尾矿库可行性研究报告

PAGEPAGE49目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概述 11.1项目名称及建设单位 11.2地理位置及交通 11.3经济概况 21.4地形地貌 31.5气候水文 32企业简介 43设计依据 43.1国家、地方政府和主管部门的有关法律、法规 43.2主要技术规范、规程、标准 53.3其他基础资料 63.4设计基本原则 63.5设计基本工艺资料 74尾矿库主要设计方案 84.1库址的选择 84.2初期坝坝型 94.3库容量及服务年限 104.4尾矿库等别 114.5防洪标准 114.6洪水计算及调洪演算 124.7尾矿库设计方案 174.8投资估算 315环境保护 365.1环境保护设计依据 365.2环境保护标准 365.3主要污染物及其治理措施 365.4环境保护监测管理机构 386水土保持 386.1编制依据 386.2工程概况 386.3水土保持现状评价 396.4可能造成的水土流失及其危害 396.5水土流失防治方案 396.6投资及效益分析 406.7水土保持措施实施的保证措施 417尾矿库的安全管理 427.1尾矿库安全管理措施 427.2防洪 447.3粉尘的防护对策 457.4尾矿库区范围内安全管理 457.5垮坝后波及范围 457.6安全监测制度及机构 458工程建设进度和劳动定员 468.1工程建设进度 468.2劳动定员 469存在的问题及建议 479.1存在的问题 479.2建议 48附图1尾矿库平面图YS09ZZ-12初期坝断面示意图图YS09ZZ-23尾矿库纵断面示意图YS09ZZ-34面积—库容曲线YS09ZZ-4辽阳县中正选矿厂尾矿库可行性研究报告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1.10km1.5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.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）10.003755.720.000.0020.008585.2061704.606.170.20.53.1030.0017669.54131273.7019.300.90.815.4440.0028797.85232336.9542.532.00.834.0250.0040598.32346980.8577.233.60.861.7860.0050991.42457948.70123.025.80.898.42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≥100001000≤V＜10000100≤V＜1000V＜100H≥10060≤H＜10030≤H＜60H＜304.5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100～20050～10030～5020～30中、后期1000～2000500～1000200～500100～20050～100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表4-5-2坝的级别12345最小安全超高（m）1.51.00.70.50.4最小滩长（m）150100705040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1.10（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.表4-6-1洪水计算结果表P(%)2.0001.0000.500P24p(mm)240.525276.975313.200Kp2.6733.0783.480P三p(mm)320.700369.360417.600Kp2.6733.0783.480P6p(mm)157.093179.265200.651Kp2.4982.8503.190P1p(mm)78.16688.50298.838Kp2.4202.7403.060P1/P60.4980.4940.493P6/P240.6530.6470.641P24P面240.525276.975313.200P三日P面320.700369.360417.600P6P面157.093179.265200.651P1P面78.16688.50298.838n1p0.6070.6040.603n2p0.6980.6870.681τ00.2970.2970.297Pτp(mm)48.59054.61261.060ip(mm/h)163.383183.633205.312φp0.7600.8000.830a三p0.6100.6500.690a三-24p0.1200.1600.210Qp(m3/s)30.82636.47042.305W三p(万m3)17.46921.44025.731W（三-24）p(万m3)0.8591.3201.958W24p(万m3)16.61020.12023.773W调p12.22914.78217.438Tt2.20