锰业公司尾渣库三期工程可行性研究报告

尾渣库(三期工程)初步设计(代可行性研究)说明书云阳锰业有限责任公司二○一二年八月1.综合说明 1.2水文、气象 1.3工程地质 1.4工程任务及规模 1.5工程总体布置及建筑物 71.6施工组织设计 1.7环境保护 1.8尾渣库的安全管理 1.9节能设计 1.10劳动安全、卫生、职业病防治与消防 1.11工程投资概算 1.13工程特性表 2.水文 2.1流域概况 2.3水文站及资料情况 2.4洪水 2.5地表水 2.6地下水 2.7设计洪水计算 2.8库容计算 3.工程地质 3.1绪言 3.2勘察工作简述 3.3区域地质概况 3.4尾渣库库区工程地质条件 3.5坝址工程地质条件 3.6天然建筑材料 3.7结论和建议 4.工程任务及规模 4.1工程建设的必要性 4.2工程任务及工程规模 5.工程总体布置及建筑物 5.1设计依据 5.2工程总体布置 5.3渗流计算 5.4稳定性分析 5.5调洪演算 5.6建筑物结构设计 5.7尾渣库观测 5.8输送系统 5.9尾渣库通讯及照明系统 5.10工程量表 6.施工组织设计 6.1施工条件 6.2施工导流 6.3料场的选择与开采 6.4主体工程施工 6.5施工交通运输 6.6施工总布置 6.7施工总进度 7.环境保护 7.1渗漏液 7.2废水重复利用率 7.3清污分流 7.4植被、水土保持 7.5环境监测 8.尾渣库安全管理 8.1尾渣库安全要求 8.2安全管理工作 8.3应急救援预案 8.4安全管理机构 9.节能设计 9.1设计依据 9.2工程节能设计 9.3结论 10.劳动安全、卫生、职业病防治与消防 10.1设计依据 10.2劳动安全 10.4职业病防治 11.工程投资概算 11.1投资概算编制原则和依据 11.2基础单价的计算标准 11.3主要工程及材料 11.4工程投资概算表 12.结论和建议 12.1结论 11.综合说明1.1工程概况印江土家族苗族自治县云阳锰业有限责任公司(以下简称云阳锰业有限公司)位于铜仁市印江县天堂镇，厂区位于天堂镇东北800m处，车家河甘金桥电站水库西面，厂区距印江县城30km,距铜仁大兴机场132km,距重庆秀山火车站70km,印秀公路从厂区以南20m的地方通过，交通较为该公司主要从事锰矿选冶，采用低硅电解金属锰，年产量10000t,年产生锰渣约为70000t,约46700m²废渣。云阳锰业有限公司生产的电解锰的锰尾渣具有一定的污染性，废渣中含有多种矿物质，矿渣渗滤液PH值远不符合国家允许排放标准值，如果任意堆放会污染环境。由于云阳锰业有限公司对尾渣综合利用项目尚未启动，所以电解金属锰废渣需建设专用渣库妥善堆存。云阳锰业有限公司在厂区北部距离200m的山沟中建有的尾渣库为主要矿渣堆放区，渣场下游100m处为车家河一级电站甘金桥水电站库区，渣场区域地表水最终流入甘金桥电站水库，甘金桥电站水库所在的车家河是乌江右岸的一级支流，主流从核桃坪发源地经印江县板溪、天堂、胡家坝、坨寨穿过沿河小溪、墨子湾、蛟坝、白果树，于沙沱渡口处汇入乌江，全长80.7km,总流域面积647km³。为保持渣场区域生态环境和车家河不受此渣场污染，在此修建坝体对渣场进行工程处理是有必要的。本次渣库工程为三期工程，在二期土坝下游修建浆砌石重力坝体，扩大渣库容量20万m³,满足未来企业6.7年的排放需要。22012年5月，我公司受云阳锰业有限公司委托，对云阳锰业有限公司尾渣库三期工程进行初步设计。我公司接受委托后，通过对该公司尾渣库的基本情况进行踏勘。根据合同约定的委托内容，根据云阳锰业有限公司提供的资料和参数编制了《印江土家族苗族自治县云阳锰业有限责任公司尾渣库(三期工程)初步设计(代可行性研究)报告》。在初步设计过程中我公司得到了各级安全生产监督管理部门及云阳锰业有限公司的大力支持和帮助，在此一并致谢!1.2水文、气象云阳锰业有限公司位于印江县天堂镇，厂区位于天堂镇东北800m处，车家河甘金桥电站水库西面。该尾渣库坝址以上流域总面积为0.488km²,设计中将该尾渣库整个集水流域分为3个区，分别进行排洪。1号区为库区，集水面积0.029km²,河长0.17km,河道比降为10%;2号区为左岸排水区，集水面积0.397km²,河长1.15km,河道比降为223%;3号区为右岸排水区，集水面积0062km²,河长0.69km,河道比降为154%。该工程排洪方案是将洪水引入下游的车家河内。该区属中亚热带温暖湿润的季风气候，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温16.9℃,最冷月1月平均气温5.6℃,最热月7月平均气温27.3℃,极端最高气温39.9℃,极端最低气温-9℃。平均无霜期290.2天，平均日照时数1288.4h,年平均相对湿度78%,平均风速0.9m/s,多年平均降水量为1068.0mm,日降水量大于10mm的天数为32.9天，大于25.0mm的天数10.6天，大于50.0mm的天数2.9天。33、水文站及资料情况该工程集雨面积较小，工程所处设计流域内无实测水文、降水资料，邻近地区的印江气象站国家基本气象台，该站具有1959～2009共51年实测降水系列资料，该资料已被贵州省气象局整编。本次设计阶段，选择资料年限长，观测精度高，资料可靠性较好的印江气象站作暴雨洪根据印江气象站1959～2009年共51年实测最大一日降水系列资料，C=0.43,C₅=3.5Cv。由于该尾渣库总集水面积0.488km²(<10km²),按“年最大1h暴雨成峰，年最大24h暴雨成量”原则进行计算。根据以上分析，并结合贵州省水文水资源局的有关等值线图，选取该工程流域中心处设计流域暴雨统计参数为：选取H=45mm,C=0.40,C₅=3.5C;根据尾渣库布置，该尾渣库集水流域分为3个区进行排洪。即1区为尾渣为库周截洪沟以内的集水区；2区为山脊与左岸截洪沟山体坡面集州省特小流域暴雨洪水计算标准》中所述的公式计算分别计算各分区的5、库容计算三期工程库容计算在1:1000地形图上画出大坝位置，按大坝设计外坝坡度画出大坝外坡面线，然后量出各等高线和相应坝高所围面积，以相邻两等高线面积平均乘以高距即得二等高线之间的容积，将各层容4积累加即得不同坝高及最终坝高程时的总库容，该渣库三期工程最终堆积高积为585.0m,总库容41.3万m²,库容除去已堆放的7万m³锰渣，剩下34.3万m³。1.3工程地质1、区域地质概况库区地处武陵山脉之北西侧的斜坡地带，地形总体为北西高南东低，以溶蚀—剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台，尾矿坝前缘为小溪沟，由西向东汇入车家河。区内出露地层有第四系、奥陶系下统红花园和大湾组。该区地质构造简单，仅有一条由南倾的张性正断层沿沟谷通过，走向70—85°,倾向南东，倾角65—75°。地层倾向南东100—120°,岩层倾角16—23°。坝址区浅部节理裂隙较发育，左坝肩的岩体相对完整，而右坝肩的岩体的完整性相对较差，特别在断层两侧。坝区的节理裂隙主要发育有2组，呈“X”发育。据调查及收集资料，该区无强地震发生，该区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震基本烈度为VI度。