尾矿库闭库设计方案.docx
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尾矿库闭库设计方案
尾矿库闭库设计方案
第一章概述
1.1设计依据
1.1.1设计依据的法律、法规和文件
(1)《中华人民共和国安全生产法》(2002.11.01);
(2)《中华人民共和国矿山安全法》(1993.05.01);
(3)《中华人民共和国环境保护法》(1989.12.26);
(4)《安全生产许可证条例》(国务院第397号令)(2004.1.13);
(5)《河南省安全生产条例》(2004.08.01)。
(6)《尾矿库安全监督管理规定》(国家安全生产监督管理总局令第6号令,2006.06.01);
(7)《防止尾矿污染环境管理规定》(国家环保护局令第11号、1992.8.17)。
(8)《尾矿库闭库安全监督管理规定》(安监管管一字[2003]112号,2003.07.31)
1.1.2设计依据的主要技术标准
(1)《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005);
(2)《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90);
(3)《污水综合排放标准》(GB8978—1996);
(GB
(4)《一般工业固体废物储存、处置场污染控制标准》
18599-2001);
(5)《河南省暴雨参数图集》(河南省水文水资源局编制、
2005.12);
(6)《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》(河南省水利勘测设计院,1984.10)。
1.1.3设计依据的甲方提供的相关资料
(1)设计委托书;
(2)实测的XXX)尾矿库现状平面图1:
2000及地形图1:
10000;
(3)《汝阳县安全生产监督管理局XXXXS矿库安全现状评价报告》(河南黄金科技实业公司,2008.12);
(4)《XXXX1矿库岩土工程勘察报告》(河南日盛工程勘察有限公司);
(5)设计收集的其他现场资料。
1.2尾矿库简介
表1-1XXXX尾矿库简介表
企业名称
尾矿库名称
XXXX尾矿库
尾矿库地址
河南省汝阳县付店镇东沟村王来沟一支沟
法人代表
联系电话
行业类别
企业性质
建库时间
已使用年限
不详
建设施工情况
该尾矿库没有经过正规设计,没有委托有资质的施工单位进行施工,没有
委托有资质的监理单位进行监理。
备注
该库长期处于无人管理状态,现为无主库。
1.3设计内容和范围
根据设计委托书的要求,按照国家尾矿库设计及管理方面的相关法律、法规以及设计标准,结合现场勘察及有关资料,我们对设计范围内的尾矿库闭库工程进行初步设计。
设计内容包括初期坝、堆积坝、排水及排洪设施、排渗设施等设施运行的可靠性、完好性、有效性进行分析;对尾矿设施运行参数和相关法律、法规、规范要求的符合性进行校核;闭库治理工程的设计;尾矿库洪水演算和尾矿坝稳定计算;安全专篇;环境保护;投资概算
第二章尾矿库现状及安全状况
2.1尾矿库现状
表2-1XXXX尾矿库现状调查表
库型
山谷型
汇水面积
(减
0.0265Km
已堆积库容
(m)
0.8x104m
目前总坝咼
13.6
初期坝型
浆砌石坝
初期坝咼
2.6m
初期坝坡比
外坡
1:
0.18
初期坝长
20m
占地面积
(m)
0.4504X104
尾矿库运行状况
已经停止运行
尾矿库等别
五等库
安全度
险库
排渗设施
无
防洪排水设施
排水涵管、无排洪设施
