安全生产_弃土场治理工程初步设计说明书

市土地开发有限责任公司市炳三区公园后山弃土场治理工程初步设计说明书四川科力工程设计咨询有限责任公司二一年六月市土地开发有限责任公司市炳三区公园后山弃土场治理工程初步设计说明书总 经 理：刘运朝高级工程师技术负责人：刘运朝高级工程师项目负责人：黄惠勇高级工程师四川科力工程设计咨询有限责任公司二一年六月参与设计人员黄惠勇 高级工程师高 航 工 程 师牟文瑜 工 程 师关于公司名称变更的说明根据住房和城乡建设部关于工程设计资质证书更换新证有关问题的通知（建办市函2009331号）要求，我公司已于2010年5月经住房和城乡建设部审查核准完成了设计资质的换证工作，并取得了新的工程设计资质证书。同时公司名称进行了变更。变更前公司名称为：四川科力建材设计有限责任公司（工程设计资质证书编号221299-sy），变更后公司名称为：四川科力工程设计咨询有限责任公司（工程设计资质证书编号A251002074）。特此说明。四川科力工程设计咨询有限责任公司2010年5月26日我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。目 录1、概述11.1 工程概况11.2 设计依据21.3 设计内容31.4 设计原则32、弃土场现状分析52.1 弃土场自然地理及地质环境条件52.2 弃土场现状82.3 存在的主要问题92.4 结论103、方案设计113.1 弃土场现状及治理措施113.2 治理后弃土场概况123.3 排土工艺133.4 排土场等别163.5 稳定性计算174 排水系统214.1 排水系统214.2 水文计算214.3 排洪设施275、弃土场安全设施设置与管理315.1 值班室315.2 供电和通讯315.3 弃土场的安全设施316、安全、环境保护及卫生336.1 弃土场地质灾害预测与防治336.2 环境保护346.3 职业安全与卫生367、工程概算377.1 编制依据377.2 投资概算378、结论、建议及存在的问题408.1 结论408.2 建议408.3 存在的问题40附件1 AA剖面正常情况下稳定性分析41附件2 AA剖面水饱情况下稳定性分析46附件3 AA剖面水饱、地震情况下稳定性分析51附 件附件1 AA剖面正常情况下稳定性分析附件2 AA剖面水饱情况下稳定性分析附件3 AA剖面水饱、地震情况下稳定性分析附件4 设计委托书附件5 企业法人营业执照附 图（1）图纸目录（2）弃土场地形图（3）弃土场总平面布置图（4）弃土场终了平面图（5）弃土场AA剖面图（6）坝底水沟线路图及排水系统结构图（7）弃土场现浇混凝土格构设计图（8）弃土场容量曲线图1、概述1.1 工程概况1.1.1 项目名称项目名称：市土地开发有限责任公司市炳三区公园后山弃土场治理工程。项目简称：土地开发公司炳三区公园后山弃土场治理工程。1.1.2 业主名称业主名称：市土地开发有限责任公司。1.1.3 设计单位四川科力工程设计咨询有限责任公司。1.1.4 工程由来市土地开发有限责任公司为了解决炳三区二期工程建设的弃土弃渣问题，就近平衡土石方，将弃土弃渣堆置于市炳三区公园后山弃土场。弃土场位于西南侧，隶属市东区管辖。公园后门公路位于场地后缘，紧邻机场路，交通方便。前缘已临时挡墙为界，后缘以公园后山公路为界，场区为冲沟地形，两侧山脊较高。目前该场地填土较多，大约有130万m。所以对原始地形天然状态的改变尤为突出，其特点：为获得生产和生活场所而大量回填扩基，填土多为花岗岩碎块石。填土目前堆积出两个平台，第一个平台宽约120m，第二个平台宽约20m，且设计为3个平台状放坡，坡高分别为30m、25m和25m，坡度均为45。形成场地前缘较陡的边坡。边坡目前处于基本稳定或欠稳定状态，但在暴雨或持续降雨时稳定性较差，可能产生垮塌和滑坡等危害，现有临时拦挡措施未进行相应的岩土工程勘察、抗滑移和抗倾覆计算等工作，可靠性较差，应尽快进行永久支挡工程的勘察、设计和施工等工作。故此，委托我公司进行后山弃土场治理工程的方案设计。1.2 设计依据1.2.1 法律法规（1）中华人民共和国安全生产法；（2）中华人民共和国矿山安全法；（3）中华人民共和国环境保护法（在施工和生产过程中消除污染，保护环境）；（4）中华人民共和国水土保持法（因害设防，防治结合）；（5）安全生产许可证条列；（6）非煤矿山企业安全生产许可证实施办法；（7）碾压式土石坝设计规范（SL2742001）；（8）防洪标准（GB5020194）；（9）岩土工程勘察规范（GB500212001）；（10）水工建筑物抗震设计规范（DL5073-2000）；（11）建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）；（12）开发建设项目水土保持方案技术规范（SL20498）；（13）浆砌石坝设计规范（SL2591）；（14）金属非金属矿山排土场安全生产规则（AQ20052005）；（15）有色金属矿山排土场设计规范（GB50421-2007）；（16）工业企业总平面设计规范（GB501871993）；（17）金属非金属矿山安全规程（GB164232006）（参考废石排放部分）；（18）建筑抗震设计规范（GB50011-2001，2008年修订）。