2、尾渣库库区和坝址工程地质条件库区地处武陵山脉之北西侧的斜坡地带，地形总体为北西高南东低，以溶蚀—剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台，尾矿坝前缘为小溪沟，由西向东汇入车家河。区内出露地层有第四系、奥陶系下统红花园和大湾组。该区地质构造简单，仅有一条走向70—85°,倾向的张性正断层从场地北边缘通过，倾角65—75°。地层倾向南东100—120°,岩层倾角16—23°。坝址区浅部节理裂隙较发育，左坝肩的岩体相对完整，而右坝肩的岩体的完整性相对较差，特别在断层两侧。5坝区的节理裂隙主要发育有2组，呈“X”发育。3、天然建筑材料1)砂石料：石料场位于坝址附近的左岸坡，大于堆渣顶10m以上高程开采，水平距离应在离坝址50m以上，就地取材。开采岩层为奥陶系下统红花园组(0₁h)灰岩、生物灰岩，有效储量10万m³,质量及数量均满足设计要求。工程区无天然砂料利用，只能采用人工机制2)土料：土料场位于天堂镇附近的印江至天堂的公路旁，为风化残坡积为褐黄色红粘，土层厚2.0～5.0m,料场有效储量3～5万m³满足土工膜垫层土料储量要求。砂质含量低，土质较好，地形平坦，运输距离约5km,运输方便。1、自然经济状况及工程建设的必要性云阳锰业有限公司尾渣库位于云阳锰业有限公司电解锰厂厂区北部距离200米的山沟中，渣库下游100m处为车家河一级电站甘金桥水电站库区，该尾渣库坝址以上流域总面积为0.488km²。云阳锰业有限公司坐落于中国“锰三角”旁——印江土家族苗族自治县天堂镇，总建筑面积5.4万m²,是印江县的主要矿产加工业之一，其主要产品为电解锰、锰制品加工与销售，随着公司规模逐渐壮大，也带动了当地经济的发展，同时也为印江县的财政收入作出巨大的贡献。电解锰的锰尾渣具有一定的污染性，废渣中含有多种矿物质，矿渣渗滤液PH值远不符合国家允许排放标准值，如果任意堆放会污染环境。由于云阳锰业有限公司对尾渣综合利用项目尚未启动，所以电解6金属锰废渣需建设专用渣库妥善堆存。云阳锰业有限公司在厂区北部距离200m的山沟中建有的尾渣库为主要矿渣堆放区，渣场下游100m处为车家河一级电站甘金桥水电站库区，渣场区域地表水最终流入甘主流从核桃坪发源地经印江县板溪、天堂、胡家坝、坨寨穿过沿河小溪、墨子湾、蛟坝、白果树，于沙沱渡口处汇入乌江。为保持渣场区域生态环境和车家河不受此渣场污染，在此修建坝体对渣场进行工程2、工程任务及工程规模该工程主要任务是建库堆放云阳锰业有限公司排向锰渣库的所有锰渣。以免造成水土流失，避免地质灾害(滑坡、泥石流)的发生，保证堆场内的水不向临近流域渗漏，保护下游水源不受渣场污染，保障国家及人民生命财产的安全，为云阳锰业有限公司提供一个安全的堆放锰矿渣云阳锰业有限公司尾渣库三期工程总库容41.3万m,初期坝高14.2m,堆积坝高23m,总坝高37.2m,下游主要防护对象为河流水源，根据《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2条及5.4.2条规定防渗及排水系统)为4级，次要建筑物(后期坝坡面排水沟和库区排水沟)为5级。尾渣库初期防洪标准为50年一遇洪水标准，中后期防洪标准为1云阳锰业有限公司尾渣库的三期工程主要建筑物包括：初期坝、后期堆积坝、尾渣库排洪系统、库内渗水系统、库内雨水回收系统、库内7防渗系统、观测系统、输送系统、尾渣库通讯及照明系统。1.5工程总体布置及建筑物1、初期坝、堆积坝初期坝为浆砌石重力坝，坝轴线长49.00m。初期坝高14.2m(基础埋深6.8m为C15砼毛石混凝土),底部设置防滑凸榫(宽5m,深2m)。其初期坝顶宽5.5m,内坡比为1:0.15,外坡比为1:0.8。初期坝顶高程562.0m,坝顶宽5.5m,坝底最大宽度22.51m,坝顶长49.0m,坝底长后期堆积坝采用上游式筑坝方式，最终坝顶高程585.0m,堆积坝高23.0m,尾渣库最大坝高37.20m,总库容41.3万m³。下游坝坡为1:3,堆积坝在高程567m、572m、577m、582m设置3m宽的马道，马道内侧设排水沟，在堆积子坝在高程567m、572m、577m、582m排水沟顶内侧设排渗盲管，后期堆积坝下游面采用70cm厚的均质粘土覆盖，粘土覆盖表面采用草皮网格护坡。堆积坝下游坝坡埋设①100L=16m,上下层距△h=6m,水平间距△L=20m,管内端钻梅花孔，孔径φ30mm,孔距100mm,钻孔段长3m,包滤布。坝址采用M10水泥砂浆砌MU30毛石浆砌石重力坝坝体，基底为C15砼毛石混凝土结构，垂直方向上的渗漏液，可以通过HDPE雨水导管排出，至集污沟，或在浆砌石坝体上设置100mmHDPE雨水导排管，在进口处加设反滤包，收集到污水处理池处在初期坝面设置横向排水沟0.2×0.3m,将初期坝面雨水通过水平8设置一条0.4×0.4m的纵向排水沟，将坝坡面的水排向库外。3、尾渣库排洪系统分为尾渣库四周山体截洪沟和库内排洪系统组成。山体截洪沟整体沿用尾渣库二期工程的山体截洪沟，使库区外的水不进入尾渣库内。采用排洪沟将库周面积集水排向下游，排向初期坝下游的甘金桥库内。由于三期库外排洪系统和二期库外排洪系统负责的排水情况一致，只对排洪沟进行局部改线就可以满足排洪要求。左岸截洪沟比降为1/25,断面为1.35×1.35m,截洪沟共长481m,其中改线长35m。截洪沟外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,外侧墙边坡为1:0.3,内侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。右岸截洪沟比降为1/25,断面为0.6×0.8m,截洪沟共长376m,其中改线长119m。截洪沟内、外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。库内排水系统布置于库底，由排水斜槽和排水涵管组成。排水斜槽库内布置两个，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期库外排洪系统和二期库内排洪系统负责的排水情况一致，只对库内排洪沟进行延伸就可以满足排洪要求。1#排水斜槽长43.8m,其中延伸段长10.0m,排水斜槽顶部高程为586.0m,底部高程为561.55m,底部与排水涵管相连。2#排水斜槽长49.60m,其中延伸段长6.0m,排水斜槽顶部高程为586.40m,底部高程为555.95m,底部与排水涵管相连。1#、2#排水斜槽内壁断都面为1.0×1.0m。排水涵管长182.3m,其中延伸段长35.5m,采用φ1100的砼预制管，排水涵管比降为1/50,出口接污水4、库内雨水回收系统9排水斜槽和排水涵管主要排放截洪沟以内积水面积的雨水和库内渗池底高程为543.0m,池深4.0m。污水处理池容积为1030为保证池内的废水不外泄，从渗滤液收集池到厂区，设置回送渣浆泵2台，一开一备，最大流量为186m³/h,最大扬程为91.2m,渣浆泵型号为150主YTZ-700,在特殊工况时期，两台泵须同时开启，可将来水全部抽到电解5、库内防渗系统本次扩容建设的尾渣库采用水平防渗方案，库内铺设复合土工膜，因此尾渣库采取了防渗措施。本次库内防渗复合土工膜铺设范围在二期工程基础上向外铺设，铺设高程高于堆放锰渣1m。6、尾渣库观测主要对尾渣库初期坝体位移、后期堆积坝位移、堆积体内浸润线进行观测，地面水位观测和地下水位观测，观测重点放在坝体，其目的为尾矿坝稳定提供可靠的基础数据，有利于指导尾渣库管理。