观测设施
无
子坝堆积情况
堆积坝共有2级,堆积坝外坡比1:
2.2,堆积坝咼11m
确定安全度的主要依据
《尾矿库安全技术规程》第8.3条,坝体稳定性系数经计算小于规定值的0.98;调洪库容不足,干滩长度达不够;排水能力不足;
尾矿库及库区存在的主要问题
库长只有60m干滩长度达不到规范要求,调洪库容不足;初期坝稳定性系数经经验算,坝体抗滑稳定最小安全系数小于规定值的0.98;
排水涵管直径过小,无其他排洪设施,影响防洪安全;无坝面排水沟、坝肩截水沟;
堆积坝外坡偏陡;无设计、无评价,无安全生产许可证;无人负责、无人管理。
尾矿库下游(波及区域)
情况
尾矿库下游为选矿厂、3户居民及一片杜仲林。
备注
2.2安全隐患排查
表2-2XXXX尾矿库安全隐患排查表
序号
排查项目
事实记录
排查结果
备注
1
初期坝
初期坝为浆砌石坝,坝顶宽3m坝长20m外坡比为1:
0.18,坝体没有发现裂缝、滑坡等现象。
稳定系数1.02
临界稳定需加固
2
堆积坝
堆积坝共有6级,堆积坝外坡
比1:
2.2,堆积坝高11m
堆积坝外坡比较陡,不符合要求。
需削坡、覆
土、植被
3
畐9坝
初期坝西侧有一副坝用尾砂堆筑
用浆砌石砌筑副坝
4
拦水坝
无
无拦水坝
需增设
5
排水设施
排水系统米用©300mm排水涵管。
无拦洪坝,排水管不符合规范要求。
需增设拦洪坝,完善排洪设施
6
排渗设施
无排渗设施
7
观测设施
无观测设施
需增设
8
库区周边
库区范围内无任何居民及其他设施,两岸山坡植被发育,山体稳定。
9
尾矿库下游情况
尾矿库下游为选矿厂、3户居民及一片杜仲林。
下游有3户居民。
10
其他
2.3安全评价主要内容
2008年12月,河南黄金科技实业公司对XXXX尾矿库进行了安全现状评价。
本节对XXXX尾矿库安全现状评价概况、提出的对策措施及评价结论,简要叙述如下:
2.3.1尾矿库概况
表2-3尾矿库概况简述表
安全预评价
无
初设安全专篇
无
安全验收评价
无
安全牛产许可证号
无
尾矿库建设日期
——
尾矿库投入使用日期
——
尾矿库运行情况
尾矿库型式
山谷型
尾矿库等别
五等库
初期坝类型
浆砌石坝
初期坝坝型
不透水坝
初期坝咼
2.6m
初期坝长
20m
初期坝坡比
外坡1:
0.18
内坡
不详
筑坝方式
上游式
放矿方式
均匀分散防矿
堆积坝高
11m
尾矿产量
4
0.9x10t/a
尾矿粒度
-200目60%
尾矿平均粒度
0.053mm
堆积平均坡比
1:
2.2
尾矿成分
尾矿水成分
微量黄药、黑药、2#油
尾矿比重
2.7t/m3
堆积容重
3
1.4t/m
汇水面积
2
0.0265Km
防洪标准(初期)
1%
防洪标准
(中后期)
1%
排洪系统型式
排水涵管
目前堆积坝咼度
11m
目前主坝长
40m
现状库容
0.8x104m
现状总坝咼
13.6m
尾矿库现状安全度
险库
确定尾矿库安全度的主要依据
《尾矿库安全技术规程》第8.3条,坝体稳定性系数经计算小于规定值的0.98;调洪库容不足,干滩长度达不够;排水能力不足;
安全监测设施
无
排渗设施运行效果
无
坝体裂缝、滑坡、沉陷等情况
无
现状滩顶标咼与库内水位差
库内无积水
浸润线埋深
没有设置浸润线观测设施,
现状浸润线埋深无法测量。
现状最小干滩长度
库内无水,全为干滩,
库长60mo
沉积干滩平均坡度
2%
排洪设施完好程度
无排洪设施。
尾矿库区情况
库区有无违章建筑
无
库内有无米矿现象
无
库区有无爆破现象
无
尾矿库下游
(波及区域)情况
下游居民人数
10
下游建筑物数量
10
