辽阳县XXXX选矿厂尾矿库项目可行性研究报告

1 辽阳县 矿厂尾矿库项目 1 工程概述 目名称 及 建设单位 项目名称：辽阳县 矿厂尾矿库可行性研究报告 建设单位：辽阳县 矿厂 企业性质：民营企业 法人代表：黄河 项目拟建地点：辽阳县寒岭镇黄泥村 理位置及交通 辽阳 县 隶属于辽宁省辽阳市，位于辽东半岛中部， 地处 东经 1223504 1234100，北纬 404219 413632之间 。 东临山城本溪、凤城，南界鞍山、海城，西接辽中、台安，北连灯塔。辽阳县交通四通八达，长大铁路、沈大高速公路纵贯南北，本 辽辽高速公路、辽溪 铁路横跨东西，与大连港、营口鲅鱼圈港、沈阳桃仙国际机场近距直通，地理位置优越，交通便利。 辽阳县 矿厂，位于辽阳县寒岭镇黄泥村西侧 3的山坡上，在寒岭镇南侧 15，厂区门前为从寒岭至弓长岭公路。地理位置优越，交通便利，运输条件较好，以公路运输为主。 项目地理及交通位置图 2 图 理及交通位置图 济概况 辽阳县以冶金业为主体，以轻纺服装、农产品深加工和三行业为重要补充的工业生产体系进一步完备，工业经济总量在全省 44 个县（市）中稳居前10 位。全县铁 精粉、钢坯、普通线材、型材异型材、特钢及有色金属产量分 3 别可达到 210 万吨、 100 万吨、 105 万吨、 80 万吨、 50 万吨和 5 万吨。辽阳县毗邻中国两大钢铁生产基地（鞍山钢铁、本溪钢铁），为发展冶金业提供了广阔的发展空间。 形地貌 该区地貌类型为剥蚀丘陵，微地貌单元为丘间谷地。其中丘陵一般海拔高度在 形最大高差为 形坡度一般在 10 30，丘顶多呈浑圆状，丘坡冲沟较发育，丘麓与丘间谷地缓度相接。 丘间谷地最大宽度约为 纵深长度约为 谷底与谷坡 缓度接触。区内植被繁茂。 候水文 该区属 温带湿润性季风气候 ， 受海洋影响较大，全年气候温和、湿润、四季分明。 年平均气温 夏季极端最高气温为 冬季极端最低气温为 历年平均相对湿度在 右， 年平均降水量在 间 ，多集中于 78 月份， 年平均蒸发量为 季主导风向为南风，冬季主导风向为北风； 年日照时数平均值为 时左右 ，无霜期为 140160 天，最大冻结深度为 尾矿 库所在区域水资源丰富，为 东北 地区 少有的优质水富成地区 ， 全区共有大小河流 86 条，这些河流构成太子河、浑河两大水系，域面积约为 4000内河流多为太子河支流，从北、东、南三面汇入太子河，形成向心水系。 4 库区生产和生活用水约 t/a，均有附近小河沟接引供给。 2 企业简介 辽阳县 矿厂属私营企业，为矿石采、选联合企业。企业组织执行总经理（厂长）负责制，实行厂部工段或班组二级管理，并实行各级经济责任制，贯彻科学管理，提高全员素质。全厂定员暂定为 96 人，其中工人 84人，工程技术及管理人员 12 人（包括销售人员）。 企业产品为铁精粉，年产铁精粉 20 万吨，品位约为 66%。 3 设计依据 家、地方政府和主管部门的有关法律、法规 （ 1）中华人民共和国安全生产法 （ 2002 年 6 月 29 日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过 ） ； （ 2）中华人民共和国矿山安全法（ 1992 年 11 月 7 日中华人民共和国主席令第六十五号公布）； （ 3）中华人民共和国矿山安全法实施条例（ 1976 年 10 月 11 日经国务院批准发布）； （ 4）中华人民共和国矿产资源法（ 1986 年 3 月 19 日第六届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过）； （ 5）关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见安监督协调字200456 号； 5 （ 6）尾矿库安全监督管理规定 （ 2006 年第 