1.2.2 业主提供的资料（1）设计委托书；（2）四川省冶金地质勘查局六一大队二九年八月提供的市炳三区公园后山弃土场地质调查报告；（3）四川省蜀通岩土工程公司二一年五月提供的市炳三区二期公园后山弃渣场拦渣坝岩土工程勘察报告；（4）其他资料。1.3 设计内容本次设计依据设计原则和设计依据而进行。在设计过程中结合了弃土场的实际情况，力求做到操作容易性、经济合理性和技术可靠性。弃土场设施主要包括弃土场储存系统、排水防洪系统。本次设计的主要内容包括场地选择，堆置要数，排水防洪系统，环境保护、安全技术、工业卫生及节能。（1）根据工程地质及当地筑坝材料确定堆积方式，初步确定堆积形式、筑坝材料以及几何尺寸等；（2）确定排土方式，计算堆存量；（3）计算场区洪峰流量，设计截洪、排（水）设施。1.4 设计原则积极贯彻执行国家基本建设方针、政策，严格执行标准、规范和规程与行内标准，使设计切合实际、技术先进、经济合理、安全实用；坚持科学态度，重视方案优化，确保工程安全可靠，并尽量降低工程投资及生产成本；坚持以人为本，重视环保，避免环保项目再产生新的环境污染。设计中本着安全性、经济性、功能性、适应性、可操作性等原则对弃土场进行设计，具体坚持如下原则：（1）在与地质、地形相适应的情况下，设计要体现弃土场合理布局，特别是弃土场位置、运输线路相互关系；（2）在满足安全及生产的前提下，采用的方案应最简单、治理工程量最少，时间最短；（3）满足功能与适应性和可操作性相结合的原则，方案的确定要充分考虑与实际情况相结合；（4）以最少的投资，获得最好治理效果；（5）认真遵循“三同时”原则，搞好环境保护；（6）少占耕地或不占耕地，尽可能降低投资；（7）坚持安全性与经济性相结合的原则，在保证安全前提下，力求弃土场有较好的可容性；（8）要求有规范“三防”（防渗漏、防流失、防扬尘）措施。2、弃土场现状分析2.1 弃土场自然地理及地质环境条件2.1.1 位置与交通弃土场位于西南侧，隶属市东区管辖。公园后门公路位于场地后缘，紧邻机场路，交通方便。前缘已临时挡墙为界，后缘以公园后山公路为界，场区为冲沟地形，两侧山脊较高。2.1.2 气象条件市气候属南亚热带为基调的干热河谷气候，具有夏季长、温度日变化大、四季不分明、气候干燥、降雨集中、日照多、太阳辐射强、气候垂直差异显著，以及高温、干旱等特点。根据水文气象资料统计结果，主要气候特点具体表现如下：（1）年平均气温20.9，最热月份为5月，日最高气温的月平均值为33.2，极端最高气温41.0（出现在1987年6月22日），极端最低气温-1.0（出现在1983年12月28日）。（2）市降雨主要集中在510月，雨季中的降雨量平均占全年降雨量的95.5%左右，10月下旬至次年5月为旱季。降雨多在夜间，多雷阵雨，年平均降雨量801.6毫米，年最大降雨量1006.9毫米。（3）年平均相对湿度为56%，在一年或一个月中相对湿度差异较大，最大相对湿度可高达100%，最小相对湿度可低至0%。旱季，特别是3、4月份湿度很小，空气异常干燥，进入雨季后，湿度逐渐增大。（4）风季一般出现在24月份，风向多为偏南风，风力不等，风速小则12米/秒，大者常达到大风标准。年平均风速1.50米/秒，年最大风速18.30米/秒，年平均大风日数为27天。2.1.3 地形地貌场地总体属低中山构造剥蚀地貌，沟谷斜坡地形，局部为浑圆状山脊。场地内发育多条冲沟，主冲沟走向为293，长约400m，纵向坡度为2030，两侧坡度为4050，植被不发育，场地汇水面积约0.39 K。目前，场地主冲沟后缘堆填了大量弃土，在主冲沟后缘形成两个堆积平台，高程分别为1325m和1295，目前堆积方量约130万m。2.1.4 地层岩性根据地表调查，该区主要分布地层为：第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统残坡积粉质粘土（Q4el+dl）及印支期花岗岩（），各岩土层特征及分布分述如下：（1）第四系全新统人工堆积层（Q4ml）：浅红白色、灰褐色，主要由碎块石和强风化花岗岩碎屑组成，含少量昔格达组泥岩、粉砂岩碎屑及粘土，干稍湿，松散。堆积时间2008雨季前一次、方量约50万3；2008年10月堆积一次、方量约80万3，推测目前厚度2045。（2）第四系全新统残坡积粉质粘土（Q4el+dl）：黄灰色，浅黄色，主要由粘土组成，含约10%昔格达组泥岩碎屑，表层见有植物根系。干稍湿，可塑硬可塑。场地内均有分布，推测厚度13m。（3）印支期花岗岩（）：黄灰色、浅黄色，矿物成分以长石、石英为主，云母次之，中粗粒结构，块状构造；为场地下伏基岩，强风化厚度较大。2.1.5 水文地质条件金沙江为区域最大地表水体，金沙江自云南省华坪县与市仁和区福田乡交界处流入市，自西向东横贯市区。