7、输送系统锰渣采用干法排放方式送到锰渣尾渣库的输送方案，采用厂内自备8、尾渣库通讯及照明系统渣库值班室利用已有的设施，内设调度电话一部，并与电解锰厂总机相连，坝区和库区安装投光距离400m的投光灯。该工程不需要进行专门的施工导流设计，但在雨天施工需进行基坑排水。基坑排水为临时性排水，采用潜水泵抽排，排水需布置排水系统，基坑开挖过程中常将排水平沟布置在基坑中部逐渐加深排水平沟和支沟，集水井布置在建筑物轮廓线外侧。填筑坝体时的排水系统，布置在基坑的四周，距坡脚不小于50cm。该工程的总工期计划为6个月，施工总工日为150工日。1.7环境保护该工程堆筑锰矿渣，其中含有害物质，在雨季时会形成林溶液流走下游，为了防止污染保护环境林溶液全部回收使用，要求电解锰厂用水的重复利用率达到90%,该工程完成后，尾渣库的回收率为100%。尾渣库周边设置截洪沟，把截洪沟以上的天然降水隔离在截洪沟里，从截洪沟排出。库内汇聚的洪水属于污染水，污染水从排水系统排除流到渗漏液收集池，作为污染水集中回收及防尘使用，从而把库区的污水基建与生产过程中，包括修路、运输、堆放等宜尽量减少对周围地貌扰动，避免造成水土流失。在矿渣干燥堆筑后，经常洒水保证尾尘不会飞扬造成环境污染。当尾渣库堆满矿渣停止使用后，在其表面覆盖0.7m厚的覆土层，在上种草或灌木，做好环保和水土保持工作。1.8尾渣库的安全管理该尾渣库三期工程施工工作及运行后的安全管理工作由云阳锰业有限公司负责，负责制定和落实安全管理细则和应急救援预案，管理机构按需要的劳动定员为：尾渣库管理负责人2人，水泵工2人，尾渣工3人，总计7人。1.9节能设计该工程的主要建设内容为初期坝、后期堆积坝、尾渣库排洪系统、库内渗水系统、库内雨水回收系统、库内防渗系统、观测系统、输送系统、尾渣库通讯及照明系统等，根据工程的分布情况，可从建筑节能和工程管理节能考虑节能降耗。1.10劳动安全、卫生、职业病防治与消防该工程安全与工业卫生设计，遵照国家的法律、法规和相关的规范、标准，贯彻执行“安全为了生产，生产必须安全”的原则和“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针。为使本项目建设符合劳动安全与工业卫生要求，提高工程建设人员和运行人员的安全卫生意识，自觉防范生产经营活动中的安全卫生风险，加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全。为全面贯彻落实《中华人民共和国职业病防治法》,切实维护职工身体健康的合法权益，应加强电解锰厂职业病防治工作，电解锰厂应提高企业自身职业病防治意识和管理水平，以预防、控制矿山尘肺病及其他职业病的发生，切实保护劳动者的安全健康。消防应贯彻执行“预防为主、防消结合”的原则，在严格遵循有关防火规范和规定的基础上，依托厂区，做好工程的防火安全设计。由于库区周围有一定的植被覆盖，在干燥季节，对进场的人员和车辆应进行烟火管制。同时在库区内机械上配置灭火器材，以扑灭机械故障引起的小型火灾并防止其漫延。在抽水泵房等电器较多的构筑物中设一定数量的干粉灭火器和二氧化碳灭火器。1.11工程投资概算编制办法及费用标准按水利部水总(2002)116号文颁发的《水利工程设计概(估)算编制规定》,设计概算采用2011年第四季度价格水平进行编制。该工程概算总造价为539.65万元，其中：建筑工程为375.22万元；临时工程为6.0万元；其他费为52.10万；建设征地及水保环保投资63.0万元。工程预备费为43.33万元。该工程采用浆砌石重力坝，作为挡渣坝的初期坝，采用上游式筑坝方式，安全技术角度看可行，经济效益角度看较好，所以宜及时开展建1.13工程特性表表1-13-1工程特性表单位数量一、水文1、坝址以上集雨面积2、初期防洪标准及流量P=2%,全部洪峰3、中后期防洪标准及流量P=0.1%,全部洪峰二、尾渣库总库容三、工程永久占地1、工程永久占地亩三期工程四、主要建筑物浆砌石重力坝1.1初期坝坝型浆砌石重力坝1.2初期坝顶高程m坝高14.2m1.3最终坝顶高程m最终坝高37.2m1.4初期坝顶长度m1.5初期坝顶宽度m初期坝内坡比—初期坝外坡比1.8堆积坝坡比2、截水沟、溢流沟2.1左支截洪沟(改线)m利用二期工程2.2右支截洪沟(改线)m利用二期工程2.3排洪斜槽(延伸)m利用二期工程2.4拱形排洪管(延伸)m利用二期工程5施工总工期月6六经济指标1静态总投资万元2.水文2.1流域概况云阳锰业有限公司位于印江县天堂镇，厂区位于天堂镇东北800m处，车家河甘金桥电站水库西面。该尾渣库坝址以上流域总面积为0.488km²,设计中将该尾渣库整个集水流域分为3个区，分别进行排洪，1号区为库区，集水面积0.029km²,河长0.17km,河道比降为10%;2号区为左岸排水区，集水面积0.397km²,河长1.15km,河道比降为223%;3号区为右岸排水区，集水面积0.062km²,河长0.69km,河道比降为154%。该工程排洪方案是将洪水引入下游的车家河内。2.2气象该区属中亚热带温暖湿润的季风气候，冬无严寒，夏无酷暑。据印江气象站多年观测资料统计，多年平均气温16.9℃,最冷月1月平均.3℃,极端最高气温39.9℃27日),极端最低气温-9℃(1977年1月30日)。平均无霜期290.2天，平均日照时数1288.4h,占可日照时数的29%,以夏季多、冬季少。年平均相对湿度78%,平均风速0.9m/s,以NE风居多。多年平均降水量为1068.0mm,日降水量大于10mm的天数为32.9天，大于25.0mm的天数10.6天，大于50.0mm的天数2.9天。2.3水文站及资料情况1、参证站的选择该工程集雨面积较小，工程所处设计流域内无实测水文、降水资料，邻近地区印江气象站属国家基本气象台，1956年9月25日建站，同年11月1日开始作记录，1959年1月1日起作正式纪录。管事时制及时次为：每日北京时02、08、14、20时进行定时观测，气候观测几天气观测统一进行，采用自记仪器。从1986年3月1日起，配备Z—80型传真机，开展气象传真业务。该站有1957年至2009年共51年的降雨观测资料，实测最大一日降雨量165mm(1998年8月27日)。具有1959-2009共51年实测降水系列资料，该资料已被贵州省气象局整编。因此，本次设计阶段，选择资料年限长，观测精度高，资料可靠性较好的印江气象站作暴雨洪水计算参证站。2、参证站资料评价1)可靠性：印江气象站属国家基本站，采用自记结合人工观测方法，汛期进行四段制、八段制观测，枯季采用二段制观测。降水观测均按规范要求进行，且每年都进行资料合理性和综合性检查，资料整编的精度较高，降水资料可靠。2)一致性：印江气象站建站至今，测站位置未作位置的调整。所处流域内气候条件及下垫面条件基本稳定，实测资料是在一致条件下产生的，因此，资料系列具有一致性。该气象站资料整编均按规范要求进行。经复核，测站基本资料可靠，整编成果基本合理，资料精度能满足本阶段设计要求，可直接采用该站整编刊印成果。3)代表性：从印江气象站不同资料系列的年最大一日降水量资料统计比较，1959～1983年、1959～1993年和1959～2009年三个系列最大日降水统计参数基本一致，成果见表2-3-1。表2-3-1印江气象站降水量资料长短系列统计分析成果表资料年限时段最大一日降水量均值(mm)年值年值年值从成果表可以看出，长短系列的统计参数基本一致。