6 号令） 要技术规范、规程、标准 （ 1）选矿厂尾矿设施设计规范（ （ 2）碾压式土石坝设计规范（ （ 3）碾压式土石坝施工规范（ 5129 （ 4）水工建筑物抗震设计规范（ （ 5） 水工混凝土结构设计规范 （ 6）水工混凝土施工规范 5144 （ 7）上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规 程 （ 1行 ）； （ 8）选矿安全规程（ （ 9）工业企业设计卫生标准（ （ 10）工作场所有害因素职业接触限值（ （ 11）机械防护安全距离（ 2265 （ 12）矿山电力设计规范（ （ 13）冶金矿业尾矿设施管理规程（冶矿字第 185 （ 14）尾矿设施施工及验收规程（ （ 15）尾矿库安全技术规程（ （ 16）水工混凝土施工规范 5144 （ 17）土工合成材料应用技术规范（ 0290 98）； （ 18）一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准（ 001）。 6 （ 19）中华人民共和国环境保护法 他基础资料 （ 1）可行性研究报告编制委托书； （ 2）矿方提供的尾矿库 区域 1： 10000 地形图； （ 3） 本区地震烈度为 度； （ 4） 选矿厂 工艺资料； （ 5） 辽阳县 矿厂年产 20 万吨铁精矿粉项目可行性研究报告（辽阳市国际工程咨询中心编制）。 计基本原则 （ 1）严格遵循现行有关规范、规程和标准； （ 2） 贯彻“环境保护、造福人民”和“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，满足安全、卫生、环境保护、节能等要求，认真做好资源利用的工作； （ 3）设计力求符合实际，主体工艺设施必保，生产辅助设施配套，本着安全实用，技术可行，经济合理的原则进行； （ 4）严格执行国家环保法，生产安全和工业卫生等规定，务使“三废”排放达到国家标准； （ 5） 积极慎重地采用 符合国情、安全可靠、经济合理的 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； （ 6） 在满足生产要求和确保安全的前提下，充分利用荒地和贫瘠土地， 7 不占、少占和缓占农田，有条件时可考虑造地还田和尾矿库闭库后复田； （ 7）充分回收利用尾矿澄清水，少向下游排放。 计基本工艺资料 （ 1） 选矿厂年处理原矿量 ： 50104 t（ 约 d） ； （ 2） 选矿厂工作制度： 300d/a， 3 班 /d， 8h/班； （ 3） 尾矿产率： 60%； （ 4）尾矿真比重： （ 5） 选矿厂年排尾矿 量 ： 30104 t/a； （ 6） 矿浆浓度： 20%； （ 7） 尾矿平均粒度： 占 70%； （ 8） 选矿工艺 采用二级破碎、二段磁选，循环用水生产工艺，是通过破碎机将铁矿石粗破成小块，再通过圆锥式破碎机破碎成粉末式颗粒状，进入一段球磨机，通过磁选分级后 ，再由传送带送入二段球磨机，进行第二次球磨，是铁矿石充分利用。 具体见选矿技术工艺流程图 8 图 矿技术工艺流程图 4 尾矿库主要设计方案 本次尾矿库设计充分利用现有设施及条件，本着技术可行经济合理的原则，在保证坝体安全的前提下，尽可能延长尾 矿库的服务年限。 址的选择 址选择的 原则 尾矿库库址的选择在很大程度上决定尾矿设施基建和经营费用的大小以及管理工程的繁简程度。依据 选矿厂尾矿设施设计规范（ 和 尾矿库安全技术规程（ 相关条款 规定， 在选择尾矿库时应综合考虑下列原则： （ 1） 不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区的上游； （ 2）不应位于全国和省重点保护名胜古迹的上游； （ 3）应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域； 9 （ 4）不宜位于有开采价值的矿床上面； （ 5）汇水面 积小，有足够的库容和初、中期库长。 （ 6）筑坝工程量小，生产管理方便。 址的选择 经设计人员 和业主 现场实地调查， 对选矿厂附近自然形成的沟谷， 进行对比分析论证，最终确定 尾矿库 拟建选矿厂东侧沟谷， 该沟谷 三面依山坡，一面沟口 ，沟口较窄，沟内开阔 ，沟谷断面呈“ U”字型， 沟谷 纵深长度约为 均宽度约为 内无居民居住，仅 有 23 亩耕 地 ， 沟口 附近 有居民 67 户（ 建设单位拟出资动迁、征地 ）， 沟内无工矿企业，无大型水源地 ，无重要交通设施，仅有乡间小道 。场地 工程地质条件较好， 是比较理想的尾矿 库库址 。 该拟建尾矿库设计总坝高为 坝后波及范围按 80 倍坝高的原则进行预测，即波及范围约为 8040=3200m，在此波及范围内 有村庄和一条县级公路，一旦垮坝将会造成一定的人员和财产损失， 因此，该尾矿库一定严格按照设计要求施工，并在将来的生产过程中 一定要加强管理，严格执行 尾矿库安全监督管理规定 （国家安全生产监督管理总局第 6 号令）。 期坝坝型 初期坝作为尾矿坝的支撑棱体 坝型选择应考虑就地取材、施工方便、节省投资。 初期坝通常选用类型有：透水堆石坝 、土 坝 和风化料筑坝 。 透水堆石坝 ： 有较好的透水性，可 有效 降低尾矿坝的浸润线，加快尾矿固结，利于尾矿坝稳定 ， 而且取材方便， 施工简单， 成本较低 。 10 土坝： 在缺少砂石料地区该坝型造价低、施工方便，但是由于土料的透水性较尾矿差，当尾矿堆积坝达到一定高度时，浸润线往往从堆积坝坡逸出，易造成管涌，导致垮坝事故 。如果选择土坝，则为了保证尾矿库的安全，必须做好土坝的排渗设施以降低尾矿坝的浸润线，这样一方面增加了 投资成本，另一方面也增加了施工难度 。 风化料 筑坝 ： 风化料 是地表岩层风化过程的产物，其耐久性较一般土料差，物理力学性质较不稳 定，而且强度低，受压易破碎 ，透水性很差， 不利于筑坝 。 当 尾矿库附近没有足够的筑坝石料时， 可以 采用库内开采的风化料筑坝，但必须做好排渗设施 。 本设计所选尾矿库 库址 石料丰富， 而且沟口较窄，采用透水堆石坝坝型有利于坝体的稳定， 而且施工工程量小 ，施工方便，成本较低，因此本设计选定透水堆石坝为该尾矿库的初期坝坝型。 容量及服务年限 依据公式： g 式中， V 为所需尾矿库有效库容 ( 3m )； W 为尾矿库设计年限内需贮存的尾矿量 (t )， 当采用上游式尾矿筑坝时，即为选矿厂排出的尾矿量 ； 当采用下游式尾矿筑坝时，则为选矿厂排出的尾矿量扣除筑坝用粗尾砂量；d为尾矿库内的尾矿平均 堆积干容 重 ( 3，由于缺少该资料，本报告依据选矿厂尾矿设施设计规范第 规定， 选定尾矿真比重为 尾矿 平均 堆积干容重为 选厂尾矿 平均 堆积干容重由 d=d（ 来计算 ； g 为尾矿真比重； 为 校正系数 ； d（ 为 尾矿真比重为 应尾矿 平均 堆积 11 干容重 。 经计算，尾矿库库容 计算结果表见表 4 4尾矿库库容计算及服务年限 标高（相对标高） （ m） 面积 （ 相对库容 （ 累计库容 （万 使用年限 （年） 充填系数 有效库容 （万 据选矿厂尾矿设施设计规范（ 尾矿库初期坝应 按贮存半年以上的尾矿量并满足调蓄洪水和尾矿澄清水的要求设计。 依据上述库容计算，该尾矿库初期坝 顶标高（相对标高）为 高 约 为 矿堆积坝 平均坡比 按照 1： 虑 ，当坝高达到 高（相对标高） 时，库容可达 m，考虑利用系数，有效库容为 m，可服务 。 矿库等别 依据 选矿厂尾矿设施设计规范 （ 90） 规定，尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和总坝高分别确定，取其等级高者作为设计等级。