571392.25350672.291823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）0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.29730.8260.29736.4700.29742.3052.2060.0002.2540.0002.2920.000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30.77m34.7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初期坝总方量约为37381.4.7.2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。（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5.0m的裂缝可采用开挖回填法处理。开挖深度应比裂缝尽头深0.3～0.5m，开挖长度应比缝端扩展约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；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。4.7.4尾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（50.0m）对应计算浸润线，计算浸润线由二维渗流理论计算获得。①渗流控制方程渗流计算依据的基本定律是达西(Darcy)定律，表达式为：(4.7.4.1)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：(4.7.4.2)式中，Kx、Ky是x，y方向的渗透系数，H是总水头。当材料是各向同性时，Kx=Ky；当材料为各向异性时，Kx≠Ky。总水头为：，(4.7.4.3)其中孔隙水压力，为水的重度，z是位置水头。②边界条件已知水头边界条件：(4.7.4.4)其中为已知水头值。不透水边界：(4.7.4.5)在浸润边界上：(4.7.4.6)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Fs定义为使破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4.7.4.1所示，其抗滑力与下滑力之比即为安全系数Fs：式中：i为第i条块；r为圆弧半径；αi为条块地面中点切线与水平线夹角；Ui是条块地面中点处孔隙水压力；Wi为条块重量；Qi为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），Mc为Qi对圆心的力矩之和；Li为条块底部长度；ci和φi是条块地面中点处的内聚力和内摩擦角。在不考虑地震影响时，公式中的Qi、Q/i和Mc均取为零。图4.7.4.1瑞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》，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1.15；（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1.05；（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1.00。（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4-7项目初期坝尾细砂尾粉土基岩天然重度γ（kN/m3）21.0018.0019.0024.00内聚力c（kPa）0.000.009.8030.00内摩擦角φ（°）33.0031.0028.0040.00渗透系数Kv(cm/s)3.40×10-11.30×10-43.25×10-5——（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：图4.7.4.2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Ⅶ度，设计地震基本加速度为0.1g。抗滑稳定性计算结果如下：图4.7.4.3图4.7.4.4表4-7-4-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（125.4771，56.6401）102.982.611.10特殊运行（125.2862，56.2157）119.371.711.00通过上述稳定性计算结果可知，辽阳县XXXX选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。4.7.5库区排水（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Q0.5%=42.305m3/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1.5m，沟深1.5m，沟壁坡比为1：0.7，沟底坡比为0.003。