金沙江平均流量为1690m3/s，多年平均径流量为488亿m3。水量变化有明显的丰、枯季节，一般枯水期在24月，月平均流量仅有460 m3/s500m3/s，年最小流量发生日期在2月底3月初；丰水期在79月，月平均流量为3000m3/s4500m3/s。丰水期的平均流量比枯水期大610倍，洪水最高水位比枯水最低水位高10余米。金沙江从调查区的北侧自东向西流过。目前场地内未见地表水。场地汇水面积约0.39 Km2。2.1.6 地质构造及地震场地区域上位于川滇南北向构造带中部相对的稳定区，区域构造以南北向及北东向断裂为主，以昔格达断裂为代表。场地处于北北东向纳拉箐、倮果断层之间，两断层均为北北东北东向，为压扭性断裂，倾角4552，沿断裂两侧的岩体较破碎，该区以纳拉箐断层为主，纳拉箐断层有较长的发育史，在海西期即已存在，有多期的岩浆沿断裂活动。地震测量表明有微量位移，但其活动的幅度和强度都不高，与断裂活动有关的地震曾发生过多次，其中最大的一次发生在场地西南的灰老沟，震级仅为2.7级。虽然场地附近断裂构造发育，但工程场地未发生过7级以上地震，距场地最近强度较高的地震有1955年鱼鲊6.7级地震，1955年华坪6级地震，1995年云南武定6.5级地震，2008年8月30日在四川省市仁和区、凉山彝族自治州会理县交界发生6.1级地震，地震发生时场地均有震感，但未发生破坏作用。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001，2008年修订）有关条款规定，场地地震设防烈度为7度，第二组，设计基本地震加速度值为0.10g。 2.2 弃土场现状市炳三区公园后山弃土场片区属于低中山构造剥蚀地貌，斜坡地形，局部为浑圆状山脊，目前该场地填土较多，大约有130万m3所以对原始地形天然状态的改变尤为突出，其特点：为获得生产和生活场所而大量回填扩基，填土多为花岗岩碎块石。填土目前堆积出两个平台，第一个平台宽约120m，第二个平台宽约20m，且设计为3个平台状放坡，坡高分别为30m、25m和25m，坡度均为45。形成场地前缘较陡的边坡。昔格达组粉砂岩碎块碎屑碎石土照片一 弃渣场堆积现状目前边坡长约240m，坡高130m，中间有一个台地，台地宽约25，坡角4045。主要土层为第四系填土堆积层。其中第四系填土堆积层厚度2045m，呈松散状，均有分布，覆盖于坡洪积粉质粘土和花岗岩之上。 场地内出露地层有：第四系堆积层填土（Q4）、第四系坡洪积粉质粘土（Q4l+l）、印支期花岗岩（）。由炳三区市炳三区公园后山弃土场地质调查报告的计算结果可知：边坡目前在自然状态条件下边坡稳定系数Ks为1.007，处于基本稳定或欠稳定状态，在暴雨和地震状况下稳定系数为0.9060.957，处于失稳状态；由市炳三区二期公园后山弃渣场拦渣坝岩土工程勘察报告的计算结果可知：弃渣堆积边坡目前在自然状态条件下边坡稳定系数Ks为1.092，处于稳定，在暴雨和地震状况下稳定系数Ks为1.0041.031，处于欠稳定状态，在暴雨+地震情况下稳定系数Ks为0.949，处于失稳状态。现有临时拦挡坝由块石堆积而成，但在暴雨或持续降雨时稳定性较差，可能产生垮塌和滑坡等危害，造成对下游居民区及大道造成危害。根据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）表5.3.1，Ks应不小于1.25，故应对边坡进行合理的支护。总之，边坡目前处于基本稳定或欠稳定状态，但在暴雨或持续降雨时稳定性较差，可能产生垮塌和滑坡等危害，现有临时拦挡措施未进行相应的岩土工程勘察、抗滑移和抗倾覆计算等工作，可靠性较差。2.3 存在的主要问题根据现场踏勘情况、调查报告、勘察报告，结合业主的介绍，该弃土场主要存在以下问题：（1）现有临时拦挡措施未进行相应的岩土工程勘察、抗滑移和抗倾覆计算等工作，可靠性较差；（2）堆积坝较陡，高差过大；（3）缺少完善的排水系统设计，现有排水设施均无设计资料；（4）下游有居民、农田，以及大道。弃土场失事将对居民人身、财产安全以及交通安全造成极大的威胁。综上所述，该弃土场必须采用针对性的措施进行综合处理，确保治理后的安全稳定符合国家有关规范要求。2.4 结论弃土场是否稳定，应根据现行设计规范规定的堆置要素进行复核，对该弃土场的泄洪能力、支挡物结构强度，支挡物抗滑稳定安全等指标进行复核。针对本弃土场的特点，弃土场仅有部分周界排水沟、无坝坡排水沟，未形成完整的排水系统，故需对弃土场的防排水系统进行重新设计，完善排水系统。此外，因弃土场堆积偏高、必须放缓边坡并形成台阶，设计对治理后的弃土场进行稳定性复核。必须采取强有力的工程措施，必须达到规范要求。3、方案设计3.1 弃土场现状及治理措施3.1.1 弃土场现状概述通过以上章节对弃土场现状的综合分析，堆积坝较陡，高差过大。