当按坝高确定的等级与按库容确定的等级相差二等以 上时，按最高等级降一级；尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等作为尾矿库的设计等级。本尾矿库设计，考虑坝高与库容量二方面条件 ， 按 总 坝高 矿库等别为 四 等库；04矿库等别为 五 等库。综合考虑，本尾矿库等别为 四 等库 。 12 表 4尾矿库等别 等 别 全库容 V（万 坝高 H（ m） 一 二等库具备提高等别条件者 二 三 四 五 V 10000 1000 V 10000 100 V 1000 V 100 H 100 60 H 100 30 H 60 H 30 洪标准 根据选矿厂尾矿设施设计规范（ ， 本次设计尾矿库相应防洪标准（洪水重现期） 为 ：初期 30 50 年 一遇洪水；中期、后期 100 200 年一遇洪水 。该尾矿库汇水面积约 F= 表 4尾矿库防洪标准 尾矿库等别 一 二 三 四 五 洪水重现期 （年） 初期 100 200 50 100 30 50 20 30 中、后期 1000 2000 500 1000 200 500 100 200 50 100 因此，该 尾矿库防洪标准为：初期为 P= 50 年一遇）；中期为 P= 100 年一遇）；后期为 P= 200 年一遇）。 尾矿坝的最小安全超高与最小干滩长度按表 4定。 表 4上游式尾矿坝的最小安全超高与最小滩长 坝的级别 1 2 3 4 5 最小安全超高（ m） 小滩长（ m） 150 100 70 50 40 由上表可以看出该尾矿坝最小安全超高与最小干滩长度分别为 13 水计算及调洪演算 水计算 （ 1）洪水计算参数的确定 依据辽宁省水文手册（ 1998 年版）， 辽阳县 矿厂 尾矿库处于 4水文分区，水文参数如下： 2439 0 . 0 0 . 5 7 5 3 . 51 2 0 . 0 0 . 5 7 5 3 . 5V S VP m m C C CP m m C C C 日； ； ； ； ；616 2 . 9 0 . 5 2 5 3 . 53 2 . 3 0 . 5 0 0 3 . 5V S VP m m C C CP m m C C C ； ； ； ； ；其中，2 4 6 13P P P 、 和分别为年最大 24 小时、 3 日、 6 小时和 1 小时暴雨均值； 。 根据 1： 10000 地形图，该尾矿库库区汇水面积为 均坡降为 30。 （ 2）洪峰流量的计算 依据辽宁省水文手册（ 1998 年版）洪峰流量按下式计算： 0 . 2 7 8 0 . 2 7 8 p p p i F Fp1 n 1 )p 1 p p 2 ： 当 时 = n ； 当 时 = n ；其 中 ；其中： m3/s； 相对于汇流时间 p 的设计面暴雨强度， mm/h； 设计最大时雨量， 种频率的雨量11 P ；P p 面 为一定频率下 p 历时的设计面暴雨量， p 为一 14 定频率下的汇流历时 ，小时； 一定频率下 p 历时暴雨指数； p 为设计洪量径流系数； x、 y 为地区汇流参数； J 为主沟平均坡比，以计；L 为控制地点以上的河流长度； F 为汇水面积， （ 3）洪水总量计算 设计洪水总量按下列公式计算： 面三三三三三 )(24P)24(P)24( 面面三三三 （三三 W 三 P、 W（三 P 和 别为不同频率的设计三日洪量、前锋洪量和主峰洪量（即 24 小时洪量），万 三 （三 P 三 P 面 和 分别为不同频率三日、24 小时设计面暴雨量， F 为汇水面积， （ 4） 洪水过程线的计算 根据辽宁省水文手册当洪水过程线形状系数 于 洪水过程线为以 高，以 洪水过程线的总历时，以 0 为洪水上涨历时的三角形， W 调 P 为洪水过程线的面积。当 于 洪水过程线按水文手册给定的过程线。 