井间相距15m，井与井之间在渗井底部用FH200软式透水管连接，并按左边3个、右边3个一组，按1%的坡度同水平排渗系统的纵向排渗管连接，由水平排渗系统的集水管排出渗透水，为自流式渗井。排渗井为预制无砂钢筋砼渗管（D300）外包400g/m2土工布，排渗井随堆积坝升高在井外填450mm的粗砂砾石，每层排渗井在高度5m时盖钢筋混凝土盖板使用终了

33、，并按设计位置开始布置下一层渗井。在设置排渗井时必须先挖出深为0.8m、直径1m的圆形小坑并将坑夯实，再于坑内填塞约0.8m厚的沙砾料并夯实，再在其上将渗管放置稳固。井与井之间连接的透水管必须同渗井基础和水平排渗系统同时施工，相互衔接。埋设透水管和导流管前，必须先将尾砂推出形成1：100的坡比并夯实，对于导流管可直接埋设，对于透水管还必须先挖出宽、深皆约为0.8m的圆形小沟并将四周夯实，再于沟内填塞约0.3m厚的沙砾料并夯实，然后置滤水管于沟内沙砾料表面中心，最后再用沙砾料将滤水管掩埋、夯实，直至填满小沟。按照本设计采用尾矿砂构筑子坝时，必须设置排渗系统，否则，尾矿库安全没有保证。同时，为尽可

34、能地保护子坝免受大强度的雨水冲刷，也为了及时排出导流管出水，本设计拟在子坝上修筑11条集水渠，11条集水渠汇水汇集于沿右坝肩布设的截洪沟中而排出库区。排渗设施属隐蔽工程，必须按设计要求精心选料、精心施工，详细填写隐蔽工程施工验收记录，并绘制竣工图；在尾矿库运行期间应加强观测，注意坝体浸润线出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制；当发现坝面局部隆起、塌陷、流土、管涌、渗水量增大或渗水变浑等异常情况时，应立即采取措施处理并加强观测，同时报告企业安全管理部门或当地安全生产监督部门。2.2.4尾矿库最终坝的稳定性计算2.2.4.1渗流分析 坝体渗流分析的目的有：确定坝体浸润线的位置，为坝体稳定

35、分析提供依据；确定坝体和坝基的渗透流量，以估算库水的渗漏损失；确定坝体和坝基渗流逸出区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性，以便采取适当的控制措施。 本工程采用水力学法进行渗流计算，坝基上有透水碎石带情况下的计算公式为：单宽流量 式中：q-单宽流量（m3/d.m）； k-坝体渗透系数（m/d）； H1-上游水位（m）； he-焦点处的高度（m）； L-浸润线的水平投影长度（m）。浸润线方程为 L= 式中：y-浸润线的竖直投影长度（m） 其余符号意义同前式。借助理正渗流分析计算软件，即可求出浸润线的位置、高度、形态及单宽流量。典型剖面的坝体浸润线展布形态如下图所示。浸润线起点x坐标 = 435.

36、500(m)浸润线终点x坐标 = 707.320(m)he = 12.181(m)单位宽度渗流量: = 1.827(m3/d.m)浸润线计算结果:X(m) Y(m)462.073 77.295488.646 72.988515.219 68.409541.792 63.502568.365 58.182594.938 52.324621.511 45.721648.084 37.988674.657 28.209701.230 12.181707.320 0.003浸润线示意图从坝体浸润线展布形态图分析，在采取工程措施进行渗流控制后,尾矿坝的浸润线位置明显降低,在这种情况下，初期坝及子坝不会发

37、生流土和管涌。2.2.4.2尾矿坝稳定性分析（1）计算原理及公式本次尾矿库堆积坝的稳定性分析，采用瑞典条分圆弧滑动法按总应力法公式进行计算。其原理是假定滑动面为圆柱面，并将滑面上的坝体视为刚体，坝坡失稳时，坝体将绕滑弧圆心作旋转运动；当坝体绕圆心的滑动力矩大于抗滑力矩时，坝坡即丧失稳定，反之，坝坡则保持稳定。其计算公式为： 式中： m土石条数；n土石条编号；Gi、tgi、Ci不同土石条在不同状态时的赋值。计算中，坝体自重在对岩土层条分赋重度值时予以考虑；水的影响也是在对岩土层条分赋重度值时考虑，浸润线以上岩土层赋干重度值，浸润线以下岩土层赋饱和重度值，下游水位线以下岩土层赋浮容重值；地震的影响

38、，采用拟静力法，按7度地震烈度设防，基本地震加速度值取为0.10g。（2）力学指标参数的选用根据该尾矿库岩土工程勘察成果和有关规程规范推荐的经验参数，综合确定力学指标参数如下表：计算采用的力学指标参数岩土分类重度（KN/m3）C(KPa)()饱和重度（KN/m3）渗透系数k/(cm.s-1)中风化粘土岩20.028035.221.00210-2坝体砂砾石堆石18.503819.50.23m/s坝体土石料20.25220.821.47.510-5尾中砂18.07.843419.51.510-3尾细砂18.57.843320.31.310-3尾粉砂19.09.83020.03.7510-4尾粉土2