由市炳三区公园后山弃土场地质调查报告和市炳三区二期公园后山弃渣场拦渣坝岩土工程勘察报告稳定性分析计算可知：边坡目前处于基本稳定或欠稳定状态，但在暴雨或持续降雨时稳定性较差，可能产生垮塌和滑坡等危害；现有临时拦挡措施未进行相应的岩土工程勘察、抗滑移和抗倾覆计算等工作，可靠性较差；缺少完善的排水系统设计，现有排水设施均无设计资料。3.1.2 治理措施针对以上情况，本次设计采取的主要治理措施是在现有堆积体的表面人工砌筑一层垂直厚2426m的块石保护层，防止雨季水冲刷现有松散堆积体，保护层分台阶分层砌筑，分层高度15m，每个分层外留6m宽平台，每个平台靠坡面脚处砌筑截水排水沟。具体分为以下步骤进行：（1）弃土场底部清基首先，停止现有弃土场上部排弃渣石，自临时拦渣坝起清理地基浮土至花岗岩基岩，标高为1169m。在基岩上形成宽度为12米的台阶，台阶平台形成1%的反坡面，以增大堆积体的内摩擦角。（2）坝底水沟开掘主冲沟自临时拦渣坝起，向冲沟下游方向开掘坝底水沟，支流冲沟开掘坝底水沟与主冲沟坝底水沟相通，形成坝底排水通道系统。水沟盖板采用条石铺砌，留有间隙，以便弃土场内水流可以直接通过坝底水沟流出（见总平面布置图）。（3）1183m、1198m两平台的形成自水沟条石铺砌盖板之上全部堆积粒径30cm50cm的块石，形成1183m、1198m两平台。保证其良好透水性（见AA剖面图）。（4）截洪沟的修筑在弃土场周围按照设计要求修建截洪沟，阻止洪水对弃土场的侵袭。初步形成新的弃土场防水体系。（5）1213m平台极其上各平台的形成1198m平台形成后，按照自下而上的顺序，可逐级堆积混合碎石，堆积方式为自下而上。对业已形成的陡峭的高边坡实施削坡作业，逐层形成台阶直至最终1333m平台最终形成。同时，各平台在靠近边坡一侧修筑平台排水沟，将水流引至周边截洪沟。最终形成弃土场完整的排水系统。此过程必须严格按照设计参数施工，削坡作业尤其注意施工安全。（6）护坡工程1213m、1198m、1183m三个平台边坡采用菱形钢筋混泥土格构护坡，即保证了边坡的稳定性，又达到了景观效果。（7）弃土场排水系统坝底水沟断面为11.2m；周界截洪沟断面为10.9m；平台排水沟断面为0.50.6m（见排水系统结构图）。3.2 治理后弃土场概况（1）弃土场是为获得生产和生活场所而大量回填扩基形成，填土多为花岗岩碎块石。最终弃土量：515.76万m，总堆高为164m。2）弃土场下部1213m平台、1198m平台、1183m平台采用钢筋混凝土格构护坡。工程量如表31.3）物理性质：普氏硬度f=810；密度：2.632.94t/m3；花岗岩碎块石自然安息角37；表31 钢筋混凝土格构护坡工程量表上底宽m下底宽m高m面积工程量m1213m平台190116243672264.3841198m平台11438241824131.3281183m平台38281859442.768合计6090438.483.3 排土工艺3.3.1 运输方式与排土方式护坡砌筑用土石采用汽车运输至弃土场。作业程序为汽车沿公路运输至弃土场边缘，向场内卸废土石，配合以推土机，适合推平（推土机推送距离约为15m）。排土顺序为自排土场后缘向主冲沟推进，逐步形成台阶。弃土场边缘初始路堤、汽车卸车和调车平台不小于50m40m。 自临时拦渣坝至主冲沟的坝底水沟之上的底层采用条石铺砌，然后在其上堆积粒径30cm50cm的块石，增大其透水性。形成1183m、1198m两平台。自1213m平台及以上各平台可堆积混合碎石，堆积方式为自下而上，逐层碾压，逐层堆积。严格按照设计参数施工。本排土场采用高台阶压坡脚的方式排土，运行过程中每级台阶均应有运输道路与之相通，并且汽车入口标高应与排土台面相适应。3.3. 堆置要素参照有色金属矿山排土场设计规范（GB504212007）表6.0.3，花岗石的自然安息角为3540，本弃土场排弃物岩石块度在30cm左右、夹少量泥，因此，废土石料自然安息角约为35左右。土石混合料的堆置台阶高度应100m，本排土场采用高台阶压坡脚式排土，堆置台阶高度设置为15m，只有1183m平台至基底的高度为14m；弃土场最终标高为13331169m，堆置总高度为164m。采用高台阶压坡脚的排土方式，坡面角为37，逐步向前方推进，同时形成台阶，排土场边坡整体坡角约30。本排土场共有11个台阶，每级平台高差为15m，平台宽度为6m，台面设2%的反坡。最后一级台阶与基底高差为14m。每级平台内侧均设置过水断面0.50.6m的排水沟，并与周边排水沟相连通。3.3.3 安全要求及环保要求（1）安全要求汽车排土作业时，需由专人指挥。非作业人员不应进入排土作业区，作业区内的工作人员、车辆、工程机械，应服从指挥人员的指挥。排土卸载平台边缘，有固定的挡车设施，其高度不小于轮胎直径的25，车挡顶宽和底宽分别不小于轮胎直径的1/3和1.3倍。设置移动车挡设施的，对不同类型移动车挡制定相应的安全作业要求，并按要求作业。按规定顺序排弃土岩。在同一地段进行卸车和推土作业时，设备之间保持足够的安全距离。卸土时，汽车垂直于排土工作线。汽车倒车速度小于5km/h，不应高速倒车，以免冲撞安全车挡。