XX选矿厂尾矿库建设项目可行性研究报告.docx

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XX选矿厂尾矿库建设项目可行性研究报告

XX选矿厂尾矿库建设可行性研究报告

附图

1尾矿库平面图YS09ZZ-1

2初期坝断面示意图图YS09ZZ-2

3尾矿库纵断面示意图YS09ZZ-3

4面积—库容曲线YS09ZZ-4

1工程概述

1.1项目名称及建设单位

项目名称：

辽阳县XXXX选矿厂尾矿库可行性研究报告

建设单位：

辽阳县XXXX选矿厂

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

1.2地理位置及交通

辽阳县隶属于辽宁省辽阳市，位于辽东半岛中部，地处东经122°35′04″－123°41′00″，北纬40°42′19″－41°36′32″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XXXX选矿厂，位于辽阳县寒岭镇黄泥村西侧3km处的山坡上，在寒岭镇南侧15km处，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1.1：

图1.1地理及交通位置图

1.3经济概况

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。

1.4地形地貌

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253.0~361.8m，地形最大高差为108.8m，地形坡度一般在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150.0m，纵深长度约为1.10km，谷底与谷坡缓度接触。

区内植被繁茂。

1.5气候水文

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6.0~8.0℃，夏季极端最高气温为38.0℃，冬季极端最低气温为-33.7℃；历年平均相对湿度在63.0%左右，一昼夜最大降雨量为156.69mm，年平均降水量在800.0~900.0mm之间，多集中于7~8月份，年平均蒸发量为1649.9mm；夏季主导风向为南风，冬季主导风向为北风；年日照时数平均值为2559.3小时左右，无霜期为140~160天，最大冻结深度为1.26m。

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，其中太子河总长413.0km，流域面积约为4000km2，区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。

库区生产和生活用水约8.5万t/a，均有附近小河沟接引供给。

2企业简介

辽阳县XXXX选矿厂属私营企业，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

3.1国家、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[2004]56号；

（6）《尾矿库安全监督管理规定》（2006年第6号令）

3.2主要技术规范、规程、标准

（1）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）；

（2）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；

（3）《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）；

（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；

（5）《水工混凝土结构设计规范》DL5057-1996；

（6）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；

（7）《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》（YBJ11-86试行）；

（8）《选矿安全规程》（GB18152-2002）；

（9）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）

（10）《工作场所有害因素职业接触限值》（GBz2-2002）；

（11）《机械防护安全距离》（GB/T2265-1997）；

（12）《矿山电力设计规范》（GB50070-1994）；

（13）《冶金矿业尾矿设施管理规程》（冶矿字第185-90）；

（14）《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-1995）

（15）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；

（16）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；

（17）《土工合成材料应用技术规范》（GB50290－98）；

（18）《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599－2001）。

（19）《中华人民共和国环境保护法》

3.3其他基础资料

（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Ⅶ度；

（4）选矿厂工艺资料；

（5）《辽阳县XXXX选矿厂年产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）。

3.4设计基本原则

（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，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。

3.5设计基本工艺资料

（1）选矿厂年处理原矿量：

50×104t（约1666.7t/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：

3.08；

（5）选矿厂年排尾矿量：

30×104t/a；

（6）矿浆浓度：

20%；

（7）尾矿平均粒度：

-200目占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3.1：

图3.1选矿技术工艺流程图

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。

4.1库址的选择

4.1.1库址选择的原则

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》（ZBJ1-90）和《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）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；

（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。

4.1.2库址的选择

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，沟谷汇水面积约为0.893km2，纵深长度约为1.10km，平均宽度约为150.0m。

沟内无居民居住，仅有2~3亩耕地，沟口附近有居民6~7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40.0m，垮坝后波及范围按80倍坝高的原则进行预测，即波及范围约为80×40=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）。

4.2初期坝坝型

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。

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。

4.3库容量及服务年限

依据公式：

式中，

为所需尾矿库有效库容（

）；

为尾矿库设计年限内需贮存的尾矿量（

），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；

为尾矿库内的尾矿平均堆积干容重（

），由于缺少该资料，本报告依据《选矿厂尾矿设施设计规范》第2.0.2条规定，选定尾矿真比重为2.7t/m3的尾矿平均堆积干容重为1.55t/m3，该选厂尾矿平均堆积干容重由γd=β·γd（2.7t/m3）来计算；ρg为尾矿真比重；β为校正系数；γd（2.7t/m3）为尾矿真比重为2.7t/m3对应尾矿平均堆积干容重。

经计算，尾矿库库容计算结果表见表4-3-1

表4-3-1尾矿库库容计算及服务年限

标高（相对标高）

（m）

面积

（m2）

相对库容

（m3）

累计库容

（万m3）

使用年限

（年）

充填系数

有效库容

（万m3）

10.00

3755.72

0.00

0.00

20.00

8585.20

61704.60

6.17

0.2

0.5

3.10

30.00

17669.54

131273.70

19.30

0.9

0.8

15.44

40.00

28797.85

232336.95

42.53

2.0

0.8

34.02

50.00

40598.32

346980.85

77.23

3.6

0.8

61.78

60.00

50991.42

457948.70

123.02

5.8

0.8

98.42

根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90），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30.0m，坝高约为20.0m，尾矿堆积坝平均坡比按照1：

4.0考虑，当坝高达到50.0m标高（相对标高）时，库容可达77.23万m³，考虑利用系数，有效库容为61.78万m³，可服务3.6年。

4.4尾矿库等别

依据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ—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40.0m，尾矿库等别为四等库；按库容量77.23×104m3，尾矿库等别为五等库。