下游重要设施情况
无重要设施
下游道路、铁路、桥梁情况
无
尾矿库安全管理
尾矿工人数
是否持证上岗
尾矿库安全管理制度是否健全
监测记录情况
事故应急救援预案编制情况
其他需要说明的问题
备注
232安全对策措施
2.321存在问题
(1)库长只有60m干滩长度达不到规范要求,调洪库容不足;
(2)初期坝稳定性系数经经验算,坝体抗滑稳定最小安全系数
小于规定值的0.98;
(3)排水涵管直径过小,无其他排洪设施,影响防洪安全;
(4)无坝面排水沟、坝肩截水沟;
(5)堆积坝外坡偏陡;
(6)无设计、无评价,无安全生产许可证;
(7)无人负责、无人管理。
2.3.2.2对策措施及建议
(1)建议对初期坝进行堆石加固,坝西侧用浆砌石砌坝外护坡,并完善坝肩、坝面排水沟和覆土植草工作;
(2)在库上游增设拦水坝,并在坝底预埋©500mm勺水泥涵管,敷设一路©500mn排水涵管或者开挖排水明渠,与拦水坝下的排水管相连接;
(3)子坝应按1:
3的外坡比进行削坡,平均外坡比达到1:
3.5,防止堆积坝局部滑坡的发生;
(4)建议闭库时将库面设置为3%的反坡(坡向下游侧),并在库面上设置纵横向排水沟,可不再设排渗设施;
(5)鉴于目前该尾矿库已停止使用且找不到业主,库址选择不合适,没有足够的库容和库长,下游有居民等原因,建议将该尾矿库闭库,闭库后坝体应设置位移及浸润线观测设施;
(6)应修筑上坝公路。
(7)企业经营者是尾矿库安全生产第一责任人,鉴于目前该尾矿库已停止使用且找不到责任人,应尽快落实责任单位及责任人;由于该尾矿库下游有居民,库址位置选择不合理,尾矿库又未经正规设计,造成该库风险程度高,安全隐患大,必须引起高度重视,采取措施排除隐患,并依法进入闭库程序,保证安全投入;
(8)必须按闭库设计和有关技术规定认真做好坝面及排水构筑物等设施的维护管理工作;
(9)尾矿坝应设置警戒线,采取隔离措施,并设立警示牌,以防止对坝体及其坡面的人为破坏;
(10)在汛期应做好库、坝的防汛工作,了解和掌握汛期水情和气象预报,切实落实防汛措施。
对泄洪系统及坝体必须进行详细检查和维护,疏浚坝肩截水沟、坝面(趾)排水沟、排水管及其进水口拦污池。
对检查中发现的问题要立即采取有效措施进行解决,确保尾矿库安全渡汛,防止溃坝等恶性事故的发生;
(11)洪水过后应对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理,发现问题及时修复,尤其防止连续暴雨的垮坝事故;
(12)闭库后的尾矿库在库区范围内(不包括尾矿坝),应逐步进行植树造林工作,以利于防风及水土保持,并严禁滥伐、滥垦、乱牧;
(13)尾矿库干涸的沉积滩上,应逐步实施土地复垦工作,使之恢复良好的生态环境和自然景观,以造福于人民。
2.3.3安全现状评价结论
2.3.3.1评价综述通过现场检查及评价报告分析,可得出如下结论:
(1)尾矿库类型:
山谷型
(2)尾矿库等别:
五等库。
(3)尾矿库安全度:
险库。
(4)对下游影响:
按照该事故划分标准,尾矿库一旦失事对下游有可能造成较大事故,故该尾矿库风险程度中等。
(5)重大危险源:
该库目前不属于重大危险源申报范围。
(6)主要安全隐患:
初期坝稳定系数较小;堆积坝外坡比较陡(外坡比1:
2.2);干滩长度不足;无排洪、排渗设施;无坝面排水沟;无坝肩截水沟;无设计、无评价、无安全生产许可证;无人管理等。
2.3.3.2评价结论按《尾矿库安全技术规程》规定该库界定为险库,应按照本报告提出的整改措施和建议对存在的安全隐患进行治理。
根据该尾矿库现状,该库应按照闭库的相关要求覆行程序。