在排土场边缘，推土机不应沿平行坡顶线方向推土。排土安全车挡或反坡不符合规定、坡顶线内侧30m范围内有大面积裂缝（缝宽0.1m0.25m）或不正常下沉（0.1m0.2m）时，汽车不应进入该危险作业区，应查明原因及时处理，方可恢复排土作业。排土场作业区内烟雾、粉尘、照明等因素导致驾驶员视距小于30m，或遇暴雨、大雪、大风等恶劣天气时，停止推土作业。汽车进入排土场内应限速行驶，距排土工作面50200m时速度低于16km/h，50m范围内低于8km/h。排土作业区设置一定数量的限速牌等安全标志牌。排土作业区照明系统完好，照明角度符合要求，夜间无照明不应排土。灯塔与排土车挡距离d按以下公式计算：d车辆视觉盲区距离+l0m。排土作业区配备质量合格、适合相应载重汽车突发事故救援使用的钢丝绳(多于4根)、大卸扣(多于4个)等应急工具。排土作业区，应配备指挥工作间和通讯工具。排土场与国家铁（公）路干线、航道、高压输电线路的铁塔等重要设施的安全防护距离宜为最终堆置高度的1.01.5倍。与矿山居住区、村镇、工业场地的距离应大于最终堆置高度的2倍排土场最终境界20m内，应排弃大块岩石。排土场进行排弃作业时，应圈定危险范围，并设立警戒标志，无关人员不应进入危险范围内。任何人均不应在排土场作业区或排土场危险区内从事捡矿石、捡石材和其他活动。未经设计或技术论证，任何单位不应在排土场内回采低品位矿石和石材。排土场运转过程中，排土场关键点应有警示标志、安全保障等措施。排土场四周防洪、溢洪，场内排水设施。（2）环保要求由于汇水面积较小很小，采用截洪沟排洪形式。排土场与村镇、居住区及其他设施的卫生防护距离，应符合国家有关规定和标准要求。植被、种植树木，绿化排土场周围山岗及其周围，与临近农用天地形成隔离带。为了防止闲人及牲畜进入排土场，在四周设铁丝网围拦。3.4 排土场等别3.4.1 容积计算在1：2000地形图上计算容积，排土场坝底标高1169m，最高标高1333m，最终堆积坡角30。表32 弃土场容积计算表平台标高m面积高度m容积m备注1333上底75236.15 15.00 1015688.04 下底60188.92 1318上底64580.73 15.00 900552.40 下底55492.93 1303上底52044.40 15.00 700913.35 下底41410.71 1288上底41167.49 15.00 605365.48 下底39547.91 1273上底38751.59 15.00 523146.46 下底31001.27 1258上底30234.61 15.00 408167.25 下底24187.69 1243上底23953.01 15.00 323365.68 下底19162.41 1228上底18799.95 15.00 253799.30 下底15039.96 1213上底14487.46 15.00 195580.65 下底11589.96 1198上底10085.06 15.00 136148.27 下底8068.05 1183上底7531.94 14.00 94902.42 下底6025.55 合计5157629.32 计算得总容积为515.76万m。3.4.2 排土场级别确定根据有色金属矿山排土场设计规范（GB 50421-2007）4.0.5，排土场总容积为515.76万m，总堆高164m，排土场设计等级为一等。3.5 稳定性计算3.5.1 计算方法、原理和公式由于该排土场地质条件较好，覆土、植被等很容易清除无断层通过排土场，地下水类型主要为孔隙裂隙水。裂隙多分布于基岩浅部，形成透水而不含水，原生花岗岩不含水，透水性差，为矿区主要隔水层。排弃物堆置体不容易风化，不溶解、不易破裂、强度、硬度较高，无压缩性，滤水性较好，已经形成的排弃物堆置体不易变形，碴石中夹泥可随流水移动，因此对排弃物堆置体边坡稳定性分析时，不考虑水的影响，地震情况下能保持稳定，那么任何其他情况下，排土场都可以保持稳定。因此，仅对排土场在地震的情况下，且基地含有饱水层的运行状况对本排土场进行稳定分析。（1）浸润线高低排土场碴石堆为花岗岩堆石体，水对花岗岩力学性质影响甚微，而且花岗岩碎石渗透系数较大，因此不考虑水对排弃物力学性质的影响，仅考虑基地存在饱水土层。（2）排弃物稳定性排弃物稳定性计算采用圆弧滑动法进行。其原理是假定滑动面为圆柱面，并将滑面上的土体视为刚体，坝坡失稳时，土体将绕滑弧圆心作旋转运动；当土体绕圆心的滑动力矩大于抗滑力矩时，坝坡即丧失稳定，反之，坝坡则保持稳定。其计算公式为：式中： 土条数； 土条编号；、 不同土条在不同状态时的赋值。3.5.2 边坡稳定性计算依据类似排土场力学指标作为本工程力学稳定性分学力学计算参数，具体见表33。表 33 各材料力学特性材 料重 度内聚力内摩擦角单 位（kN/m3）（kPa）（度）碴 石22039碎块石191518强风化基岩223835弱风化基岩285045完整基岩326560尾矿坝稳定性分析尾矿坝稳定性计算时主要考虑分下列五类荷载，可根据不同工况按表4-6进行组合：、筑坝期正常高水位的渗透压力。