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3.5m，高为12.0（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：式中：nc为同一个横断面上排水口的个数；m为堰流量系数，当δ/Hy<0.67时，按薄壁堰计算，m=0.405+0.0027/Hy，当0.67<δ/Hy<2.5，按实用堰计算，；δ为堰顶宽；ε为侧向收缩系数；bc为一个排水口的宽度；Hy为溢流堰泄流水头。通过上述计算，当库水位未淹没第一层圈梁，泄流水头为1.0m时，该尾矿库新建井—管排水系统最大下泄流量为Q1=35.13m3截洪沟：截洪沟的泄流能力按明渠无压流计算，计算公式如下：式中：Q为泄洪流量；A为过水断面面积；n为渠道糙率；R为水力半径，R=A/X，其中X为湿周，，b为渠底宽度，h为渠内水位深，m为边坡系数；i为渠底坡比。在本设计关于截洪沟泄洪量的计算中取i=0.03，n=0.03，沟内泄洪水深为1.0m时，泄洪量为Q2=8.61m由上述计算可知，“井—管”排洪系统最大泄洪量为Q1=35.13m3/s>q=30.77m3/s，另有截洪沟作为辅助排洪设施，排洪系统完全4.7.6XXXX选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PE管（外加保温材料），管外径为DN114×7mm，长约L=140.0m4.7.7矿浆带入库内的水量为522.89m3/d，回水按60%考虑，则每日回水量为：313.734m3/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（4BA—6）90m3/h，扬程91.0m，可以满足选厂水泵站要求，共两台，一台备用，一台使用。4.7.8观测设施根据《选矿厂尾矿设施设计规范》（2BJ1-90）第3.5.9条“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130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）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，测压孔深度一般在15.0~20.0m4.7.9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。4.7.10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，因此必须保证排水构筑物的施工质量。4.7.11主要工程量本工程主要工程量见表4-7-11-1、表4-7-11-2、表4-7-11-3和表4-7-11-4。表4-7-11-1坝体工程量序号项目单位数量备注1清基挖方等m371502堆石坝（尾矿库附近取）m3373813反滤层（双层土工布500g/m2）m259304块石粒径δ=400mm（护坡）m314835沥青木屑板（厚30mm）m2366排水沟，M7.5砂浆砌MU30块石m3200表4-7-11-2尾矿输送工程量序号项目单位数量备注1高分子聚乙烯PE管DN114×7mmm140表4-7-11-3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C25钢筋ｍ319占地面积ｍ2202回水泵型号4BA-6台23D250焊接钢管m150表4-7-11-4观测设施工程量序号项目单位数量备注1电测水位计台42测压管PVC硬塑料管m603位移监测点个34位移监测基点个24.8投资估算4.8.1工程概况本工程为辽阳县XXXX选矿厂配套的首选尾矿库建设项目工程项目建设总投资为325.89万元。4.8.2投资范围堆石坝、排洪系统、回水管道、水力输送管道和观测设施。4.8.3估算费用构成本工程投资估算由建设项目的工程费用、其他费用、工程预备费构成。（1）工程费用包括整个投资范围内项目的建筑工程费。（2）其他费用包括建设单位管理费、设计费、监理费等其他工程费用。建设单位管理费：按建筑工程费用2.7%计算工程监理费：按建筑工程费用2.5%计算工程保险费：按建筑工程费用0.5%计算工器具及生产家具购置费：按建筑工程费用1.2%计算工程招标及代理费：按建筑工程费用0.4%计算联合试运转费：按建筑工程费用0.5%计算（3）工程预备费按照概算投资的12%计取。详见投资概算汇总表。4.8.4编制依据（1）工程量、材料量、设备由各专业提供。（2）人工工资按所采用定额的人工工资。（3）材料价格预算价格按定额规定执行;实际价格按当地材料价执行。（4）设备价格1）《工程建设全国机电设备2004年价格汇编》；2）主要设备采用现行的出厂价格或市场询价；3）设备运杂费按设备原价的8%计算；4）备品备件费按设备购置费的1%计算。5）安装费根据各专业情况测定系数。（5）采用的定额土建和通用安装工程按当地现行的有关规定执行。地表建筑等工程技术经济指标使用近期类似矿山建筑工程指标。（6）其他费用其他费用参照2008年《中国有色金属工业建安工程费用定额、工程建设其他费用定额》进行计算。