洪水过程线形状系数： 式中： 洪峰流量， m3/s； W 为洪水总量，万 T 为主峰洪水历时，东部、区： T=51 小时；西部、区 T=52 小时。 辽阳县 矿厂 尾矿库位于东部 4 区，故主峰洪水历时 T=51 小时。 15 对于该尾矿库，各频率下洪水过程线形状系数为： 1 P P 7 P 则该尾矿库的洪水过程线就是以 最大流量、 W 调 P 为调洪的洪量、 中： 4调 )(T （ 5）洪水计算结果 洪水计算结果见表 4 4图 表 4洪水计算结果表 P(%) 24p(p 三 p(p 6p(p 1p(p 1/6/24P 面 三日 P 面 6P 面 1P 面 16 0 p(ip(mm/h) p a 三 p a 三 p(m3/s) 三 p(万 （ 三 p(万 24p(万 调 p t 4尾矿库洪水过程线 T（ h） Q（ m3/s） T（ h） Q（ m3/s） T（ h） Q（ m3/s） 0510152025303540450 h ）洪峰流量Q（m3/s）图 200 年一遇 设计洪水过程线 洪演算 调洪计算选取最终堆积标高进行调洪计算， 经计算，该尾矿库 在此标高 17 时 调洪库容为 m。 通过上述计算可以看出洪水过程线概化为三角形，排水过程线近似为直线的简单情况，调洪库容和泄洪流量之间的关系可按以下公式计算。 q=1P） 式中： q 所需排水构筑物的泄流量， m3/s； 设计频率的洪峰流量， m3/s； 频率为 P 的一次洪水总 量， 最小调洪库容， 库区调洪后应泄流量为： q= =s。 通过以上计算得知：该尾矿库 200 年一遇最大 24 该尾矿库最小调洪库容 为 矿库库区调洪后排洪构筑物应泄流量为 s。 矿库设计方案 矿初期坝 根据尾矿坝的使用要求以及运行特点，结合坝址工程地质、地形及当地筑坝材料的条件再考虑环保方面的要求，坝型为 透水堆 石坝坝型。 该尾矿库初期坝采用库区 石料堆筑而成，经上述计算，初 期坝高为 大坝长 约为 计坝顶宽为 、下游坡比均为 1： 了防止初期坝发生如管涌、流沙和尾矿泄漏等渗流破坏现象，在初期坝上游坡铺设无纺土工布作为反滤层 ， 土工布搭接处应焊接，并用 凝土将土工 18 布镶入沟底和岸坡；初期坝下游采用干砌块石护坡 （见初期坝断面图 附图。 初期坝总方量约为 矿堆积坝 初期坝坝顶以上采用尾矿继续加高，经上述库容计算，该尾矿库 尾矿堆积坝最终堆积标高（相对标高）为 积高度为 游坡平均坡比为 1： 每 设一平台，平台宽约 尾矿堆积坝断面图 附图 。 为了防止粉尘污染，在初期坝以上，在每年筑坝完成后应在尾矿堆积坝外坡铺 的山皮土，并在其上种植草皮或紫穗槐、沙棘和枸棘子等灌木。为了防止汛期雨水对尾矿堆积坝的冲刷，在尾矿堆积坝外坡每一个平台和坝坡与山体交界处均设置坝面及岸坡排水沟。 矿排放 方式 及注意事项 尾矿排放方式：采用上游法， 多 支管坝前分散放矿。 （ 1）尾矿排放与筑坝，包括岸坡清理、尾矿排放、坝 体堆筑、坝面维护和质量检测等环节，必须严格按设计要求和作业计划精心施工，做好隐蔽工程记录 （ 要有影像资料 ） ； （ 2）尾矿坝滩顶高程必须满足生产、防汛、冬季冰下放矿和回水要求。尾矿坝堆积坡比不得陡于设计规定 ； （ 3）每一期筑坝充填作业之前必须进行岸坡处理，将树木、树根、草皮、 19 废石及其他有害构筑物全部清除。若遇有泉眼、水井、地道或洞穴等，应作妥善处理。清除杂物不得就地堆积，应运到库外。在沉积滩内不得埋有块石、废管件、支架及混凝土管墩等杂物 ； 岸坡清理应作隐蔽工程记录，经主管技术人员检查合格后方可充填筑坝。 （ 4） 上游式筑坝法，应于坝前 分散 均匀放矿，维持坝体均匀上升，不得任意在库后或一侧岸坡放矿（修子坝后移放矿管时除外）。应做到： a）粗粒尾矿沉积于坝前，细粒尾矿排至库内，在沉积滩范围内不允许有大面积矿泥沉积 ； b）坝顶及沉积滩面应均匀平整，沉积滩长度及滩顶最低高程必须满足防洪设计要求； c）矿浆排放不得冲刷初期坝和子坝，严禁矿浆沿子坝内坡趾流动冲刷坝体； d）放矿时应有专人管理，不得离岗。 （ 5）坝体较长时应采用分段交替作业，使坝体均匀上升，应避免滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量集中沉积于某端或某侧。 （ 6）为保 护初期坝上游坡及反滤层免受尾矿浆冲刷，应采用多管小流量的放矿方式，以利尽快形成滩面，并采用导流槽或软管将矿浆引至远离坝顶处排放。 （ 7）冰冻期、事故期或由某种原因确需长期集中放矿时，不得出现影响后续堆积坝体稳定的不利因素。 （ 8）尾矿堆积坝时，不得将细粒尾矿排至尾矿堆积坝前，以免影响尾矿堆积坝的稳定性。 20 （ 9）尾矿滩面及下游坡面上不得有积水坑。 （ 10）坝外坡面维护工作应按设计要求进行，或视具体情况选用以下维护措施： a）坡面修筑人字沟或网状排水沟； b）坡面植草或灌木类植物； c）采用碎石、废石或山坡土覆 盖坝坡。 （ 11）每期子坝堆筑完毕，应进行质量检查，检查记录需经主管技术人员签字后存档备查。主要检查内容： a）子坝剖面尺寸，长度、轴线位置及边坡坡比； b）新筑子坝的坝顶及内坡趾滩面高程、库内水位； c）尾矿筑坝质量。 （ 12）当坝坡出现冲沟时，应以土石及时分层夯实填平，并增设排水沟。 （ 13）坝体出现裂缝，应通过表面观测和挖深坑、槽探，查明裂缝的部位、宽度、长度、深度、错距、走向等，分析裂缝的深度，可选用以下处理措施： a）对于缝深小于 裂缝可采用开挖回填法处理。开挖深度应比裂缝尽头深 挖长度应比缝端扩展约 填土料宜与原土料相同，回填时要求分层夯实。 b）对于较深的裂缝可采用灌浆法处理或上部开挖回填、下部灌浆的方法处理。灌浆的浆液可采用纯粘土浆或粘土水泥浆，浆液浓度为 30 50。 （ 14）坝体出现滑坡，可采取以下处理措施： a）下游坡压后戗加固坝体，后戗宜采用堆石料堆筑； 21 b）放缓坝坡； c）降低坝体浸润线。 （ 15）坝体出现塌坑，应及时查明其成因，进行处理。对于沉陷塌坑，应进行回填夯实处理；对于管涌塌坑，应首先处理管涌后再进行回填。 矿坝稳定性分析 尾 矿堆积坝能否稳定需要通过尾矿堆积坝的稳定性计算确定，由于缺少尾矿堆积坝的工程地质勘察资料，我们采用粒度相近的尾矿坝的勘察资料，并对资料的数据进行适当调整，在尾矿坝坝体稳定计算中的指标选取上，尽量力求接近本尾矿库尾矿的物理力学性质，并适当留有一定的余地。 （ 1）计算原理 1） 渗流计算 浸润线计算对于尾矿坝的抗滑稳定性计算非常重要，在本次稳定性评价中，由于尾矿库尚未投产放矿，在本报告 仅计算洪水运行和特殊运行两种工况下的稳定性。 洪水工况和特殊工况下稳定性计算均采用最高洪水位时设计最小干滩长度 （ 对应计算 浸润线，计算浸润线由二维渗流理论计算获得。 渗流控制方程 渗流计算依据的基本定律是达西 (律，表达式为 ： (式中， q 是断面流速， k 是材料的渗透系数， i 是水力坡降。 对于二维平面稳定渗流，控制方程为 ： 22 0)()( (式中， x， y 方向的渗透系数， H 是总水头。当材料是各向同性时， y；当材料为各向 异性时， 总水头 为： w ， (其中 为水的重度， z 是位置水头。 边界条件 已知水头边界条件： (其中 H 为已知水头值。 不透水边界： 0 (在浸润边界上： 0 (2） 抗滑稳定性计算 尾矿的性态极为复杂，分析条件很少是常规的，然而，由于尾矿坝技术起步较晚，至今并未形成自身的独立分析体系，因此，到目前为止，仍沿用基于极限平衡理论的传统条分法对其进行抗滑稳定性分析。极限平衡法的基本思想是假定一个可能的简单形状的破 坏面，求出沿这个面调动起来的应力状态和可能获得的强度，将此强度与应力相比较，即与沿该面引起破坏所必需的应力相比较，求出极限平衡状态下的安全系数。