西冶春明选矿厂尾矿库设计方案闭库

1、WSJC0906工工程程 交城县西冶春明选矿厂交城县西冶春明选矿厂 尾矿库闭库设计 山山西西中中条条山山工工程程设设计计研研究究有有限限公公司司 二二 OO 九年十月九年十月 WSJC0906工工程程 交城县西冶春明选矿厂交城县西冶春明选矿厂 尾矿库闭库设计 经经 理：理： 总总工工程程师师： 分管副总工：分管副总工： 项目负责人：项目负责人： （出图专用章）（出图专用章） （技术专用章）（技术专用章） 山山西西中中条条山山工工程程设设计计研研究究有有限限公公司司 二二 00 九年十月十日九年十月十日 参加专业及设计人员名单参加专业及设计人员名单 设计人员专业负责人 参加 专业 姓名签名姓名签

2、名 地质郑彬彬王学君 尾矿石广法卫建奇 安全、 环保 车军壮高海海 技经、 概算 张瑞明卫建奇 目目 录录 1、总、总 论论.1 1.1 编制目的.1 1.2 库区概述.1 1.2.1库区位置、交通.1 1.2.2矿区自然地理与经济概况.1 1.3 编制依据.3 1.4 尾矿库现状.5 1.4.1原设计简述.5 1.4.2尾矿库现状.6 2、库区地质概况、库区地质概况.7 2.1 区域地质概况.7 2.2 库区地质概况.8 2.3 气象.8 2.4 水文地质.8 2.5 工程地质.9 2.6 环境地质.10 2.7 地震.11 3、尾矿库现状安全性分析、尾矿库现状安全性分析.12 3.1 尾矿

3、库现状.12 3.2 尾矿坝安全性分析.12 4、尾矿库应治理的内容、尾矿库应治理的内容.14 5、闭库方案设计、闭库方案设计.15 5.1 放缓坝坡.15 5.2 沉积滩处理.15 5.3 防洪.15 6、尾矿库闭库工程施工、尾矿库闭库工程施工.17 7、投资估算、投资估算.18 8、尾矿库安全专篇、尾矿库安全专篇.19 8.1 设计依据.19 8.2 尾矿库安全设施设计概述.21 8.2.1放缓坝坡.21 8.2.2沉积滩处理.21 8.2.3防洪.21 8.3 尾矿库主要危险因素分析.22 8.3.1尾矿库对周边环境危害分析.22 8.3.2洪水危害分析.22 8.4 安全机构的设置及管

4、理.22 9、主要问题与建议、主要问题与建议.24 1、总、总 论论 1.1 编制目的编制目的 为了加强山西省非煤矿山安全监管工作，落实国家安全生产监督管理 总局令(第六号)尾矿库安全监督管理规定 ，同时配合山西省非煤矿山 资源整合。省、市及县政府决定对本辖区内的非法、验收不合格以及库容 极小等尾矿库进行关闭。杜绝不安全源，消除不安全隐患。为此，受交城 县安监局委托我院对交城县西冶春明选矿厂尾矿库进行闭库设计。 1.2 库区概述库区概述 1.2.1 库区位置、交通库区位置、交通 库区位于山西省交城县水峪贯镇西冶村西北约 0.5Km 处的沟谷中， 行政区划隶属交城县水峪贯镇西冶村管辖。 水峪贯镇

5、距交城县城约 40Km，有省级公路（古吴线）相通，西冶村 在水峪贯镇西北相距 3Km 处的古吴线路边。库区与古吴线公路有简易道 路相通。交通较为便利（见交通位置图） 。 1.2.2 矿区自然地理与经济概况矿区自然地理与经济概况 库区属于狐偃山地区，为中低山区，山峦起伏。区域地势总体上西高 东低，海拔高度一般在 1665-1200 米之间，地形坡度为 20-50之间。最 高点位于西部，海拔标高 1665m，最低点位于东部，海拔标高 1200m，相 对高差 465m。库区海拔标高在 12151223m 之间。 区域内无常年性河流，只有在雨季时有水流或洪水流过，最后汇入汾 河。 狐偃山地区属干旱、半