从长系列看，丰水年为17年，平水年为17年，枯水年为17年，丰、平、枯年份比例恰当，且系列中有连续丰、平、枯年份，资料系列的代表性较好。从印江气象站不同系列的年最大一日降水统计比较，1959-1983年、1959-1993年、1959-2009年三个时段系列降水统计参数基本一致，该站资料系列能够比较完整地反映了水文规律的周期性，所有资料均经气1、暴雨洪水特性雨均值在90mm以上，其主要天气系统多为冷锋低槽型和两高切变类，暴雨区的主轴方向多与山脉走向一致，其特点为历时短，强度大。据印江气象站年最大一日降水量资料统计，其实测最大一日降雨量165mm(1998年8月27日)。工程所在设计河流属典型的山区雨源性河流，洪水均由暴雨所致，具有陡涨陡落、峰量集中、涨峰历时短等山区性河流的特点。流域水汽主要来源于孟加拉湾，5-9月份为雨季，据印江气象站1959年-2009年共51年的资料分析，最大1日降水量多发生在5-8月份，占84.08%,尤以6月份居多，占31.82%。见表2-4-1。表2-4-1印江气象站历年出现暴雨机率统计表月份456789合计发生次数177631该尾渣库坝址以上总集水面积为0.488km²,洪水汇流时间短，洪量较为集中。受暴雨特性及流域特性的影响，洪水具陡涨陡落、高峰量集2.5地表水区内发育的主要河流为车家河，库区内出口标高为495m,为当地最1、地下水的补给、迳流、排泄条件库区在区域上地下水迳流区，总体位于地表局部分水岭地带，堆放之矿渣基本不含水，大气降水是地下水唯一的补给源，加之拟建库区设计矿渣最高堆积标高之上已修筑拦水沟，所以区内大气降水对地下水补给甚微，根据施工钻孔实际观测，其水位埋置深度位于拟建坝址区最低点7.5m以下，水位标高535.04m。2、地下水腐蚀性评价1)环境条件：建筑场地属Ⅱ类环境，属中亚热带湿润区，建筑场地位置高，附近无工厂，不存在工业废水污染的岩层或土层，大气中无酸雨及其它有害气体，建筑场地附近无建筑材料被腐蚀的历史。2)建筑场地中，上覆耕植土不含地下水，红粘土含少量孔隙上层滞水，具相对隔水作用。根据调查粘土层不含地下水，下部泥质灰岩含岩溶水，属潜水，拟建场地地势较高，地下水由南西向北东迳流，向断层破碎带或地势较低处排泄，地下水的补给来源主要为大气降水补给。由于坝基地段地势相对较低，受地下水影响，泥质灰岩为相对透水层，地下水对拟建尾矿坝基础构成影响较小，电解锰厂场污水按国家环保标准排放并作隔水垫层防渗透处理，建筑场地附近不存在工业废水污染的岩层或土层，大气中无酸雨及其它有害气体，场地水质好，对裸露3)据锰矿尾渣渗滤液的水样测试结果，尾渣渗滤液污水对钢筋混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性，建议据相关规范作好防腐蚀措施。尾渣浸出液的主要有害元素指标及含量为：Pb=0.201mg/1,Mn=271.48mg/1,S=1320mg/1,As=0.00mg/1,属有害元素，对环境及地下水污染大，故尾渣浸出液须经污水收集处理，最终2.7设计洪水计算1、设计洪水标准根据《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2条及5.4.2条规定和该工程防护对象重要性确定：该工程等别为四等，其主要建筑物(大坝、防渗及排水系统)为4级，次要建筑物(后期坝坡面排水沟和库区排水沟)为5级。尾渣库初期防洪标准为50年一遇洪水标准(P=2%),中后期防洪标准为100年一遇洪水标准(P=1%)。2、设计暴雨根据印江气象站1959～2009年共51年实测最大一日降水系列资料，进行频率分析计算(见印江气象站最大一日降水频率曲线图),其暴雨统计参数为H=45mm,C=0.40,CS=3.5C;H=94.64mm,C=0.43,CS=3.5C,由于该尾渣库总集水面积0.488km²(<10km²),按“年最大1h暴雨成峰，年最大24h暴雨成量”原则进行计算。根据以上分析，并结合贵州省水文水资源局的有关等值线图，选取该工程流域中心处设计流域暴雨统计参数为：H1小时=45mm,C=0.43,C₅=3.5C,;H24小时=95mm,C=0.45,Cs=3.5Cy。设计暴雨成果见表2-7-1。表2-7-1设计流域24小时、1小时设计暴雨计算成果表均值设计暴雨(mm)24小时暴雨1小时暴雨印气象药融率曲线理理J卷魂苹监用Lm本江19日~府6144ⅡTII18FF3、流域参数根据尾渣库布置，尾渣库集水流域分为3个区进行排洪。即1区为尾渣库为库周截洪沟以内的集水区；2区为山脊与左岸截洪沟山体坡面集水区；3区为山脊与右岸截洪沟山体坡面集水区。尾渣库集水流域分区图2-7-2尾渣库集水流域分区图采用1:1000地形图量算渣库坝址及各分区的流域特征参数，流域参数成果表见表2-7-2。表2-7-2流域参数成果表流域面积(km)J洪峰流量计算应用贵州省水文总站《贵州省特小流域暴雨洪水计算标准》中所述的公式计算。流域内地貌形态为山区间山丘，少量岩溶，植被一般，因此产汇流分区定为Ⅱ2区(黔东北部分地区)暴雨衰减指数修订公式Qm=0.481r₁-51·f²3·J°-49·F°89·[C₁S,]143(F<10km²)一设计洪峰流量，以m²/s计J、L—主河道比降、河长；C₁—洪峰径流系数；S,-某频率1小时暴雨，以mm计。各分区设计洪峰流量成果表见表2-7-4。表2-7-4各分区设计洪峰流量成果表分区名称集水面积各设计频率洪峰流量(m³/s)1号区(库内)2号区(左岸)3号区(右岸)5、洪水总量设计洪水总量采用下式推求：设计洪水总量(万m³);α—径流系数(取0.8)。各分区洪水总量计算成果见表2-7-5。表2-7-5各分区洪水总量计算成果表分区名称集水面积各设计洪水洪量(10°m³)备注1号区(库内)表中洪量值为24小时洪量2号区(左岸)3号区(右岸)本次设计采用实测渣场1:1000地形图量算，根据工程总体布置，量取每一个高程的堆渣面积，用本层堆渣面积S×本层与上层的高程差H,得到本层堆渣量，将各层堆渣量相加，得到总库容。库容成果见表2-8-1尾渣库库容计算表编号标高(m)本层面积(m²)层间高差层间平均面积层间容积累计容积(m³)有效容积(m³)使用年限(年)1548以下023456789备注：加上已经堆放的7万m³锰渣，则总库容为41.3万m,有效库容为38.6万m³。3.工程地质3.1绪言云阳锰业有限公司电解锰厂位于印江县天堂镇天堂村桂花组，地理坐标：东经108°33′33”--108°33′40”,北纬28°09′04”--28°09′13”。距印江县城30km,距铜仁大兴机场132km,距重庆秀山火车站70km,印秀公路从厂区以南20m的地方通过，交通方便。图3-1-1交通位置图尾渣库位于厂区北部距离200m的山沟中。场区属以溶蚀—剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台。斜坡坡度一般8—22°最高海拔标高636m,最低海拔标高549m,相对高差73m。斜坡植被覆盖率约32%。尾矿坝前缘为小溪沟，由西向东汇入车家河，距离尾矿坝下游100m为车家河一级甘金桥电站水库，如果初期坝溃坝尾矿渣及污水将进入甘金桥电站水库，会对当地的人、畜饮用水、耕地及下游河水污染造成较严重的影响。