第三章尾矿特性及工程水文地质
3.1尾矿物理力学指标
参数取自《XXXX尾矿库岩土工程勘察报告》。
表3-1尾矿物理力学指标表
天然密度
孔隙比
内摩擦角
凝聚力
渗透系数
P(g•cm3)
e/%
①/°
C/kPa
-1
K/(cm-s)
1.85
0.761
26.4
2.3
-4
3.4X10
3.2工程水文地质概况
表3-2工程水文地质概况表
地形地貌
场地为山区地貌,其海拔咼度一般为770〜850m=尾矿库地处选厂东北约80m处一无
名山谷内。
山谷呈“U”型北东-西南走向,沟谷宽30〜50m沟底高程750〜790m坡降1/4.5。
两岸岸坡高程770〜800m,坡降1/1.0〜/2.0。
山谷一般没有地表水流,植被繁茂,整个山坡生长有次生林木和杂草灌木。
库区工程地质
地质构造
该地区总体上处于华熊台缘坳陷崤山-鲁山拱褶断束内,该拱褶断束构
造线方向为北西西向,整体为一北西西向大型复背斜隆起带,区内发育有近东西向、北东向和北西向三组断裂。
该工程场区勘察范围内没有发现断层。
地层岩性
库区内的地层主要为燕山中期第二次侵入的花岗岩。
岩石呈浅肉红色,
细粒斑状结构,基质具霏细结构,块状结构。
主要矿物为钾长石、石英、斜长石,其次为黑云母。
岩石中有较多的石英细脉,为硅化产物,常伴有黄铁矿化、辉钼矿化。
地表岩石多呈强风化,强风化深度一般1〜2m以下为弱风化,岩石致密坚硬。
库区两岸地表岩石裸露,沟谷底部有残、坡积土层覆盖,厚度约2mo
地震参数
W度
库区水文地质
气象条件
汝阳县地处北纬度地带,属暖温带大陆性季风气候,一年四季受季风
影响明显。
该区多年平均气温在11.9C左右,最高气温40.2C,最低
气温-19C,年平均降雨量876.0mm=降雨主要集中在7、8、9三月,约占全年平均降雨量的53%
水文地质条件
勘察期间堆积坝体内地下水位埋深3.1〜4.2m,相应咼程780.8〜
786.95m,含水层岩性主要为尾粉砂、尾亚砂。
其地下水主要来源于地
表山体汇集的地表水流,尾粉砂、尾亚砂具弱〜中等渗透性,渗透性较差,故在其中地下水浸润线较高,地下水通过其缓慢渗透向坝外径流。
第四章闭库设计方案
4.1坝体整治方案
4.1.1尾矿坝现状
根据甲方提供的现状图,结合现场查看记录资料,该尾矿库坝体现状如下:
(1)坝体现状
根据现场踏勘,初期坝为浆砌石坝,坝底标高775.4m,坝顶标
高778m坝高2.6m,坝顶宽3m,坝长20m
堆积坝共有4级,堆积坝外坡比1:
2.2,堆积坝坝顶标高789m,堆积坝高11m在坝西侧因地形限制主坝在坝肩西端拐向西北方向,采用尾矿砂堆筑。
坝总高13.6m。
(2)排水设施
排水系统采用©300mm排水涵管。
该尾矿库目前无拦洪设施,洪水直接进入库内,没有坝面排水沟。
(3)排渗设施
该尾矿库坝体目前没有设置排渗设施。
4.1.2坝体现状渗流计算
渗流计算是以库内正常水位或最高洪水位时为前提进行的相应计算,而目前该尾矿库已停用多年,库内现无积水,且库内无排洪设施,无排洪能力,汛期库区雨水进入库内将可能出现漫坝,库内没有正常水位和洪水位可言,针对该尾矿库渗流计算的意义不大,故本设计不再进行坝体渗流计算。
另该库已进入闭库程序,不再进行生产使用,且目前该库已停止使用多年,库内无积水,故设计考虑不再设置排渗设施。
4.1.3现状尾矿坝稳定性分析
4.131现状初期坝稳定性计算
该尾矿坝稳定计算的目的在于校核坝体边坡的抗滑稳定性。
根据
《工程勘察报告》提供的坝体稳定性计算参数,进行坝坡稳定计算:
现状初期坝为浆砌石不透水坝,计算公式采用浆砌石重力坝抗滑稳定计算公式。