6、干旱大陆性气候，春季干旱无雨、夏秋炎热多 雨、秋季温度适中 、冬季寒冷干燥。 年平均气温 11.4，元月份最冷，最低气 温-33，七月份最高，最高气温 32.5，年平均降水量为 510mm，且集中于 夏、秋两季，全年 无霜期 135 天左右。 交城县经济以农业为主，农作物主要为小麦、玉米、谷子及薯类，经 济作物有棉花、油料及果木。工业有机械制造、造纸、农副产品加工业及 矿业开发。 1.3 编制依据编制依据 1） 中华人民共和国安全生产法 2） 中华人民共和国劳动法 3) 中华人民共和国环境保护法 4) 关于环境保护若干问题的决定 5) 山西省人民政府晋政发（1997）1 号山西省人民政府关于印

7、发“山 西省贯彻国务院关于环境保护若干问题的决定的实施办法的通知”， 1997 年 2 月； 6) 山西省环境保护条例 ，山西省人大 1997 年 7 月 30 日； 7) 山西省固体废物污染防治条例 ，山西省人大 1997 年 7 月； 8) 选矿厂尾矿设施设计规范 （ZBJ1-90） ； 9） 尾矿设施施工及验收规程 （YS5418-95） ； 10） 冶金选矿厂尾矿设施管理规程 （90）冶矿字第 185 号； 11） 防洪标准国家水利部主编，建设部 1994-06-02 批准发布， 1995-01 实施； 12） 防止尾矿污染环境管理规定 （1992 年 8 月 17 日国家环境保护 局

8、令第 11 号发布） ； 13)建筑地基基础设计规范GB50007-2002； 14） 建筑抗震设计规范GB50011-2001； 15） 湿陷性黄土地区建筑规范GBJ25-90； 16） 关于加强金属非金属矿山尾矿库安全生产监管工作的通知安 监总管一字20058 号； 17）尾矿库安全技术规程AQ20062005。 18) 尾矿库安全监督管理规定国家安全生产监督管理局第六号令。 19)尾矿设施设计手册 ； 20)水工混凝土结构设计规范 （SL/T191-96） ； 21)水工设计手册 ； 22) 交城县气象局提供的水文气象资料 ； 23) 尾矿库闭库安全监督管理规定 （2003.10.1）

9、24)非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法国家安 全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局令第 18 号 25)关于印发非煤矿山建设项目初步设计安全专篇编写提纲和 安全设施设计与竣工验收有关表格格式的通知安监总管一字200529 号。 26）国家及地方颁发的有关尾矿库安全生产、环保的有关法规、文件、 条例和设计技术资料等； 27）选矿厂提供的有关资料； 28）设计委托书。 1.4 尾矿库现状尾矿库现状 交城县西冶春明选矿厂尾矿库由山西省冶金设计院于 2007 年 8 月完 成了设计，同年 10 月建成并投入使用。2009 年 4 月 27 日该尾矿库被交 城县政府关闭取缔，服务不足两年。

10、 1.4.1 原设计简述原设计简述 该尾矿库为 V 级沟谷型尾矿库，尾矿库最终坝高 29m，总库容 14.4 万 m3，有效库容 11.5 万 m3，服务年限 5.5 年。 初期坝断面为梯形，坝顶标高 1295m、坝底标高 1288m，坝顶中心线 长 30m、坝顶宽 2.5m、高 7m，外侧坡度比为 1：2.0，内侧坡度比为 1：1.7。 后期尾矿坝采取上游式筑坝，采用旋流器堆筑子坝，子坝断面为梯形， 每期子坝高度为 2.0m，顶宽 3.0m，子坝外边坡为 1:3.5，内边坡 1:3.5， 每期子坝向内错台宽度为 1.5m，以保证尾矿坝外边坡的平均坡比为 1:4。 子坝最终堆积标高为 1317