在稳定性分析中，一般不考虑尾矿库上游水位的下降，只考虑稳定渗流，其浸润线即为边界流线，根据此流线画流网，根据流网计算渗透压力。、坝体自重。在计算坝体自重荷载，在考虑使用有效应力法时，其土料的容重要求不一样，在静水面以下的土体部分，要按浮容重计算；在浸润线以下，静水面以上的土体按饱和容重计算；在浸润线以上部分土体按湿容重计算。、坝体及坝基中的孔隙水压力（超静孔隙水压力）。、最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力。、地震荷载。本尾矿库所在地区地震烈度为七度，本次初步设计按七度进行设防，地震惯性力在特殊运行时按0.01g纳入考虑。表 4-3 荷载的组合荷 载 组 合荷 载 类 别正常运行总应力法有有洪水运行有有特殊运行有有注：表中的与上面叙述的相对应。（1）正常运行下采用规范:通用方法；计算目标:安全系数计算；安全系数计算目标: 圆弧滑动法；不考虑地震。图 4-3 正常运行下尾矿坝稳定性分析计算结果: 滑动圆心 = (140.000,170.000)(m) 滑动半径 = 135.000(m) 滑动安全系数 = 1.530（2）洪水运行下采用规范:通用方法；计算目标:安全系数计算；安全系数计算目标: 圆弧滑动法；不考虑地震图 4-4 洪水运行下尾矿坝稳定性分析计算结果: 滑动圆心 = (150.000,150.000)(m) 滑动半径 = 80.000(m) 滑动安全系数 = 1.244（3）特殊运行下采用规范:通用方法；计算目标:安全系数计算；安全系数计算目标: 圆弧滑动法；考虑地震。图 4-5 特殊运行下尾矿坝稳定性分析计算结果: 滑动圆心 = (100.000,130.000)(m) 滑动半径 = 120.000(m) 滑动安全系数 = 1.3433.5.5 稳定性评价地震情况下，排土场排弃物边坡稳定安全系数为1.343，参照有色金属矿山排土场设计规范 GB 504212007，7.0.9条，规范允许的边坡稳定系数为1.10，因此，可以看出，本排土场边坡稳定系数完全满足安全运行。4、排水系统4.1 排水系统场地内未见地表水，弃渣场汇水面积约0.39 Km2。地下水埋深5.38.4m，地下水类型主要为基岩裂隙水，受大气降水补给，大气降雨时，大部分雨水沿地表汇入冲沟，少部分渗入地下，建筑场地为斜坡地形，利于地表水排泄，而粉质粘土属弱透水层，不利于地下水渗透、径流，所以整个场地地下富水性差，水量较小。治理措施：自临时拦渣坝起至主冲沟1169m标高处设置断面为11.2m坝底水沟。支流冲沟的坝底水沟与之相通；弃土场周边及顶部设置断面为10.9m的周界截洪沟；于各边坡底部平台设置断面为0.50.6m的平台排水沟。从而形成完善的排水系统。4.2 水文计算4.2.1 弃土场场区排洪系统根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册中建议的方法和相关公式 ，并结合现场实际情况，求得洪水洪峰流量，并根据统计学原理计算其标准值。1）基本公式采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的推理公式： 式中: 设计洪峰流量（）； 洪峰径流系数； S暴雨雨力，即最大1小时暴雨量（mm/h）； 流域汇流时间（h）； n暴雨公式指数； F流域面积（km2）2）最大峰洪流量计算结果见表4-1。表4-1 弃土场分水岭区域内100年一遇最大峰洪流量频 率 集雨面积(km2)河长坡 降 （）F（km2）L （km）J （） J1/3F1/4流域特征系数 =L/（J1/3F1/4）H24 （mm）P（%）10.910.6254201.470.5860.9771.09270CVCs=3.5CvKPH24P=KP*H24a2b2n2P=a2+b2*log（P）SP=H24P*24（n2p-1）H24Pn2PSP0.451.5752.25176.40.6430.010.64356.724S1/40.383/（m/）*S1/4）O(0.383*/m/(SP(1/4)(4/(4-n2p)On=O*（-1/（4-n2p）OOnO （mm/小时）2.7440.470.4070.4093.665CVCSKP=o*KP/S（/S)*On=1-1.1*n/SP0.451.5750.51.83250.0320.0130.98（-1/（4-n2p）=O*(-1/(4-n2p)n=n2pQP=0.278*SP*F/n验算 （t）nQPQP1/4m11.0060.4090.56125.0682.2380.324整个弃土场分水岭区域内100a一遇暴雨总洪峰流量为25.068m3/s；2）弃土场水沟过水能力验算截洪沟采用块（片）浆砌，内表面水泥砂浆抹光，梯形断面，底宽1m，深度1.2m。截洪沟经过库坝时以下部分兼做右坝肩沟使用。