安全系数 义为使破 23 坏面之上滑体处于静平衡状态，可获得的抗剪强度应当除以（缩小）的系数（倍数）。目前，对于尾矿坝抗滑稳定性评价方法中，以瑞典圆弧法最为常用，下面将其介绍如下： 瑞典圆弧法： 该法假设条块之间的作用力对圆弧形滑动面上的法向应力分布没有影响，则作用于各垂直条块上的力如图 示，其抗滑力与下滑力之比即为安全系数 s i n)(t ans i s)( 式中： i 为第 i 条块； r 为圆弧半径； i 是条块地面中点处孔隙水压力； 条块重量； 作用在条块重心处的水平向地震惯性力， Q/i 为作用在条块重心处的垂向地震惯性力（向下为正）， 不考虑地震影响时，公式中的 Q/i 和 取为零。 图 典圆弧法中垂直条块受力情况示意图 （ 2）荷载组合及安全系数 本次计算是依据选矿厂尾矿设施设计规范 主要采用瑞典圆弧法进行稳定性 计算 ，依据选矿厂尾矿设施设计规范和尾矿库安全技术规程， 24 坝体在各种运行情况下的荷载组合及最小安全系数为： （ 1）正常运行 =正常水位 +坝体自重，当尾矿库为四等库时，瑞典圆弧法最小安全系数为 （ 2）洪水运行 =最高洪水位 +坝体自重，当尾矿库为四等库时，瑞典圆弧法最小安全系数为 （ 3）特殊运行 =最高洪水位 +坝体自重 +地震，当尾矿库为四等库时，瑞典圆弧法最小安全系数为 （ 2）稳定性计算参数选取 尾矿坝抗滑稳定性分析成果的可靠性在很大程度上决定于土的抗剪强度指标的选择。本次稳定性分析所用岩土物理力学参数是在 参考辽阳县双合联营选矿厂 尾矿库勘察资料的基础上并结合以往经验综合选取，其计算参数见表 4 表 4尾矿坝稳定性计算参数表 项目 初期坝 尾细砂 尾粉土 基岩 天然重度 （ 聚力 c（ 摩擦角 （） 透 系数 Kv(cm/s) 01010 （ 3） 稳定性计算结果 通过对该尾矿坝的二维渗流稳定性计算，得出其在正常运行和洪水运行工况下的渗流计算结果如下： 25 图 尾矿坝 洪水 运行工况下浸润线及等势线 通过上述渗流计算可知，该尾矿坝处于洪水运行工况下浸润线较低， 未从坝坡逸出， 而且距离坡面有一段距离，不会对尾矿坝产生如管涌、流沙和坡表面沼泽化等渗流破坏现象。 对于该尾矿坝，对其处于洪水和特殊工况下的抗滑稳定性计算是在上述渗流计算的基础上，采用瑞典 圆弧法进行的。其中在特殊工况下，由于地震对边坡的破坏主要是由水平地震力引起的，因此，本次在特殊工况下尾矿坝稳定性 计算中仅考虑水平方向地震力的影响。本次计算将采用水工建筑物抗震设计规范所建议的拟静力法来考虑地震力。地震作用下拟静力分析法的基本思想是在静力计算的基础上再考虑地震惯性力的作用，即将地震作用采用一个附加的地震惯性力来代替。该库区 抗震设防烈度为为 度 ，设计地震基本加速度为 抗滑稳定性计算结果如下： 图 尾矿坝 洪水运行 工况 下稳定性计算结果 图 尾矿坝 特殊运行 工况 下稳定性计算结果 26 表 4尾矿 坝体稳定性计算结果表 计算方法 运行工况 最危险滑 弧圆心 最危险滑 弧半径 计算最小稳 定性系数 规范要求最 小安全系数 瑞典圆弧法 洪水运行 （ 殊运行 （ 过上述稳定性计算结果可知， 辽阳县 矿厂 尾矿坝在各种运行工况下的最小稳定性系数均大于规范要求的最小安全系数，是安全稳定 的 。 区排 水 系统及其水力计算 （ 1） 排水系统的布置 考虑到本区雨量比较充沛，尤其七、八月份降雨强度较大，尾矿库库区汇水面积较小，但 200 年一遇最大洪峰流量 s。本次设计库内采用 “ 井 管 ” 排水方式。 并建设截（排）洪沟渠，阻止雨、洪水进库 ，截洪沟底宽 深 壁坡比为 1： 底坡比为 正常时尾矿水不外排，尾矿水全部回用 ，库外回水，在初期坝外建消力池及蓄水池，并建一回水泵房回水泵设计选用两台，一备一用。 