11、.0m。 根据该库地形的特点，现有坝体情况，确定该尾矿库采用原有的溢洪 井排洪管排洪系统，由于该系统排洪能力偏小，设计确定再增加一套排 洪沟排洪系统。将库区内的洪水排出。 排洪管直径 600mm。排洪沟断面（上宽深底宽）： 1.51.51.0m。 为防止管线泄洪时出口处受冲刷，影响出口及坝体安全，在排洪管出 口处设置一座长 6.0 m、宽 2.5 m、深 2.0 m 消力池，消力池溢流口处设浆 砌石护坦，护坦浆砌石厚度为 0.6 m。 在消力池外修筑排水明沟，直接把水引向库区外的沟谷中。 1.4.2 尾矿库现状尾矿库现状 根据设计人员现场实际勘查情况看，该尾矿库没有完全按设计要求施 工。 初期

12、坝为浆砌石重力坝，断面为梯形，坝顶标高 1294m、坝底标高 1290m，坝高 4m，坝顶宽 2m，初期坝坝顶中心线长 25m，外坡比为 1：0.5。 堆积坝：已经覆盖初期坝，堆积高度 1.0m，总坝高 5m，外坡比为 1：1。堆积坝外坡采用黄土和碎石堆筑；坝内尾砂上已有碎石覆盖。 原设计初期坝下部有导渗层，实际未施工。 库容量：利用 CAD 面积查询，根据地形图等高线，库容量约 1 万 m3左右，属五等库。 防排洪系统：在库末端现能看到排洪管，排洪管为管径 600mm 的 砼预制管。排洪管通往坝体下游的消力池。防洪管已发生变形，无流水。 周边环境：选矿厂位于尾矿库下游 400m 处的坡上，周

13、围没有村庄。 2、库区地质概况、库区地质概况 2.1 区域地质概况区域地质概况 一、地层 区域内出露地层简单，由老到新依次为古生界奥陶系中统上马家沟组、 石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下古盒子组以及新 生界第四系。分述如下： （1) 奥陶系中统上马家沟组(O2s) 上马家沟组为本区在库区的西南部边缘有部分出露。由厚层块状致密 石灰岩和含泥质石灰岩组成，厚 30-40 米。 （2)石炭系 1、本溪组（C2b）：该地层平行不整合覆盖于奥陶系中统上马家沟组 地层之上，呈带状分布。底部为透辉石、石榴石矽卡岩，其上由灰黑色、 灰色砂岩及厚层粘土岩组成。厚 20.2-30 米。 2、太原

14、组（C3t）：与下伏本溪组地层呈连续沉积，由石灰岩、砂页 岩组成，夹一层厚 3-5 米的煤层，总厚度为 80-95 米。 3）二叠系 1、山西组（P1s）:由砂岩与砂质页岩组成，广泛分布于库区内。厚 68-70 米。 2、下石盒子组（P1x）：由一套黄色砂页岩互层组成，砂岩以中-粗 粒厚层砂岩为主，页岩以砂质页岩为主，并夹有少量泥岩，厚 30-40 米。 4）第四系（Q） 主要分布在库区的中部。岩性由砂砾石、亚粘土及次生黄土组成。厚 度一般为 0-10 米。 二、构造 区域内为一套单斜地层，地层倾角较缓，一般在 5-20之间，总体上 向东南倾斜。区内断裂构造不发育。 三、岩浆活动及岩浆岩 库区

15、内未发现岩浆岩出露，但在北部有狐堰山正长岩体出露，在本区 见有透辉石、石榴石矽卡岩，皆是该期岩浆岩与奥陶系灰岩发生交代作用 形成的。 2.2 库区地质概况库区地质概况 库区出露地层以新生界第四系黄土和砾石层为主。 2.3 气象气象 本区属干旱、半干旱大陆性气候，春季干旱无雨、夏秋炎热多雨 、秋季 温度适中 、冬季寒冷干燥。 年平均气温 11.4，元月份最冷，最低气温-33， 七月份最高，最高气温 32.5，年平均降水量为 510mm，且集中于夏 、秋两季， 全年 无霜期 135 天左右。 2.4 水文地质水文地质 据中国冶金地质勘查工程总局第三地质勘查院六分院于二一年十 一月提交的普查地质报告