39、0.09.82821.01.2510-4尾粉质粘土19.510.781621.3310-6尾粘土18.03.72819.3210-7（3）尾矿坝稳定性分析结果根据所确定的计算方法、原理、公式、考虑因素及力学指标参数，应用理正稳定性分析软件对最终坝坝体稳定性进行了具体计算。计算结果为：坝体安全系数1.25（正常运行）；1. 23（洪水运行）；1.19 (特殊运行)。坝体稳定计算结果表分析阶段运用情况最危险滑弧面圆心坐标及半径（m）最小安全系数XY半径（R）最终坝正常运行63.531253139991.25洪水运行65.241256132881.23特殊运行64.65115.69118.741.1

40、9正常运行最危险滑裂面示意图洪水运行最危险滑裂面示意图特殊运行最危险滑裂面示意图根据水工土石坝设计规范、尾矿设施设计规范和尾矿库安全技术规程之规定：三级尾矿坝在设置了良好的排渗设施、防渗体和保证足够的干滩长度的前提下，正常运行情况下，其稳定安全系数大于1.20，洪水运行情况下，其稳定安全系数大于1.10，特殊运行情况下，其稳定安全系数大于1.05。因此，整个坝体稳定性满足了规范要求。同时设计要求在初期坝和堆积坝的两岸坝肩均设置截洪沟，以保护坝坡不受洪水冲刷。3 环境保护、安全与工业卫生 本工程为会理县秀水河矿业有限公司尾矿库加固工程，其本身是一个安全环保工程。尾矿库的建设必须符合国家建设项目“

41、三同时”的要求，也是该项目改善安全生产条件和治理环境必须采取的技术措施。3.1环境保护3.1.1设计依据和采用的标准1）环境质量标准环境空气质量标准GB3.95-1996二级；地面水环境质量标准GB3838-2002类；地下水环境质量标准GB/T1484893类。2）污染物排放标准大气污染物综合排放标准GB16297-1996二级；污水综合排放标准GB8978-1996一级；工业企业厂界噪声标准GB12348-90类；一般工业废物贮存、处置场污染控制标准GB18599-2001； 国环字（86）第003号文建设项目环境保护管理办法； 国环字（87）第002号文建设项目环境保护设计规定； 国家环

42、保总局1992年10月防止尾矿污染环境管理规定。3.1.2环境现状尾矿库区周边均为中高山区，海拔20002700m，山体浑厚，多为圆顶形，长坦山脊，地形坡度3040，植被丰茂，自然及生态条件较好。尾矿库区下游无工矿企业、大型水源地，仅有少量零星民居，无重要公路、铁路和其它重要建筑。尾矿库所处区域年降雨量约为800-1200mm，多集中在每年的69月。场地内地下水埋深一般，地下水类型为大气降水补给的孔隙型潜水。3.1.3 建设项目污染源及其治理措施按照国家的有关规定：新建、扩建和改建工程的环境保护必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。尾矿处理过程中对环境的影响主要是生产中尾矿、废水、尾矿坝

43、扬尘对环境的影响。对这些影响，本设计中都采取了相应的防范手段和治理措施，以达到保护环境的目的。3.1.3.1 废水及其治理废水主要为生活废水和尾矿浆，生活废水产量很少，设计中考虑直接排放，不会对环境造成污染；尾矿浆全部排入尾矿库中堆存，库内澄清水返回选矿厂生产复用，不会造成环境污染。3.1.3.2 粉尘及其治理工程实施及运行中粉尘主要是尾矿堆放过程中产生的扬尘。由于尾矿坝周围居民较少，粉尘的影响仅限于尾矿坝附近。对于在尾矿库库区内工作的职工，应加强个体防护，旱季可采取洒水方式抑制扬尘的产生，以减少粉尘对职工健康的影响。尾矿子坝堆筑完成后，应及时对坝坡进行覆土0.4m，减少尘土飞扬，从而减少对环

44、境的污染。3.1.4库区绿化与复垦尾矿库的建设对土地的利用和景观生态有一定的负面影响，但尾矿库在服务期满后采取绿化、复垦措施，可以使其对周围环境的影响降至最低，可使破坏的环境得到一定的补偿，加之该地区不属于风景名胜区，项目建设后可防止尾砂乱堆乱放污染环境。绿化在防止污染、绿色植物能降尘、减噪，、保护和改善环境方面起特殊的作用，它具有较好的调温、调湿、吸收灰尘、净化空气，减弱噪声等功能。本工程主要考虑对尾矿库周围进行绿化，绿化树种以吸声滞尘效果较好的常绿阔叶树为主。为防止水土流失和恢复植被景观，本项目将有计划对库区进行复垦，尾矿库封闭后，应及时进行闭库设计和施工，坡面设纵横向排水沟，使雨水排除库区外，最终库区顶面覆盖自然土0.50.7m，并均