计算简图如下:
778
F
100
1
P
G
775.4
G.23”
9
1
-
/////
/////
U
图5-5浆砌石坝抗滑稳定计算简图
坝体抗滑稳定计算公式如下:
KS=f(艺W-U)/艺P
式中:
艺W接触面以上的总铅直力;
艺P接触面以上的总水平力;
U——作用在接触面上的扬压力;
接触面间的摩擦系数。
坝体稳定计算表5-6-2
摩擦系数f
坝体自重工W(KN)
渗透压力U(KN)
水平尾砂压力
P(KN)
0.4
1139.92
823.18
2210.46
水平水压力
F(KN)
稳定系数K
上游水位
14.18
1.02
1.7
计算结果:
K=1.02v[Ks]=1.05(浆砌石坝3级坝抗滑稳定安全系数),不满足设计规范要求。
建议对初期坝进行堆石压坡加固。
4.1.3.2现状堆积坝稳定性计算
坝坡抗滑稳定最小安全系数按正常运行时1.15、洪水运行时1.05、
特殊运行时1.00等进行校核。
该尾矿库堆积坝共有6级,堆积坝外坡比1:
2.2,堆积坝高11m无坝面排水沟,目前坝高13.6m。
该尾矿堆积坝现状采用圆弧法计算公式。
/
Kcbsec+WiEicosEjSinubsectg
WiE;sinMi/R
当不考虑地震力时,可简化为:
cbseg+W£osubsectg
Wsin
式中:
K—安全系数;
b-滑块土条宽度,m;
—土条底面中心点切线与水平线的夹角,度;
2
U—土条底面的孔隙压力,t/m2;
Wi—计入渗透压力后的土条重量,计算时浸润线以上用
湿容量,下游水位以下用浮容重;浸润线以下至下游水位间,当计算
抗滑力时用浮容重,计算滑动力时用湿容重,t;
正,向上为负,以采用不利于稳定的方向为准;
土条水平地震惯性力对滑动中心的力矩,
Mi=Eia,a为土条的力臂;
C――土在地震作用下的总应力抗剪切指标,t/m2和度;
R滑弧半径,m。
计算工况:
堆积坝现状堆积子坝高度约11m现状坝高约13.6m。
本地区地震烈度为6度,该后期坝采用尾矿筑子坝,根据抗震规定,按不考虑地震力时的公式计算
计算参数参照取自《XXXX尾矿库工程勘察报告》:
内摩擦角©
=28°,C=2.3,rs=1.85t/m3,rb=1.96t/m3,3=0.96t/m3,
B1=25°,B2=35°。
根据《尾矿工程》坝体稳定性计算方法,经绘图和试算对危险滑
弧圆心的搜寻和对不同滑面的试算,经绘图和试算确定最危险滑弧半径为R=42.95m。
经计算:
K=1.16>1.15。
符合五等库在正常运行期的稳定系数
值,但富裕度较小,建议对堆积坝进行削坡。
通过以上计算,现状初期坝稳定性不符合规程要求,堆积坝稳定系数富裕度较小。
4.1.4尾矿坝整治方案
通过上述尾矿坝稳定性分析,表明xxxxrn矿库坝体稳定性不满
足《规程》要求。
本次坝体整治重点内容是坝体稳定性加强和坝面整治。
设计采用如下尾矿坝整治方案:
4.1.4.1坝体稳定性加强
根据《规程》,对坝体稳定性不足的,应采用削坡、压坡、降低浸润线等措施,使坝体稳定性满足规程要求。
由以上坝体稳定性计算结果可知,该尾矿库坝体稳定性不满足《规程》要求,故本设计确定采用以下措施加强坝体稳定性。
(1)初期坝压坡
设计对初期坝外坡进行堆石压坡,在原初期坝顶压坡加高0.4m,使其外坡比达到1:
2.0,满足《尾矿库安全技术规程》的要求。
侧面的副坝采用浆砌石砌筑,外坡比1:
0.2,内侧为直立,具体高度视坝面整理后堆积坝的高度确定。
(2)堆积坝削坡
设计对堆积坝进行削坡整理,削坡后形成三级子坝,一、二级子坝坝高3m子坝外坡比为1:
2,马道宽1.5m,终期坝顶宽3.0m,坝面排水沟、东坝肩截水沟与库周的截水沟一致,断面均为宽X深=400mriX400mm西坝肩截水沟与排水明渠合并,断面为宽X深=500mriX500mm总坝高13m最终形成堆积坝外坡比为1:
2.3。
4.1.4.2坝面整治
根据《尾矿库安全技术规程》,坝面治理应按照正常库要求完善坝面、坝肩排水沟和坝面外坡覆土植草等。
(1)对堆积坝外坡面现有的杂草进行清理,且对外坡面进行整理,并在整治后的坝面外坡覆土种草绿化护坡。
为防止坝面雨水冲刷、风起扬尘,下游坡面采用植草护坡,坡面覆土厚0.3m,其上植草。
(2)在初期坝坝顶及每级子坝坝顶修建坝面横向排水沟,初期
坝及堆积坝两坝肩修建坝肩截水沟,坝面横向排水沟以1%坡度坡向
两侧坝肩截水沟,确保坝面雨水有序的向两侧坝肩截水沟排放。
坝面排水沟、东坝肩截水沟断面均为BXH=400mm400mm西坝肩截水沟与排水明渠合并,断面均为BXH=500mm500mn,均为C20素混凝土现浇筑。
4.1.5坝体整治施工要求
4.1.5.1坝面、坝肩排水沟施工
根据4.1.4尾矿坝整治方案,本次设计坝面整治后的初期坝坝顶
及堆积坝坝面需设置坝面、坝肩排水沟,其具体施工要求如下:
为了进一步完善各级子坝的坝面排水沟,确保坝面雨水有序地向两侧坝肩排水沟排放,治理设计在初期坝坝顶及每级子坝坝顶增设横向坝面排水沟共3条,在坝体两侧增设坝肩截水沟,与坝面排水沟一起,行成完整的排水系统。
横向坝面排水沟以1%的坡度坡向两侧的
坝肩截水沟,坝面雨水及渗水由横向排水沟收集经坝肩截水沟向下游排放。
坝肩截水沟沟底标高要求低于坝面横向排水沟底标高0.2m。
排水沟均为C20素混凝土现浇筑,壁(底)厚200mm
副坝要座落在基岩上,底宽2.4m,顶宽2.0m,外坡比1:
0.2,要求先削坡,后开挖基础,副坝的高度视削坡后的子坝高度而定,坝顶沿子坝坝坡、子坝顶砌筑。
4.1.5.2削坡施工要求及措施
(1)根据设计平面图上的尺寸,削坡要自上而下进行削坡,削坡后的尾矿砂摊至库内,形成3%的反坡坡向坝顶方向;
(2)在削坡完成后,砌筑副坝,副坝座落在基岩上,具体高度视削坡后堆积坝的高度确定,坝顶沿子坝坝坡、子坝顶砌筑;
(3)在坝面整理施工时应时刻注意浸润线位置,当发现挖掘出的尾砂很湿时,应立即停止施工,并及时采取排水措施。
4.2库面整治方案
4.2.1库面现状
尾矿库库内无积水,尾砂冲积坡度约2%,长约60m。
4.2.2库面整治方案
本设计根据上述现状,首先应利用削坡的尾砂对库区内滩面进行平整,然后对库区内滩面覆土,覆土以3%的坡度坡向库区下游,覆土厚度约0.3m,覆土后的库面上种草,沿库区周边修建截水沟(西侧和排水明渠合并),周边截水沟和坝肩截水沟相连,构成完成的排水系统,以便及时排除汛期雨水,加强坝体稳定性。
4.2.3库面整治施工要求
在库区周边土塬部位取土,运至库区滩面,从堆积坝坝顶位置向上游逐步覆土,覆土厚度0.3m,碾压密实,最终覆土形成以3%的坡度坡向库区下游。
截水沟底标高要求低于堆积坝坝顶及坝面横向排水沟沟底标高0.2m,堆积坝坝顶横向排水沟及库周截水沟断面均为
BXH=400mm400mm
4.3尾矿库排洪系统整治方案
尾矿库排洪系统整治的主要内容是根据防洪标准复核尾矿库防洪能力,若排洪能力不足,采取相应措施提高防洪能力。
4.3.1尾矿库排洪系统现状
尾矿库现状库内排水系统为©300mm勺排水涵管,库两侧山坡上
无截洪沟,上游无
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