设计费按照国家发展计划委员会、建设部颁发的《工程勘察设计收费标准》（2002年修订本）计算。投资概算汇总表（万元）序号工程项目和费用名称建筑工程安装工程设备工器具购置其他费用总值总概算投资221.030.004.362.7097.80325.89一第一部分：工程费用221.03225.391初期坝54.7754.772反滤层7.127.123排水井D＝3.5m48.0048.004排水管6.006.005排水沟3.183.186坝体观测设施3.283.287截洪沟81.6081.608尾矿回水池、消力池1.171.179尾矿回水泵站12.004.3616.3610回水管1.881.8811尾矿输送系统2.032.03二其他费用65.501建设单位管理费用6.066.062工程保险费1.121.123工器具及生产家具购置费2.702.704工程招标及代理费0.900.905联合试运转费1.121.126工程设计费15.0015.007工程测量、勘察费13.0013.008工程监理费5.605.609环评费3.003.0010地灾评价2.002.0011水土保持3.003.0012场地建设费9.009.0013劳动安全卫生3.003.00三预备费35.0035.00尾矿输送及回水设备及安装概算价值：43600元顺序号价目表名称及项目编号设备及安装工程名称单位数量重量（吨）单位价值（元）总价值（元）单位总设备安装工程设备安装工程重量重量总计其中工资总计其中工资1回水泵4BA—6型台22000040000小计40000运杂费8%3200备品备件费1%400安装费12%4800合计436004800尾矿工程顺序号单位估价工程或费用名称计算数量概、预算价值（元）编号单位单价其中工资总价备注1坝体650662清基、挖方m371501071500坝体堆石坝m33738110373810反滤层(双层土工布500g/m2)m259301271160块石护坡m3148368100844伸缩缝沥青木屑板m236431548排水沟浆砌石M7.5m3200159318002排洪系统1356000排水井D＝3.5m座4120000480000排水管m40015060000截洪沟m12006808160003尾矿输送20300高分子聚乙烯PE管DN114×7mmm140145203004回水工程35850回水池水工C25钢筋砼m31390011700消力池水工C25钢筋砼m369005400D250焊接钢管m150125187505观测设施32760电测水位计台4560022400测压管PVC硬塑料管φ50m606360位移监测点个320006000位移监测基点个2200040005环境保护环境保护是我国的基本国策，环境污染治理是环境保护的核心。我国环境保护法指出“开发矿藏，必须实行综合勘探、综合评价、综合利用，严禁乱挖乱采，妥善处理尾矿矿渣，防止破坏资源和恶化自然环境。”5.1环境保护设计依据国家计委、国务院环境保护委员会（87）国环字第002号《建设项目环境保护设计规定》。5.2环境保护标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）5.3主要污染物及其治理措施5.3.1本工程主要影响与污染因素为：（1）生态环境影响因素施工取料、爆破、车辆行走碾压等行为对地表植被与土壤的破坏和影响；尾矿库及上坝道路等占地将改变土地的利用功能；项目建设对地貌景观的影响等。（2）环境污染因素废水——尾矿废水；固体废物——尾矿、建设弃土；粉尘——尾矿库粉尘。5.3.2污染源治理措施（1）尾矿浆选矿厂排出的尾矿浆为矿山企业主要污染物之一。生产废水随尾矿浆进入尾矿库，经过澄清、渗滤，在尾矿库内停留7~15天，通过自然曝气，自净、沉降后，其中有害成分大幅度降解。库内澄清水和部分雨洪水通过回水泵经加压扬送到选矿厂高位水池内，再进入生产工艺流程重复利用。（2）粉尘尾矿细小的颗粒可能造成粉尘污染，尾矿颗粒细度达0.074mm左右，遇到干旱大风天气极易被大风吹动，造成污染，预防粉尘污染的办法是，在干旱大风天气应及时对裸露的尾矿滩面进行喷淋，尾矿库周边适当位置设置排水沟并用毛石护坡（覆土植被）。此外，采取尾矿库边分散放矿也可以有效预防尾矿库扬尘。（3）弃土尾矿库建设过程中的弃土、废石应规划堆放。具体可以堆放在标高不够的洼地上，并避开尾矿库排水泄洪设施出口，这样就可以防止弃土、废石被雨水冲刷而流失。（4）施工取料对地表植被与土壤的破坏和影响尾矿库建设过程中，防渗黄土料外购，这样不会因为施工取料造成地表植被与土壤的破坏和影响。生产服务期满后，尾矿坝及尾矿库区植树、绿化。5.4环境保护监测管理机构选矿厂企业设有安环处，专职从事环保管理工作。环保监测站、化验室装备仪器设备，配专职监测员，对尾矿污水实施监测。6水土保持6.1编制依据《中华人民共和国水土保持法》（1991）《中华人民共和国水土保持法实施条例》（1993）《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）《水土保持综合治理规划通则》（GB/T15772-1995）《土地侵蚀分类分级标准》（SL190-96）《开发建设项目水土保持方案大纲编制规定》（1999[288]）《开发建设项目水土保持方案管理办法》《水土保持生态环境监测网络管理办法》6.2工程概况拟建尾矿库库址位于辽阳县XXXX矿选厂东侧山谷中，该山谷三面依山坡，一面沟口。