最小坡降i =1，粗糙率n取0.014。采用溢洪道水力计算公式。式中：计算流量(m3/S)； 过水断面面积()，； 水力半径(m)，； 底坡； 谢才系数表 4-2 排土场 水沟最大断面计算表顶宽边坡系数m水深h底宽a过水面积A湿周X水力半径R粗糙度n101.211.24.40.272730.014x谢才系数C水力坡度i明渠过流流量Q57.52104136洪水总量：设计洪水总量采用下式推求。式中：设计洪水总量(万m3)； 历时为T的设计暴雨(mm)； 汇雨面积(k)； 径流系数。表 4-3 降雨参数及洪峰流量与洪水总量计算表设计暴雨历时（单峰洪水 T=12.8*F(1/4)）1T24h时，HTP=H24P*T1mP，T1h时，HTP=SP*T1-n1PT是否小于1hn1P=a1+b1*log（P）T24h时，HTP=H24P*T1mPHTP5050=HTP100T1abmP =0.77*0.03*HTP/50=0.80+0.03*(HTP-50)/50否0.52 0.320.010.32143.190.8460.6100=HTP250250=HTP450450=HTP暴雨径流关系分区洪水总量WP=0.1*(*HTP -h)*F=0.83+0.06*(HTP-100)/150=0.89+0.04*(HTP-250)/200=0.93WP（万m3）120.63.7534整个弃土场分水岭区域内100a一遇暴雨总洪峰流量为25.068m3/s，洪水总量为3.7534万m3。4.2.2 弃土场右侧坝肩排洪系统根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册中建议的方法和相关公式 ，并结合现场实际情况，求得洪水洪峰流量，并根据统计学原理计算其标准值。1）基本公式采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的推理公式： 式中: 设计洪峰流量（）； 洪峰径流系数； S暴雨雨力，即最大1小时暴雨量（mm/h）； 流域汇流时间（h）； n暴雨公式指数； F流域面积（km2）2）最大峰洪流量计算结果见表4-4。表4-4 弃土场右侧坝肩区域内100年一遇最大峰洪流量频 率 集雨面积(km2)河长坡 降 （）F（km2）L （km）J （） J1/3F1/4流域特征系数 =L/（J1/3F1/4）H24 （mm）P（%）10.4620.509354.50.7080.8240.87270CVCs=3.5CvKPH24P=KP*H24a2b2n2P=a2+b2*log（P）SP=H24P*24（n2p-1）H24Pn2PSP0.451.5752.25176.40.6430.010.64356.724S1/40.383/（m/）*S1/4）O(0.383*/m/(SP(1/4)(4/(4-n2p)On=O*（-1/（4-n2p）OOnO （mm/小时）2.7440.3940.330.3324.169CVCSKP=o*KP/S（/S)*On=1-1.1*n/SP0.451.5750.52.08450.0370.0120.98（-1/（4-n2p）=O*(-1/(4-n2p)n=n2pQP=0.278*SP*F/n验算 （t）nQPQP1/4m11.0060.3320.4914.5711.9540.308弃土场右侧至左侧分水岭区域内100a一遇暴雨总洪峰流量为14.571m3/s；2）坝肩右侧截水沟过水能力验算截洪沟采用块（片）浆砌，内表面水泥砂浆抹光，梯形断面，底宽0.8m，深度0.9m。截洪沟经过库坝时以下部分兼做右坝肩沟使用。最小坡降i =1，粗糙率n取0.014。采用溢洪道水力计算公式。式中：计算流量(m3/S)； 过水断面面积()，； 水力半径(m)，； 底坡； 谢才系数表 4-5 坝肩右侧截水沟断面计算表顶宽边坡系数m水深h底宽a过水面积A湿周X水力半径R粗糙度n0.800.90.80.723.40.211760.014x谢才系数C水力坡度i明渠过流流量Q55.14603118.271471034.2.3 弃土场左侧坝肩排洪系统根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册中建议的方法和相关公式 ，并结合现场实际情况，求得洪水洪峰流量，并根据统计学原理计算其标准值。1）基本公式采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的推理公式： 式中: 设计洪峰流量（）； 洪峰径流系数； S暴雨雨力，即最大1小时暴雨量（mm/h）； 流域汇流时间（h）； n暴雨公式指数； F流域面积（km2）2）最大峰洪流量计算结果见表4-6。