16、 。本区内主要为奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂 隙含水层及第四系松散堆积物孔隙含水层。区内无大的地表径流，水源匮 乏。当地居民主要用水为新生界松散岩类孔隙水。该区覆盖层厚一般为 10-20 米，地下水一般沿基岩顶面排泄，到谷底流出地表，对采矿无大的 影响。主要补给为大气降水。雨季水量变化大，有时沿沟出现短暂洪水， 旱季水量减少直至干枯，明显受控于季节性气候变化的影响。水化学类型 为 HCO3Ca 型，矿化度小于 0.4 克/升。故本区水文地质地质条件简单。 2.5 工程地质工程地质 一、 地形地貌 尾矿坝场地地势相差不大，地貌单元属丘陵区山前冲、洪积地貌； 二、地基岩土构成及岩性特征 根据揭露地基岩

17、土岩性特性，将建筑场地地基土共分为两层： 第一层：新生代第四系，黄褐色粉质粘土、硬塑状态、稍湿、夹薄层 碎石，有较多针状孔隙，断面无光泽、手拍无摇震反应、风干后强度低、 无韧性、土层结构松散，此层分布普遍，厚度 0-25 米，本土层轻便触探 击数范围值 15-36 击，平均击数 25 击，本土层土属中压缩性土。 第二层：微风化淡红色钙质石英岩、长石石英岩夹灰色绢千枚岩、钙 质绢千枚岩及白色厚层硅质结晶白云岩，岩体较完整，岩体基本质量等级 为-级，刚揭露未钻进。据地矿普查资料本层厚度 40-50 米。 3)地下水情况 本次勘察未揭露地下水。 4)地基土湿陷性 本次工程勘察未布探井，依据场地土特征

18、确定第一层土具湿陷性，湿 陷等级为级（轻微） 。 5)地基土承载力计算 根据地基土岩性时代、土的物理力学指标、锤击数及当地工作经验将 各土层承载力特征值推荐如下： 第一层 fak=100kpa 第二层 fak4000kpa 三、尾矿坝工程地质岩类 尾矿坝周围主要出现的有黄土、松散残坡积物。 1.黄土 主要为砂土、亚砂土、粘土和亚粘土组成，孔隙比 1.0-1.1，天然含 水量约 24%，具有高压缩性，最大压缩系数 1.0-2.0MPa-1，抗压强度低， 具有显陷性。 2.松散残坡积物 主要由岩块、砾石、砂、粉砂和泥岩组成，结构松散，抗压强度较低， 渗透性较好。 2.6 环境地质环境地质 该尾矿库

19、建设规模为小型， 选厂地质环境复杂程度为“简单”类型， 地质环境影响评价分级为“三级”。 经地质环境现状调查，库区内未发现大型崩塌、滑坡、泥石流等地质 灾害；生产过程中预测发生地质灾害的危险性小，地质灾害类型主要为地 面沉陷、地裂缝、崩塌、滑坡等。 预测地质灾害造成的直接经济损失较 小， 综合评价选矿厂对地质环境产生的影响较轻。 在对尾矿库可能诱发的地质环境问题应采取相应的防治措施，保证使 破坏的生态环境及时得到整治和恢复的情况下，选厂适宜建设开发。 建立建全地质灾害监测体系，责任明确，并保证体系的正常运转。 2.7 地震地震 据建筑抗震设计规范GB5001-2001，本区建筑抗震设防烈度为

20、度，基本地震动峰值加速度值为 0.15g(第一组)。 3、尾矿库现状安全性分析、尾矿库现状安全性分析 3.1 尾矿库现状尾矿库现状 （1）初期坝现状 初期坝为浆砌石重力坝，断面为梯形，坝顶标高 1294m、坝底标高 1290m，坝高 4m，坝顶宽 2m，初期坝坝顶中心线长 25m，外坡比为 1：0.5。 从初期坝的结构和构造来看，稳定性是可靠的，不存在任何安全隐患。 导渗设施功能主要在尾矿库运行中，降低浸润线，提高坝的稳定性，但对 闭库后（库内无水）影响不大，因此，无导渗设施对闭库后无影响。 （2）堆积坝 堆积坝：已经覆盖初期坝，堆积高度 1.0m，总坝高 5m，外坡比为 1：1。堆积坝外坡采