库内 共 建 4 座 钢筋混凝土框架式 排水井 和 1 条 预制钢筋混凝土 排水管 ， 其中 排水井内径 为 水管长约 径 为 （ 2）排水系统的水力计算 井 管式排水系统： 当井 排水 管 式排水系统处于自由泄流工作状态时的泄洪量可有下式计算： 27 式中： 同一个横断面上排水口的个数； m 为堰流量系数，当 /s， 另有截洪沟作为辅助排洪设施，排洪系统完全 满足 该尾矿库的 排洪要求。 矿水力输送 矿厂 尾矿浆尾矿输送为自流输送。尾矿输送管道采用高分子聚乙烯 （外加保温材料），管外径为 约 L=送到尾矿库 坝前分散 均匀放矿。 28 矿回水 矿浆带入库内的水量为 d， 回水按 60%考虑 ， 则每日回水量为：d，库内澄清水通过回水泵经加压扬送到 选矿厂高位水池内重复利用。 设计 选用泵型为（ 46） 90m3/h， 扬程 可以满足选厂水泵站要求 ，共两台，一台备用，一台使用 。 回水管路考虑防冻要求选用 D=管路长约为 测设施 根据选矿厂尾矿设施设计规范（ 2 “ 4 级及 4 级以上的尾矿坝，应设置位移和坝体浸润线的观测设施。必要时还应设置孔隙水压力、渗透水量及其浑浊度的观测 设施。” 该尾矿库加高扩容后为四等尾矿库，因此应设置位移和坝体浸润线观测设施。设置坝体观测设施目的是监测尾矿坝运行状态，以检查出的各种实测数据判断尾矿坝的工作状态，发现问题及时处理。 （ 1） 位移观测设施 变形观测设置水平位移和垂直变形观测点，水平及垂直变形共用一个测点，观测点由观测标点和工作基点组成。 该尾矿坝长约 设置一条观测线，监测断面选择在最大坝高断面上，沿观测线将观测点布置在尾矿堆积坝外坡平台上和坝坡脚上，但不少于 3 个，工作基点布设在库两岸基岩上，两岸各设一个。 初期使用时应每月观测一 次， 连续观测三个月后 ，可逐渐为每季 度观测一次，但遇到下列情况时应增加测次： 1）地震后； 2）变形量显著增大； 3） 29 库水位超过最高水位； 4）久雨或暴雨后； 5）渗透状况显著变坏。 （ 2） 浸润线观测 坝体浸润线所在位置是分析尾矿坝稳定性的重要数据之一，也是判别尾矿坝所处安全状态的标志。 对于本尾矿坝，在尾矿堆积坝坡面垂直于坝体轴线布置一条浸润线观测线，观测点均设置在初期坝和尾矿堆积坝外坡平台及尾矿沉积滩面上，观测点个数不少于 4 个。坝体浸润线观测采用测压管，测压 孔深度 计建议 根据本企业组织机构形式及项目建设的工期安排，设计建议该项目由有相应资质的施工单位来施工。这有利于建设工程的组织管理，有利于建设思路和目标的统一；有利于进度控制和质量控制。只有合理组织、周密安排、精心施工才能保证建设工期目标的实现。 量控制 严格控制工程质量， 严格 执行碾压式土石坝施工技术规范及尾矿设施施工及验收规程。 初期坝施工前，将坝基范围内的表土、腐殖质 土 等不可 作为 持力层 的地层 全部清除。 排水构筑物的排水井和排水管除应满足强度要求外，尤其应注意排水管接头的处理。排水构筑物一旦出现问 题，将会造成排水构筑物完全报废，因 30 此必须保证排水构筑物的施工质量。 要工程量 本工程主要工程量见表 4 4 4表 4 表 4坝体工程量 序号 项 目 单位 数量 备注 1 清基 挖方等 150 2 堆石坝 （尾矿库附近取） 7381 3 反滤层（双层土工布 500 g/ 930 4 块石 粒径 =400坡） 483 5 沥青木屑板（厚 30 6 6 排水沟， 浆砌 石 00 表 4尾矿输送工程量 序号 项 目 单位 数量 备注 1 高分子聚乙烯 mm m 140 表 4回水工程量 序号 项 目 单位 数量 备注 1 回水池 及 消力池 水工 筋 3 19 占地面积 2 20 2 回水泵型号 4 2 3 接钢管 m 150 31 表 4观测设施 工程量 序号 项 目 单位 数量 备注 1 电测 水位计 台 4 2 测压管 塑料管 m 60 3 位移监测点 个 3 4 位移监测基点 个 2 资估算 程概况 本工程为辽阳县 矿厂配套的首选尾矿库建设项目 工程项目建设总投资为 元。 资范围 堆石坝