根据《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)中4.1、4.2条及5.4.2条规定和该工程防护对象重要性确定：该工程等别为四等，其主要建筑物(大坝、防渗及排水系统)为4级，次要建筑物(后期坝坡面排水沟和库区排水沟)为5级。尾渣库初期防洪标准为50年一遇洪水标准，中后期防洪标准为100年一遇洪水标准。表3-1-1尾矿库等别等别坝高H/m(37.2m)二等库具备提高等别条件者二三四五表3-1-2尾矿库构筑物的级别主要构筑物次要构筑物临时构筑物123453355555注：主要构筑物指尾矿坝、库内排水构筑物等失事后难以修复的构筑物；次要构筑物指失事后不至造成下游灾害或对尾矿库安全影响不大并易于修复的构筑物；表3-1-3尾矿库防洪标准二三四五初期期500~3.2勘察工作简述1、勘察目的、任务要求勘察目的是查明锰渣库库区内范围内的工程地质条件，为设计、施1)查明场地各岩土层的分布规律、结构、厚度和工程特性，计算和评价地基的稳定性，承载力及其物理力学指标；2)查明场地内不良地质现象的成因、类型、分布范围，发展趋势及3)对场地抗震性作出评价；4)分析评价地下水对混凝土结构的侵蚀性；5)对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计方案建议，提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数，6)查明场地地下水的埋藏条件、发育规律、动态变化、评价地下水和地土在拟建物施工和使用期间可能产生的变化和对工程的影响；7)提出施工时应注意的问题。2、勘察依据1)《岩土工程勘察规范》(2009年版)(GB50021-2001);3、勘察措施、方法、完成工作情况1)主要的勘察措施如下：(1)收集贵州省地矿局第二工程勘察院所作钻探、土芯的野外鉴定、室内试验资料，划分土质单元，分析评价土质地基承载力；(2)收集贵州省地矿局第二工程勘察院所作工程地质勘察报告成果及其试验资料，分析评价岩石地基承载力；(3)通过综合对比、分析，确定合理的地基基础方案。2)勘察方法、手段：(1)地表地质测绘，岩溶水文地质调查；(2)收集贵州省地矿局第二工程勘察院所作的勘察试验资料；3)勘察工作量表3-2-1勘察实物工作量一览表序号工作内容单位工作量备注11:10000地质测绘2工程地质测绘3尾渣样件64尾渣样试验件65岩石试验件66地质剖面测量条4以溶蚀—剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台。斜坡坡度一般8—22°最高海拔标高636m,最低海拔标高563m,相对高差73m。斜坡植被覆盖率约32%。尾矿坝前缘为小溪沟，由西向东汇入车家河。2、地层岩性根据地表工程地质调查，区内出露地层有第四系、奥陶系下统红花1)第四系素填土(Q*):为锰矿渣，灰、灰黑色，湿，结构均一。主要由粘土、粘性岩粉组成，含少量碎石块。厚0—15m,分布于渣场。2)第四系残坡积土(Q¹):灰色含碎石粉质粘土，土质不均一，稍湿，厚1.5—3.5m,分布广。3)第四系红粘土(Q¹):灰黄、褐黄色，土质不均一，稍湿，厚04)大湾组(0₁d):岩性为紫红色夹少量灰绿色中厚层瘤状泥灰岩。分层厚度约80m,分布于整个场区。岩石表面风化裂隙不发育，场区强风化层厚度0.5—3m。3m以下为中风化层。5)红花园组(0₁h):岩性为灰至深灰色厚层及块状灰岩、生物灰岩。厚度约120m,分布于场区北部。尾渣库坝体持力层应建在中风化基岩面上。尾渣库基底主要为强风化层，其次为第四系土层。3、地质构造及地震1)地质构造该区地质构造简单，仅有一条由南倾的张性正断层沿沟谷通过，走向70—85,倾向南东，倾角65—75°。地层倾向南东100—120°,岩层倾角16—23°。节理裂隙发育情况：坝址区浅部节理裂隙较发育，左坝肩的岩体相对完整，而右坝肩的岩体的完整性相对较差，特别在断层两侧。坝区的节理裂隙主要发育有2组，呈“X”发育，其统计成果为：①第一组裂隙10°∠80°,裂隙张开2～5cm,无充填，裂隙延伸长0.5～2m,垂直发育深度0.5～1.5m,密度为2～4条/m;②第二组裂隙45°∠75°。裂隙张开1～8cm,有少量粘土充填，裂隙延伸长1~2m,垂直发育深度0.5～1m,密度为2～3条/m。据调查及收集资料，该区无强地震发生，查《中国地震动参数区划万),该区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s(相应地震基本烈度为VI度))。库区内只发育有规模较小的F断层，而无活断层发育和通过，区域构造稳定性较好。4、岩溶水文地质条件1)地下水类型及赋存条件：地下水类型有岩溶裂隙水和松散岩类孔隙水。相对含水层有奥陶系下统大湾组紫红色泥灰岩及第四系残坡积物。2)地下水的补给、径流和排泄(1)岩溶裂隙水：主要赋存于奥陶系下统红花园组(0₁h)灰岩、生物灰岩的节理裂隙及大湾组(0₁d)瘤状泥灰岩节理裂隙和溶浊裂隙中，以大气降雨通过地表风化裂隙、层间裂隙或构造裂隙运移补给，向地势低洼地带迳流，排入沟谷内。(2)松散岩类孔隙水：据区域资料，主要赋存在第四系残坡积物孔隙中。主要接受以大气降水为主，通过孔隙向下渗漏补给，从山脊、斜坡顺坡向地势低洼地带迳流，以下降泉的形式沿沟谷排泄，且地下水分水岭与地表水分水岭一致，因此，整个库区均为中等岩溶地层，库水向外大量渗漏排泄的可能性不大。3.4尾渣库库区工程地质条件1、尾渣库地质概况以溶蚀—剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台。斜坡坡度一般8—22°,最高海拔标高636m,最低海拔标高563m,相对高差斜坡植被覆盖率约32%。尾渣坝前缘为小溪根据地表工程地质调查，区内出露地层有第四系、奥陶系下统红花该区地质构造简单，仅有一条走向70—85°,倾向的张性正断层从场地边缘通过，倾角65—75°。地层倾向南东100—120°,岩层倾角16—23°。节理裂隙发育情况：坝址区浅部节理裂隙较发育，左坝肩的岩地下水类型有岩溶裂隙水和松散岩类孔隙水。相对含水层有奥陶系下统大湾组紫红色泥灰岩及第四系残坡积物。库区无常年地表径流，地表径流为雨季山水，取水分析如表3-4-1。表3-4-1地下水化学成分含量表序号腐蚀介质检测值腐蚀性评价1无2无3无4无5总矿化度无6无7侵蚀性00:无8HCO.-无9无无综合评价场地环境类型Ⅲ类建议防护等级一级无需特殊处理，普通硅酸盐水洞水化学类型重碳酸钙型按《岩土工程勘察规范》(2009年版)(GB50021-2001)第12.1.3条规定，依据检测结果综合评价地下水对钢筋混凝土的腐蚀等级为无腐蚀性，无需特殊处理。2、尾渣库渗漏分析尾渣库整个库区，在左右岸局部可见基岩裸露外，基本上为第四系残坡积(Q¹I)灰黄、褐黄色、灰色含碎石粉质粘土覆盖区，土质不均一，厚1.5—3.5m,基岩为大湾组(0₁d)紫红色夹少量灰绿色中厚层瘤状泥灰岩；红花园组(0,h)灰至深灰色厚层及块状灰岩、生物灰岩，岩层产状较为平缓，在库区的中间部位发育一条张性断层，破碎带宽度坝区的岩体节理裂隙较为发育，渗漏主要沿节理裂隙或沿层间溶蚀孔洞渗漏，因此需作防渗处理。采用循环水，净化处理后排放，对地下水、3、库岸稳定及掩埋情况尾渣库区位于山沟中，库区形态呈舌状，库岸坡度在25—60°之间，库岸山坡上植被一般，场区无崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等不良地质现象，岩石结构较致密。