21、用黄土和碎石堆筑；坝内尾砂上已有碎石覆盖。 原设计初期坝下部有导渗层，实际未施工。 （3）排洪设施 防排洪系统：在库末端现能看到排洪管，排洪管为管径 600mm 的 砼预制管。排洪管通往坝体下游的消力池。防洪管已发生变形，无流水。 3.2 尾矿坝安全性分析尾矿坝安全性分析 （1）坝体构造、结构情况 初期坝高 4.0m，堆积坝高 1.0m，总坝高 5.0m，总外坡比为 1：1， 外坡过陡，且没有碾压存在着一定安全隐患，稳定性差。 （2）坝体沉陷、裂缝、坍塌、位移情况 由于坝坡较陡且没有碾压，砂石坝外侧出现小的沉降和裂缝。 （3）坝面渗流破坏现象 从表面看没有发现管涌、流土现象，但是坝外坡上有多条

22、雨水冲刷的 拉沟。 （4）排洪设施 排洪设施不可靠。 从以上分析可知，该尾矿库排洪设施缺陷，尾矿坝外坡坡比较大，局 部有沉陷、裂缝情况。根据尾矿库安全技术规程的规定该尾矿库安全 度为危库危库。 4、尾矿库应治理的内容、尾矿库应治理的内容 根据第三章分析结果，该库排洪设施不可靠，尾矿坝外坡坡比较大， 局部有沉陷、裂缝、坍塌情况。应在闭库时进行治理，治理内容如下。 一、放缓坝坡 初期坝外坡比 1：1，稳定性不足。采取削坡措施，减小坡比，增大 坝体自身稳定性。 二、沉积滩处理 用推土机或铲车将库内干滩休整平整。然后在上部覆盖 600mm 厚的 黄土，并种植适宜当地生长的荆棘、草。沿库纵向从库内向初期

23、坝顶留设 0.5%的下坡。沿库横向由南向北设 0.5%的上坡。使沟内产生的地表径流 通过截水沟排出。 三、防洪 本库汇水面积较大，为了防止沟内汇水及库内雨水径流对坝体的冲刷， 在库区沟北侧修建截水沟。使库外汇水及库内产生的地表径流均能过通过 截水沟排出库外。 5、闭库方案设计、闭库方案设计 5.1 放缓坝坡放缓坝坡 沿坝顶外坡顶线向下对坝外坡进行削坡，坡比控制在 1：2。 坝体采用分层碾压堆筑，每层厚度 200-300mm，密实度达到 95%以 上。用 8 吨压路机半轮作业，不少于 8 遍，以前后两轮无压痕时，取样检 测压密度系数大于 0.95，灰土干容重 1.6t/m3。检测点布置：四边、四

24、角 距外边 250 毫米处，每 20 米不少于 1 点。内部每 100 平方米不少于 3 点。 压路机压不到的周边，人工用夯夯实，下层土检测不合格，不得虚铺上层。 堆积坝填方量：300m3。 5.2 沉积滩处理沉积滩处理 用推土机或铲车将库内干滩休整平整。然后在上部覆盖 600mm 厚的 黄土，并种植适宜当地生长的荆棘、草。沿库纵向从库内向初期坝顶留设 0.5%的下坡。沿库横向由南向北设 0.5%的上坡。使沟内产生的地表径流 通过截水沟排出。 覆盖黄土：720m3。 植草面积：1300m2。 5.3 防洪防洪 本库汇水面积较大，为了防止沟内汇水及库内雨水径流对坝体的冲刷， 在库区沟北侧修建截水

25、沟。使库外汇水及库内产生的地表径流均能过通过 截水沟排出库外。 截水沟采用倒梯形断面，规格：底宽 1000mm，深 1000mm，边帮 1:0.5，截水沟采用浆砌毛石。截水沟库内坡度按 0.3%，库外即地形坡度。 截水沟总长 181m。 整治后，滩面变为向截水沟方向倾斜斜面，库内不存在积水，可以视 为一个淤地田，完全消除了对下游的威胁。 6、尾矿库闭库工程施工、尾矿库闭库工程施工 闭库施工应按照批准的闭库设计进行，并应当执行尾矿设施施工及 验收规程 （YS5418-95）和国家的有关规范、规程。 尾矿库闭库治理工程施工应建立技术档案，做好施工原始记录、实验 记录、隐蔽工程计量、质量检查记录和施