综合考虑，本尾矿库等别为四等库。

表4-4-1尾矿库等别

等别

全库容V（万m3）

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

4.5防洪标准

根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90），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=0.893km2。

表4-5-1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=2.0%（50年一遇）；中期为P=1.0%（100年一遇）；后期为P=0.5%（200年一遇）。

尾矿坝的最小安全超高与最小干滩长度按表4-5-2确定。

表4-5-2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）

1.5

1.0

0.7

0.5

0.4

最小滩长（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0.5m和50.0m。

4.6洪水计算及调洪演算

4.6.1洪水计算

（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XXXX选矿厂尾矿库处于Ⅲ4水文分区，水文参数如下：

其中，

分别为年最大24小时、3日、6小时和1小时暴雨均值；

分别为年最大暴雨变差系数和偏态系数。

根据1：

10000地形图，该尾矿库库区汇水面积为0.893km2，主沟长度为1.10km，平均坡降为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：

其中：

Qp为设计洪峰流量，m3/s；φp为设计洪峰径流系数；ip为相对于汇流时间τp的设计面暴雨强度，mm/h；Pp为设计最大时雨量，mm，各种频率的雨量

Pτp面为一定频率下τp历时的设计面暴雨量，mm；τp为一定频率下的汇流历时，小时；np、n1p和n2p为一定频率下τp历时暴雨指数；αp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，km2。

（3）洪水总量计算

设计洪水总量按下列公式计算：

式中：

W三P、W（三-24）P和W24P分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m3；α三p和α（三-24）p分别不同频率的三日洪量径流系数和前锋洪量径流系数；P三P面和P24P面分别为不同频率三日、24小时设计面暴雨量，mm；F为汇水面积，km2。

（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rp小于0.05时洪水过程线为以Qp为高，以Tt为洪水过程线的总历时，以τ0为洪水上涨历时的三角形，W调P为洪水过程线的面积。

当rp大于0.05时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：

QP为洪峰流量，m3/s；W为洪水总量，万m3；T为主峰洪水历时，东部Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区：

T=51小时；西部Ⅴ、Ⅵ区T=52小时。

辽阳县XXXX选矿厂尾矿库位于东部Ⅲ4区，故主峰洪水历时T=51小时。

对于该尾矿库，各频率下洪水过程线形状系数为：

则该尾矿库的洪水过程线就是以Qp为最大流量、W调P为调洪的洪量、T为洪水历时的简化三角形过程线，其中：

（5）洪水计算结果

洪水计算结果见表4-6-1、表4-6-2和图4.6.1：

表4-6-1洪水计算结果表

P（%）

2.000

1.000

0.500

P24p（mm）

240.525

276.975

313.200

Kp

2.673

3.078

3.480

P三p（mm）

320.700

369.360

417.600

Kp

2.673

3.078

3.480

P6p（mm）

157.093

179.265

200.651

Kp

2.498

2.850

3.190

P1p（mm）

78.166

88.502

98.838

Kp

2.420

2.740

3.060

P1/P6

0.498

0.494

0.493

P6/P24

0.653

0.647

0.641

P24P面

240.525

276.975

313.200

P三日P面

320.700

369.360

417.600

P6P面

157.093

179.265

200.651

P1P面

78.166

88.502

98.838

n1p

0.607

0.604

0.603

n2p

0.698

0.687

0.681

τ0

0.297

0.297

0.297

Pτp（mm）

48.590

54.612

61.060

ip（mm/h）

163.383

183.633

205.312

φp

0.760

0.800

0.830

a三p

0.610

0.650

0.690

a三-24p

0.120

0.160

0.210

Qp（m3/s）

30.826

36.470

42.305

W三p（万m3）

17.469

21.440

25.731

W（三-24）p（万m3）

0.859

1.320

1.958

W24p（万m3）

16.610

20.120

23.773

W调p

12.229

14.782

17.438

Tt

2.2057139

2.2535067

2.291823

表4-6-2尾矿库洪水过程线

2.0%

1.0%

0.5%

T（h）

Q（m3/s）

T（h）

Q（m3/s）

T（h）

Q（m3/s）

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.297

30.826

0.297

36.470

0.297

42.305

2.206

0.000

2.254

0.000

2.292

0.000

图4.6.1200年一遇设计洪水过程线

4.6.2调洪演算

调洪计算选取最终堆积标高进行调洪计算，经计算，该尾矿库在此标高时调洪库容为6.48万m³。

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=Qp（1-Vt/WP）

式中：

q—所需排水构筑物的泄流量，m3/s；

QP—设计频率的洪峰流量，m3/s；

WP—频率为P的一次洪水总量，m3；

Vt—最小调洪库容，m3；

库区调洪后应泄流量为：

q=42.305×（1-6.48/23.773）=30.77m3/s。

通过以上计算得知：

该尾矿库200年一遇最大24小时降雨的洪水总量为23.773万m3，而该尾矿库最小调洪库容为6.48万m3，尾矿库库区调洪后排洪构筑物应泄流量为30.77m3/s。

4.7尾矿库设计方案

4.7.1尾矿初期坝

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20.0m，最大坝长约为82.6m，设计坝顶宽为3.0m，上、下游坡比均为1：

2.0。

为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C15混凝土将土工布镶入沟底和岸坡；初期坝下游采用干砌块石护坡（见初期坝断面图附图YS09ZZ-2）。

初期坝总方量约为37381.3m3。

4.7.2尾矿堆积坝

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50.0m，堆积高度为20.0m，下游坡平均坡比为1：

4.0，每5.0m高设一平台，平台宽约3.0m（见尾矿堆积坝断面图附图YS09ZZ-3）。

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0.3m厚的山皮土，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。

4.7.3尾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、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