库区稳定性较好。但基岩大湾组(0₁d)紫红色夹少量灰绿色中厚层瘤状泥灰岩；红花园组(0₁h)灰至深灰色厚层及块状灰岩、生物灰岩，岩层产状较为平缓，瘤状泥灰岩中节理裂隙较发育，在施工过程中易产生局部崩塌，因此建议那开挖形成的边坡应作适当的支护处理。渣库区内无矿产、文物古迹、珍稀野生动植物分布，无掩埋4、尾渣在运输及堆放时对环境的影响1)主要污染源分布：尾渣在填埋处置过程中的主要污染源分布详见表3-4-1。表3-4-1主要污染源分布表序号污染源主要污染种类1渣场堆场库区粉尘渗滤液填埋机械和交通噪声2渗滤液处理设备机械设备噪声2)主要污染物的排放情况(1)粉尘废渣堆场粉尘主要来自摊铺作业及交通等环节，其排放量与气象条件有关。当气候干燥，有较大风力时，扬尘较大。(2)废液渣场堆场产生的渗滤液由锰矿的矿渣本身所带的水份、通过渗透途径进入与大气降水组成。平时堆场场地无积水，但雨水进入库区后，矿渣中酸性等有害物质的溶出，形成的渗滤液酸浓度较高，一旦外泄，对周边环境造成严重的污染。破坏自然水体的自然平衡，污染严重时将使自然水体失去饮用、农灌的功能，河流自然生态平衡受到严重破坏。(3)噪声渣场堆场噪声主要来自填埋区，有推土机、挖机和锰矿渣运输车等机械。这些机械的噪声一般为80-100dB(A)。此外，渗滤液处理设备的水泵的噪声强度有60dB(A)。3.5坝址工程地质条件根据业主提出的渣库堆渣量要求，在库区需新建挡渣坝一座。该工程初期坝为M10水泥砂浆砌MU30毛石浆砌石重力坝坝体，初期坝高17.0m,埋深6.8m为C15砼毛石混凝土，底部设置防滑凸榫(宽5m,深2m)。其初期坝顶宽5.5m,内坡比为1:0.15,外坡比为1:0.8。初期坝顶高程562.0m,坝顶宽5.5m,坝底最大宽度22.51m。堆积坝采用上游式筑坝方式筑坝，最终坝顶高程585.0m,总库容41.3万m²。堆积坝高23m,分五级，每级5m(最后级3m),设置四条马道，堆积坝最终高程585.0mm。其堆积坝外坡比为1:3,内坡向内倾斜大于1%。2、坝址工程地质条件1)坝址工程地质条件概述库区地处武陵山脉之北西侧的斜坡地带，地形总体为北西高南东低，以溶蚀一剥蚀地貌为主。地形主要为缓坡，局部为陡坡和平台，斜坡坡度一般8—22°,山顶为地表分水岭，斜坡植被覆盖率约32%。尾矿坝前缘为小溪沟，由西向东汇入车家河。坝址主要出露地层有第四系、奥陶系下统红花园和大湾组。库区仅发育一条走向北东东，倾向南东，倾角65—75°的张性正断层。断层两盘的地层产状为100—120°∠16—23°,地质构造相对简单。但节理裂隙发育。库区两岸基岩零星出露，第四系覆盖层分布广，其厚度为0.0～3.5m,为耕植土及黄色粘土，结构松散。2)岩土物理力学参数为了研究渣体的物理力学性质，给坝体的设计提供较为准确的岩土力学参数，在本次设计中，对渣体采集了12件样进行室内土工试验，其中已固结的6件，未固结的6件，分别进行了快剪和慢剪试验。坝体尾渣的平均物理力学指标见表3-5-1。表3-5-1坝体尾渣的平均物理力学指标表|尾中砂尾粉砂尾粉土尾粉质粘土尾粘土平均粒dp(m)有效粒do(m)不均匀系dg/d455天然容重¥孔隙比e()内摩察角φ(度)澄案力e(kpal压缩系数渗透系L(cm/g)尾渣样物理力学试验指标如下：(1)未固结尾渣：含水量在31.8～33.5%之间，平均含水量为32.3%;容重在1.75～1.84g/cm³之间，平均值1.79g/cm³;渗透系数在5.50.9～55.6kPa之间，平均值为52.6kPa,内摩擦角在18.9～20.9°之间，平均值为19.0°;慢剪：C值在58.6～65.2kPa之间，平均值为62.3kPa,内摩擦角在30.8～33.2°之间，平均值为31.9°;压缩系数在0.18～0.22MPa¹之间，平均值为0.20MPa',压缩模量在10.2～11.3MPa之间，平均值为10.6MPa。(2)已固结锰渣：含水量在24.8～32.3%之间，平均含水量为29.4%;容重在1.82g/cm³,渗透系数平均值为6.13×10°cm/s;快剪：C值在51.9～56.3kPa之间，平均值为53.1kPa,内摩擦角在21.9~23.7°之间，平均值为22.6°;慢剪：C值在62.1～69.5kPa之间，平均值为65.3kPa,内摩擦角在31.9～34.7°之间，平均值为32.6°;压缩系数在0.15～0.19MPa¹之间，平均值为0.17～1MPa¹,压缩模量在10.9～12.5MPa之间，平均值为11.2MPa。综上所述，锰渣的综合取值为：天然容重r天=1.85g/cm³,饱和容重r他和=1.95g/cm³,浮容重r*=0.95g/cm³,干重r+=1.40g/cm³,水上内摩擦角φ=20°,粘聚力C=45KPa,水下内摩擦角φ=15°,粘聚力C=40KPa,比重G=2.40,孔隙比e=1.2,渗透系数K=3×103)主要工程地质问题(边坡稳定问题)坝址处为切向谷，岩层倾向下游偏右岸，倾角8~15°,两岸地形相对对称，坝址处槽谷地形呈"U"谷。节理裂隙发育，岩体风化程度一瘤状灰岩强风化1:0.40;中风化1:0.20;第四系覆盖层1:0.75~1:1,并要求开挖后应作适当的边坡支护处理。岩溶裂隙水主要赋存于的节理裂隙及大湾组(0₁d)瘤状泥灰岩节理裂隙和溶浊裂隙中，以大气降雨通过地表风化裂隙、层间裂隙或构造裂隙运移补给，向地势低洼地带迳流，排入沟谷内。3.6天然建筑材料在离坝址50m以上，砂石料就地取材。开采岩层为奥陶系下统红花园组(0₁h)灰岩、生物灰岩。可开采面积约0.3万m²以上，分布高程为岩石中风化深5.0~7.0m,节理裂隙较发育，岩石完整性一般；地下水位埋藏较深，对施工开采影响较小。据调查：灰岩、生物灰岩单层厚0.5～1.0m,单轴抗压强度为50MPa,为较硬质岩，石质较好，利于块石料、毛石料、碎石及砂储量采用平均厚度法计算，有效储量10万m³,设计需量为0.6万m³,大于设计用量的3倍，质量及数量均满足设计要求。工程区无天然砂料利用，只能采用人工机制砂料。3.7结论和建议1、据调查及收集资料，该区无强地震发生，查《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)(1/400万),该区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s(相应地震基本烈度为VI度)。工程区内2、渣库坝址区地质条件均较简单，适宜建重力坝和土石坝型，但鉴于工程的实际场地情况，推荐重力坝。3、整个库区基岩为奥陶系下统红花园组(0₁h)灰岩、生物灰岩的节理裂隙及大湾组(0₁d)瘤状泥灰岩，在中部发育一条张性断层，虽然对工程没有重大影响，但在浅部强风化带内，特别是左岸岩体节理裂隙发育，岩体的透水性强，污水有沿浅部强风化带向库外渗漏的可能，因此采用防渗复合土工膜进行防渗处理。4、库岸坡度在25～60°之间，库岸山坡上植被一般，但基岩为奥陶系下统红花园组(0₁h)灰岩、生物灰岩的节理裂隙及大湾组(0₁d)瘤状泥灰岩，节理裂隙发育，在施工过程中易产生局部崩塌，因此建议作5、渣库区内无矿产、文物古迹、珍稀野生动植物分布，无掩埋损失。6、从地形、地质条件和施工方面综合考虑均采用重力坝。