26、工监理记录。 对隐蔽工程必须进行阶段验收、未经阶段验收和验收不合格的，不得 进行下一阶段施工。 在施工过程中，施工单位、监理单位应当对施工设备、材料的质量和 施工质量进行监督检查。 在施工结束后，施工单位负责编制竣工报告和竣工图，监理单位负责 编制施工监理报告。 7、投资估算、投资估算 投资估算是依据冶金工业概算定额 （矿山尾矿工程）结合询价编 制的。投资估算见表 7-1。 投资估算汇总表 表 7-1 价值 序 号 工程 单价号 工程或费用名称单位数量 单价（元）合价 （万元） 一估价放缓坝坡0.24 1坝体填方m330080.24 二估价沉积滩处理0.68 1覆盖黄土m372080.58 2

27、种草m213000.1 三估价防洪工程7.1 1截水沟开挖m346090.4 2截水沟砌筑m32451303.2 3消力池3.5 总计7.92 8、尾矿库安全专篇、尾矿库安全专篇 尾矿库的安全是矿山安全生产的重要环节之一，同时也是矿山环境保 护工作的一个重要方面。在尾矿库安全管理工作中，要认真贯彻“安全第 一、预防为主、防重于抢、有备无患”的方针，切实执行“谁使用、谁管理、 谁负责”的原则，认真做好尾矿库的安全管理工作。 8.1 设计依据设计依据 1） 中华人民共和国安全生产法 2） 中华人民共和国劳动法 3) 中华人民共和国环境保护法 4) 关于环境保护若干问题的决定 5) 山西省人民政府晋

28、政发（1997）1 号山西省人民政府关于印发“山 西省贯彻国务院关于环境保护若干问题的决定的实施办法的通知”， 1997 年 2 月； 6) 山西省环境保护条例 ，山西省人大 1997 年 7 月 30 日； 7) 山西省固体废物污染防治条例 ，山西省人大 1997 年 7 月； 8) 选矿厂尾矿设施设计规范 （ZBJ1-90） ； 9） 尾矿设施施工及验收规程 （YS5418-95） ； 10） 冶金选矿厂尾矿设施管理规程 （90）冶矿字第 185 号； 11） 防洪标准国家水利部主编，建设部 1994-06-02 批准发布， 1995-01 实施； 12） 防止尾矿污染环境管理规定 （19

29、92 年 8 月 17 日国家环境保护 局令第 11 号发布） ； 13)建筑地基基础设计规范GB50007-2002； 14） 建筑抗震设计规范GB50011-2001； 15） 湿陷性黄土地区建筑规范GBJ25-90； 16） 关于加强金属非金属矿山尾矿库安全生产监管工作的通知安 监总管一字20058 号； 17） 尾矿库安全技术规程AQ20062005。 18) 尾矿库安全监督管理规定国家安全生产监督管理局第六号令。 19)尾矿设施设计手册 ； 20)水工混凝土结构设计规范 （SL/T191-96） ； 21)水工设计手册 ； 22) 交城县气象局提供的水文气象资料 ； 23) 尾矿库闭

30、库安全监督管理规定 （2003.10.1） 24)非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法国家安 全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局令第 18 号 25)关于印发非煤矿山建设项目初步设计安全专篇编写提纲和 安全设施设计与竣工验收有关表格格式的通知安监总管一字200529 号。 26）国家及地方颁发的有关尾矿库安全生产、环保的有关法规、文件、 条例和设计技术资料等； 27）选矿厂提供的有关资料； 28）设计委托书。 8.2 尾矿库安全设施设计概述尾矿库安全设施设计概述 8.2.1 放缓坝坡放缓坝坡 沿坝顶外坡顶线向下对坝外坡进行削坡，坡比控制在 1：2。 坝体采用分层碾压堆筑，每层厚度 200-300mm，密实度达到 95%以 上。用 8 吨压路机半轮作业，不少于 8 遍，以前后两轮无压痕时，取样检 测压密度系数大于 0.95，灰土干容重 1.6t/m3。检测点布置：四边、四角 距外边 250 毫米处，每 20 米不少于 1 点。内部每 100 平方米不少于 3