场地地形西高东低，南北两侧高，中间低，小区域汇水面积约0.893km2建筑场地及附近未发现滑坡、泥石流、塌陷等不良地质现象，岩土种类单一，无特殊性岩土，适宜工程建设。尾矿库属于山谷型尾矿库，尾矿堆积坝采用“上游式”筑坝，本次设计尾矿坝坝高约40.0m，总库容77.2×106.3水土保持现状评价该库为筑坝存放尾矿。尾矿库区周围地表分布有草皮，水土保持现状良好。6.4可能造成的水土流失及其危害生产建设过程中，尾矿的排放与堆积，地面植被土壤损失严重。由于生产建设扰动和破坏了岩土重力平衡，使原岩土体易于失稳，排弃、堆积尾矿砂松散体固结力差，因而水蚀、重力侵蚀急剧增加。因此，大量的水土流失，不仅使土壤的营养成份减少，肥力降低，使土地生产力下降，而且还可能阻塞截洪沟道，使河床抬高影响行洪，引起道路边坡及山体的垮塌等，甚至可能引起山体滑坡等灾害，将直接影响矿山的开采、矿工及当地人民生命财产的安全。6.5水土流失防治方案尾矿库的水土保持工作主要是防治尾矿库在施工时期和生产运行时期造成的水土流失。针对尾矿库在施工时期和生产运行时期产生的水土流失特点，选择合适的水土保持措施并加以落实：（1）施工取土（石）场地，设计建议主要布置在库内尾矿堆积区内，可不加保持，部分在库外，则需要在料场开采完毕后平整边坡，恢复植被；（2）尾矿库清基开挖后的弃渣场放置在库外，填平洼地，多余的弃渣则须采用挡墙或围堰等构筑物将其圈定在一定的范围内，再在其上恢复植被；（3）加强尾矿运输线路和尾矿排放的管理，避免尾矿流出库外；（4）对库区周边的山体稳定安全采取有效工程措施，在尾矿堆积边界以上范围加强草场绿化工作，严禁破坏草场，做好植被保护，防止水土流失和泥石流的产生；（5）在尾矿坝堆筑过程中主要采取两个措施防治水土流失：一是每次修筑完一期子坝后，及时用山皮土等覆盖，并在其上种植草皮或灌木如沙棘、紫穗槐等，以有效防止尾矿砂的水土流失；二是在每期子坝平台上均设置排水沟，以使降水得到有序导流，防止坝坡的水土流失；（6）加强汛期尾矿库的监测和管理，避免因尾矿库水位骤升骤降而影响山坡的自身稳定；（7）确保尾矿库和排洪设施的安全，这是尾矿库最重要的水土保持工程；（8）尾矿库服务期满后，要在尾矿库的干滩面上铺0.25~0.30m厚的土层，然后再种草植树，将尾矿库恢复到使用前生态环境。6.6投资及效益分析6.6.1修建尾矿库来堆存尾矿，其作用就是防止水土流失，因此尾矿库自身就是一项重要的水土保持措施。本设计水土保持措施资金由建设单位承担，但绝大部分费用都已包含在尾矿库基建工程费用和生产运行费用中。6.6.2（1）生态效益采用工程措施与生物措施、土地整治相结合后，将极大地改善生态环境，减轻土壤侵蚀，有效减轻水土流失，还可有效防止风蚀对环境造成的污染。（2）社会效益水土保持方案实施后，辽阳县XXXX选矿厂每年可排放尾矿约30.0万t，这对维护选厂的正常生产秩序和矿区附近的社会秩序具有十分重要的意义。6.7水土保持措施实施的保证措施6.7.1建设单位应设立水土保持管理机构，专人领导和负责组织项目基建期和生产期的水土保持管理工作，将水土保持管理工作融合到生产建设管理的各个环节；根据矿山实际情况，下设的管理机构人员可由环保人员兼任。6.7.2实施水土保持工程，要具有一定的水土保持专业素质及相应资质的施工队伍进行施工，并实行监理制。生产过程中，对水土保持设施，应安排具有水土保持专业技术人员进行管理、监督，为水土保持措施保质保量实施提供技术保障。6.7.3项目的水土保持措施资金由建设单位承担。资金应加强管理，做到资金及时到位，并将资金单独划拨出专款专用；对水土保持资金落实情况进行各级部门监督管理，保证水保资金逐项完全落实。7尾矿库的安全管理尾矿库的安全管理必须严格按《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）、《尾矿库安全监督管理规定》（2006第6号令）及《土石坝养护修理规程》（SL210-98）的相关规定执行。尾矿设施是选矿厂生产不可缺少的配套设施。尾矿库又属于安全设施，根据我国有关规定：安全设施必须与主体工程同时设计、同时施工和同时生产。尾矿库是选矿厂生产最大的危险源，它是一个具有高势能的人造泥石流危险源。在长达十多年甚至数十年的时间里，各种天然的和人为的不利因素威胁着它的安全。事实一再表明，尾矿库一旦失事，将给工农业生产及下游人民生命财产巨大的灾害和损失，因此加强尾矿库管理，是非常重要的。7.1尾矿库安全管理措施（1）技术措施①合理设计尾矿坝边坡，不同的坝高采用不同的设计边坡，以适应坝体稳定的要求。该尾矿库坝体采用如下边坡：尾矿坝为透水堆石坝，坝高20.0m，内、外坡比均为1②工程设计中，尾矿坝高度的确定过程中，除了考虑未来5年尾矿库的有效库容，还结合尾矿库排洪设施的泄流能力，重点考虑了尾矿库的调洪库容、安全超高，泄流量等因素。使得该尾矿库可以防御两百年一遇洪水（P=0.5%）。③尾矿库的排洪、排水设施有库内排水井，坝下排水管，截洪沟，库边排水沟。另外回水返回选厂再生产，不会对环境造成污染。④尾