7、碎、块石料场及土料场储量大，运距短，开采方便。4.1工程建设的必要性该三期工程主要任务是建库堆放云阳锰业有限公司排向锰渣库的所有锰渣。以免造成水土流失，避免地质灾害(滑坡、泥石流)的发生，保证堆场内的水不向临近流域渗漏，保护下游水源不受渣场污染，保障国家及人民生命财产的安全，为云阳锰业有限公司提供一个安全的堆放锰4.2工程任务及工程规模1、工程建设原则根据现场勘测和工程建设的必要性，该工程建设原则为：保证工程安全，使得周边环境不受污染，下游水源和居民生命及身体健康在渣场设计标准情况不受渣场侵害。建筑物设计宜因地制宜、就地取材、尽量节2、工程任务造成洪涝灾害。保证从渣场排除的水达到国家规定排放标准，保护周边环境。其次是云阳锰业有限公司提供安全的堆放锰渣的场所，形成有一云阳锰业有限公司锰渣库三期工程项目实施后，结合现有生产规模，每年排放矿渣约4.67万m³,三期工程扩建渣场总库容为41.3万m,有效库容38.6万m,已堆放7.0万m²,还可以堆放库容为31.6万m³,所以扩建尾渣库可以堆放云阳锰业有限公司今后6.7年排放的锰渣量。当渣场堆满并封场后，该公司电解锰厂排放的锰矿渣必须进行另外选址堆放。其主要建筑物(大坝和防渗及排水系统)级别为4级，次要建筑物(坝坡面排水沟和库区排水沟)级别为5级。尾渣库初期防洪标准为50年一遇(p=2%)洪水标准，洪峰流量3.25m³/s,中后期防洪标准为100年一遇(p=1%)洪水标准，洪峰流量为3.51m/s。该工程设计范围为云阳锰业有限公司尾渣库库区三期工程，其主要建筑物包括：主坝(初期坝和最终坝)、防渗系统、排水系统和回收水池。1)坝体该工程主坝为M10水泥砂浆砌MU30毛石浆砌石重力坝坝体，初期坝高14.2m(基础埋深6.8m为C15砼毛石混凝土),底部设置防滑凸榫(宽5m,深2m)。其初期坝顶宽5.5m,内坡比为1:0.15,外坡比为1:0.8。初期坝顶高程562.0m,坝顶宽5.5m,坝底最大宽度22.51m,坝顶长49.0m,坝底长32.93m。采用上游式筑坝方式筑坝，最终坝顶高程585.0m,总库容41.3万m³。堆积坝高23m,分五级，每级5m(最后级3m),设置四条其堆积坝外坡比为1:3,内坡向内倾斜大于1%。2)防渗及排水系统库区出露岩性为泥质灰岩，透水性较好，渗透性强，库区底部及周且库区的隔水地膜与砼挡墙的防渗处理必须连为一体，确保库区内的污水不向库区外渗漏，以免影响下面河水水质。在库区采用水平防渗处理膜和土工布整体衬垫，土工膜衬垫施工按相关规范规程执行。坝址采用M10水泥砂浆砌MU30毛石浆砌石重力坝坝体，基底为C15砼毛石混凝土或在浆砌石坝体上设置100雨水导排管，在进口处加设反滤包，库内排水系统：库内排水系统布置于库底，由排水斜槽和排水涵管组成。排水斜槽库内布置两个，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期库外排洪系统和二期库内排洪系统负责的排水情况一致，只对库内排洪沟进行延伸就可以满足排洪要求。1#排水斜槽长43.8m,其中延伸段长10.0m,排水斜槽顶部高程为586.0m,底部高程为561.55m,底部与排水涵管相连。2#排水斜槽长49.60m,其中延伸段长6.0m,排水斜槽顶部高程为586.40m,底部高程为555.95m,底部与排水涵管相连。1#、2#排水斜槽内壁断都面为1.0×1.0m。排水涵管长182.3m,其中延伸段长35.5m,采用φ1100C25的砼预制涵管，由三段组成，排水涵管比降为1/50,出口接污水处理池。坝面排水系统：在初期坝面设置横向排水沟0.2×0.3m,将初期坝面雨水通过水平引出管引入集污沟内。随着后期坝的施工而进行，沿着坡面纵向每隔30m设置一条0.4×0.4m的纵向排水沟，将坝坡面的水排尾渣库排洪系统：分为尾渣库四周山体截洪沟和库内排洪系统组成。山体截洪沟整体沿用尾渣库二期工程的山体截洪沟，使库区外的水不进入尾渣库内。采用排洪沟将库周面积集水排向下游，排向初期坝下游的甘金桥库内。由于三期库外排洪系统和二期库外排洪系统负责的排水情况一致，只对排洪沟进行局部改线就可以满足排洪要求。左岸截洪沟比降为1/25,断面为1.35×1.35m,截洪沟共长481m,其中改线长35m。截洪沟外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,外侧墙边坡为1:0.3,内侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。右岸截洪沟比降为1/25,断面为0.6×0.8m,截洪沟共长376m,其中改线长119m。截洪沟内、外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。库内雨水回收系统：排水斜槽和排水涵管主要排放截洪沟以内积水面积的雨水和库内渗水，排水涵管出口接污水处理池，其长24.5m,宽12m,池顶高程为547.0m,池底高程为543.0m,池深4.0m。污水处理池容积为1030m³。为保证池内的废水不外泄，从渗滤液收集池到厂区，设置回送渣浆泵2台，一用一备，最大流量为186m³/h,最大扬程为91.2m,渣浆泵型号为150主YTZ-700,在特殊工况时期，两台泵须同时开启，可将来水全部抽到电解锰厂的冷确水池。5.工程总体布置及建筑物1、设计基本资料1)测量资料：云阳锰业有限公司新尾渣库1:1000地形图(由云阳锰2)该工程地质勘察成果：《贵州省印江土家族苗族自治县云阳锰业有限责任公司尾矿库岩土工程地质勘察报告(详勘阶段)》(贵州省地矿3)该工程水文地质勘察成果：《印江县云阳锰业有限责任公司尾矿3、设计采用规范7)《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》(CECS141-2002)5.2工程总体布置根据该工程特点，在保证建筑物在设计标准安全的情况下，尽量少争取早日发挥工程功能，为云阳锰业有限公司提供一个安全的堆渣场所。根据该工程的任务和现场实际地形地质情况，结合具体施工技能及无法布置均质土坝，只能选择浆砌石重力坝。直接选取浆砌石重力坝为该工程推荐方案。3、工程布置其主要建筑物包括：初期坝、后期堆积坝、尾渣库排洪系统、库内渗水系统、库内雨水回收系统、库内防渗系统、观测系统、输送系统、1)初期坝体初期坝为浆砌石重力坝，坝轴线长49.00m。初期坝高14.2m(基础埋深6.8m为C15砼毛石混凝土),底部设置防滑凸榫(宽5m,深2m)。其初期坝顶宽5.5m,内坡比为1:0.15,外坡比为1:0.8。初期坝顶高程562.0m,坝顶宽5.5m,坝底最大宽度22.51m,坝顶长49.0m,坝底长32.93m。后期堆积坝采用上游式筑坝方式，最终坝顶高程585.0m,堆积坝高23.0m,尾渣库最大坝高37.20m,总库容41.3万m³。下游坝坡为1:3,内坡向内倾斜大于1%。堆积坝在高程567m、572m、577m、582m设置3m宽的马道，马道内侧设排水沟，在堆积子坝在高程567m、572m、577m、582m排水沟顶内侧设排渗盲管，后期堆积坝下游面采用70cm厚的均质粘土覆盖，粘土覆盖表面采用草皮网格护坡。堆积坝下游坝坡埋管内端钻梅花孔，孔径φ30mm,孔距100mm,钻孔段长3m,包滤布。可参照设计图(附图5)中的大样图进行护坡施工。