表4-6 弃土场右侧至左侧分水岭区域内100年一遇最大峰洪流量频 率 集雨面积(km2)河长坡 降 （）F（km2）L （km）J （） J1/3F1/4流域特征系数 =L/（J1/3F1/4）H24 （mm）P（%）10.0575860.603354.50.7080.491.73870CVCs=3.5CvKPH24P=KP*H24a2b2n2P=a2+b2*log（P）SP=H24P*24（n2p-1）H24Pn2PSP0.451.5752.25176.40.6430.010.64356.724S1/40.383/（m/）*S1/4）O(0.383*/m/(SP(1/4)(4/(4-n2p)On=O*（-1/（4-n2p）OOnO （mm/小时）2.7440.6810.6420.6426.192CVCSKP=o*KP/S（/S)*On=1-1.1*n/SP0.451.5750.53.0960.0550.0350.955（-1/（4-n2p）=O*(-1/(4-n2p)n=n2pQP=0.278*SP*F/n验算 （t）nQPQP1/4m11.0140.6420.7451.1641.0390.355弃土场左侧坝肩区域内100a一遇暴雨总洪峰流量为1.164m3/s；2）坝肩左侧截水沟过水能力验算截洪沟采用块（片）浆砌，内表面水泥砂浆抹光，梯形断面，底宽0.3m，深度0.4m。截洪沟经过库坝时以下部分兼做右坝肩沟使用。最小坡降i =1，粗糙率n取0.014。采用溢洪道水力计算公式。式中：计算流量(m3/S)； 过水断面面积()，； 水力半径(m)，； 底坡； 谢才系数表 4-7 坝肩右侧截水沟断面计算表顶宽边坡系数m水深h底宽a过水面积A湿周X水力半径R粗糙度n0.300.40.30.121.40.085710.014x谢才系数C水力坡度i明渠过流流量Q47.4293911.7根据以上计算结果，自临时拦渣坝起至主冲沟1169m标高处设置断面为11.2m坝底水沟；弃土场周边及顶部均取右侧截洪沟大值设置断面为10.9m的周界截洪沟；于各边坡底部平台设置断面为0.50.6m的平台排水沟。工程量如表48：表48 排洪设施工程量表项目及名称单位工程量截面积平台排水沟长度m6268净面积开挖面积土石方开挖m5327.80.30.85C20砼m3447.4坝底水沟长度m162.51.22.125土石方开挖m345.3C35钢筋砼m150.3截洪沟长度m2555.20.91.725土石方开挖m4407.72C20砼m2108.044.3 泥石流发生概率计算根据泥石流灾害防治工程勘查规范中建议的方法和相关公式 ，并结合现场实际情况，求得弃土场区域内的暴雨强度指标，并根据统计学原理计算弃土场发生泥石流的概率。暴雨强度指标RR3.1 安全雨情；R3.1 可能发生泥石流的雨情；R=3.14.2 发生几率10 发生几率0.8式中：K前期降雨修正系数，无前期降雨时：K=1；有前期降雨时：K1；但目前尚无可信的成果可供应用；现阶段可暂时假定：K=1.11.2；、该地区可能发生泥石流的24h、1h、10min的限界雨值。该弃土场位于年均降雨1200800mm区域，故=60、=20、=10。H1/6H1H6H2424.88 66.90 126.60 176.40 无前期降雨时K=1R=2.94+3.345+2.488=8.773泥石流发生几率为：0.67有前期降雨K=1.1R=1.1（2.94+3.345+2.488）=9.65泥石流发生几率为:0.737因此，在强暴雨条件下，具有爆发中小规模泥石流的可能。5、弃土场安全设施设置与管理5.1 值班室为了满足排土场管理人员的生活和休息，设计建筑面积为12.0m2的管理用房，位于弃土场边缘公路旁。管理用房的用水、用电由就近的水源点和电源点引入。5.2 供电和通讯5.2.1 供电弃土场夜间不作业，不设照明；管理用电直接由附近电源直接输送。5.2.2 通讯弃土场值班房电话一部，或采用无线通讯设备。5.3 弃土场的安全设施（1）弃土场的安全弃土场设计515.76 万m3，高164m，参照有色金属矿山排土场设计规范GB 504212007，为一等。地震运行期，计算得弃土场边坡稳定系数为1.343，参照有色金属矿山排土场设计规范GB 504212007，7.0.9条，最小安全系数不小于1.1，因此，本弃土场边坡稳定性符合规范要求。（2）弃土场运行管理在弃土场的日常运行管理中，要保证排土场不发生失稳现象，边坡监测非常重要，监测包括边坡位移，包括两部分，位移检测、变形观测，特别是边坡沿沟向位移检测。边坡位移监测： 测点布置的原则。要布置在相对较危险部位，特别是坡顶，为便于分析比较，观测基点要布置在既固定又安全且通视性好的位置。 测点安装。每次监测的测点要一致，可在待测部位埋设150200400mm的混凝土桩，并在其顶面打入10mm、长300mm的圆钢钉，钢钉中央刻十字为中心，周围刻画为1010mm的边线，每次监测时都须将棱镜置于十字中心。 监测的方法及精度要求。监测在监测基点用全站仪测量，要求测量按二等或三、四等水准测量的精度要求进行。 监测周期。可分为定期与不定期监测，边坡稳定无位移时，每月至少监测一次，当边坡有位移时，当缩短监测周期，每旬或