坝址采用M10水泥砂浆砌MU30毛石浆砌石重力坝坝体，基底为C15砼毛石混凝土结构，垂直方向上的渗漏液，可以通过HDPE雨水导管排出，至集污沟，或在浆砌石坝体上设置100雨水导排管，在进口处加设反滤包，收集到污水2)坝面排水系统在初期坝面设置横向排水沟0.4×0.4m,将初期坝面雨水通过水平设置一条0.4×0.4m的纵向排水沟，将坝坡面的水排向库外。3)尾渣库排洪系统分为尾渣库四周山体截洪沟和库内排洪系统组成。山体截洪沟整体沿用尾渣库二期工程的山体截洪沟，使库区外的水不进入尾渣库内。采用排洪沟将库周面积集水排向下游，排向初期坝下游的甘金桥库内。由于三期库外排洪系统和二期库外排洪系统负责的排水情况一致，只对排洪沟进行局部改线就可以满足排洪要求。左岸截洪沟比降为1/25,断面为1.35×1.35m,截洪沟共长481m,其中改线长35m。截洪沟外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,外侧墙边坡为1:0.3,内侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。右岸截洪沟比降为1/25,断面为0.6×0.8m,截洪沟共长376m,其中改线长119m。截洪沟内、外侧墙为M7.5浆砌块石，顶宽0.4m,墙为直墙，渠道内壁采用M10水泥砂浆抹面。库内排水系统布置于库底，由排水斜槽和排水涵管组成。排水斜槽库内布置两个，即1#排水斜槽和2#排水斜槽。由于三期库外排洪系统和二期库内排洪系统负责的排水情况一致，只对库内排洪沟进行延伸就可以满足排洪要求。1#排水斜槽长43.8m,其中延伸段长10.0m,排水斜槽顶部高程为586.0m,底部高程为561.55m,底部与排水涵管相连。2#排水斜槽长49.60m,其中延伸段长6.0m,排水斜槽顶部高程为586.40m,底部高程为555.95m,底部与排水涵管相连。1#、2#排水斜槽内壁断都面为1.0×1.0m。排水涵管长182.3m,其中延伸段长35.5m,采用φ1100的砼预制管，排水涵管比降为1/50,出口接污水4)库内雨水回收系统排水斜槽和排水涵管主要排放截洪沟以内积水面积的雨水和库内渗水，排水涵管出口接污水处理池，其长24.5m,宽12m,池顶高程为547.0m,池底高程为543.0m,池深4.0m。污水处理池容积为1030m³。为保证池内的废水不外泄，从渗滤液收集池到厂区，设置回送渣浆泵2台，一开一备，最大流量为186m²/h,最大扬程为91.2m,渣浆泵型号为150主YTZ-700,在特殊工况时期，两台泵须同时开启，可将来水全部抽到电解5)库内防渗系统本次扩容建设的尾渣库采用水平防渗方案，库内铺设复合土工膜，因此尾渣库采取了防渗措施。本次库内防渗复合土工膜铺设范围在二期工程基础上向外铺设，铺设高程高于堆放锰渣1m。6)尾渣库观测主要对尾渣库初期坝体位移、后期堆积坝位移、堆积体内浸润线进行观测，地面水位观测和地下水位观测，观测重点放在坝体，其目的为尾矿坝稳定提供可靠的基础数据，有利于指导尾渣库管理。7)输送系统锰渣采用干法排放方式送到锰渣尾渣库的输送方案，采用厂内自备8)尾渣库通讯及照明系统渣库值班室利用已有设施，内设调度电话一部，并与电解锰厂总机相连，坝区和库区安装投光距离400m的投光灯。5.3渗流计算1、计算方法尾砂的渗透系数按相类似矿山尾砂的物理性质及参照《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90)取值。尾砂的渗透系数通常为1×10~cm/s~1×10⁵cm/s,本次渗流计算取尾矿渗透系数为3×10*cm/s,因初期坝体采用石料和水泥浆的砌石重力坝，在不考虑初期坝体设置排渗管的情况下，可将初期坝体视为不透水地基进行渗透计算，相应的计算公式如下：单宽渗流量：浸润线方程：k—尾矿或土的渗透系数，m/sm—下游坡边坡系数m₀—上游坡边坡系数x—浸润线某点横坐标y—浸润线某点纵坐标渗流计算结果见表5-3-1、5-3-2、5-3-3。表5-3-1初期浸润线坐标表X0y(洪水运行)表5-3-2终期浸润线坐标表X0y(洪水运行)表5-3-3渗流计算结果表运行工况初期洪水运行终期期洪水运行库水位标高(m)干滩长度(m)坝前水头H₁(m)12.9(从初期坝顶算起)坝后水头H₂(m)003.85(堆积坝)浸润线最小埋深(m)1.5(距堆积坝坡)1、坝体静力稳定性分析1)土层的物理力学性质表5-4-1土层物理力学性质指标土层代号土质名称天然重度饱和重度浮重度内摩擦角凝聚力水上水下水上水下1初期坝体2锰渣53粘土4泥质灰岩2)计算结果如下：复杂土层土坡稳定计算1)[计算简图][控制参数]:不考虑地震[坡面信息]坡面线段数12坡面线号123水平投影(m)竖直投影(m)超载数000456789[土层信息]编号0附加节点数13234567不同土性区域数6区号重度饱和重度粘聚力内摩擦角强度增十字板羲?强度增长系全孔压节点编号(kN/m3)(kN/m3)(kPa数下值(kPa)数水下值系数水下粘聚水下内摩十字板?(((( -2,-3,-4,-5,-6,-7,-8,-9,-10,-11[水面信息]采用总应力法考虑渗透力作用不考虑边坡外侧静水压力水面线段数7水面线起始点坐标：(0.000,-2.000)水面线号水平投影(m)竖直投影(m)[计算条件]土条重切向分力与滑动方向反向时：当下滑力对待条分法的土条宽度：2.000(m)搜索时的圆心步长：2.000(m)搜索时的半径步长：2.000(m) 滑动圆心滑动半径滑动安全系数?謎条实重浮力地震力渗透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力总的下滑力总的抗滑力土体部分下滑力土体部分抗滑力=4457.632(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力=0.000(kN)筋带在滑弧法向产生的抗滑力=0.000(kN)b、洪水位情况下：(计算项目：复杂土层土坡稳定计算2)[计算简图]不考虑地震坡面线段数12坡面线号水平投影(m)坡面节点数130 11.20016.70031.70035.30050.30053.90068.90072.50087.50091.100附加节点数13编号12780.000竖直投影(m)超载数9不同土性区域数6区号重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板?强度增十字板羲?强度增长系全孔压节点编号(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)力(kPa)擦角(度)(kPa)323.000((((((-2,-3,-4,-5,-6,-7,-8,-9,-10,-11,[水面信息]采用总应力法考虑渗透力作用不考虑边坡外侧静水压力水面线段数7水面线起始点坐标：(0.000,-2.000)水面线号水平投影(m)竖直投影(m)67[计算条件]土条重切向分力与滑动方向反向时：当下滑力对待条分法的土条宽度：2.000(m)搜索时的圆心步长：2.000(m)搜索时的半径步长：2.000(m) 最不利滑动面：滑动圆心滑动半径滑动安全系数起始x终止x?liCi謎条实重浮力地震力渗透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力