选矿厂尾矿库初步设计

莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库初步设计及安全专篇 莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库初步设计1. 概况受莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂的委托，根据尾矿库安全技术规程AQ20062005、国家安全生产监督管理总局第6号令（2006年4月21日）公布的尾矿库安全监督管理规定、山东省安全生产监督管理局鲁安监发200697号文等有关法律、法规，山东干舜矿冶科技有限公司为莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库进行尾矿库初步设计。莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂为一单一选厂，并没有自己的矿源，主要靠收购其它矿山原矿进行选矿生产活动。因原矿石供给方面的原因，导致其生产状况主要是受矿石供给的制约。综上所述，本选厂的生产规模为铁矿石原矿7.5万t/a，本方案是根据设计委托书的要求仅就选矿厂现有尾矿库工程做初步设计。1.1 地理交通位置及隶属关系埠南头银鑫选矿厂位于日照市莒县埠南头村，南距莒县县城47km，隶属日照市莒县棋山镇管辖，选厂附近没有村庄。本区以东有潍徐公路通过，新建通车的胶新铁路从矿区南部通过，往北有公路可达胶济铁路潍坊站，以西有青新公路穿越。区内有高桥莒县公路，往南经莒县县城可达日照港和岚山港，乡间公路四通八达，交通条件良好。1.2 自然地理与经济概况本区地处鲁东南丘陵地带，区内地形起伏较小，地势北高南低，东高西低，地貌上呈平缓坡状，局部沟谷发育，蜿蜒曲回。区内水系不甚发育。该区第四系覆盖面积较小（主要分布在河流两侧），植被不发育。本区属暖温带季风区半湿润大陆性气候，夏季高温多雨，冬春寒冷干燥。年平均气温12.1，降水日数为85.9天，年平均降水量873.0mm，无霜期长，光照充足，适应农作物生长。区内经济以农业为主，工副业极少，经济欠发达。主要粮食作物为小麦、玉米、水稻、地瓜，经济作物以棉花、烤烟为主。区内村庄多。人口密度大，劳动力充足。1.3 尾矿库库区地质该区地层不甚发育，仅在东边部分布有南华纪土门群佟家组、土门群浮来山组、震旦纪土门群石旺庄组和寒武纪长清群朱砂洞组以及第四纪沂河组。该区构造不甚发育，一是单斜构造，二是断裂构造。单斜构造主要由分布在尾矿库区东部的震旦系和寒武系地层构成。该构造与尾矿库没有直接的关系。该区岩浆岩比较发育，主要为傲徕山超单元条花峪单元二长花岗岩，其次为侏罗纪埠村超单元凤凰峪单元中粒含钛磁铁角闪石岩。1.4 工程地质条件 莒县地区地震动峰值加速度为0.20,属于地壳较不稳定区，沂沭断裂带从莒县境内穿过，区内小型次生断裂较多，由于尾矿库选址多在，地层相对稳定，岩石结构完整的花岗岩地区，因此，库区工程地质条件一般较好。区内主要分布二长花岗岩、含钛磁铁角闪石岩，属坚硬、半坚硬岩石，工程地质条件有一定差异。二长花岗岩属元古代的岩体，地表风化较强，但风化层深度不大。节理裂隙比较发育，地表岩石稳定性较差。向深部岩石致密坚硬，节理裂隙不发育，抗压、抗剪、抗拉性能强。无大构造破坏，整体稳固性好，工程地质条件简单。1.5 水文地质特征沭河为莒县境内主要河流，沭河自北向南穿过莒县境内，属于淮河水系区内各乡镇多属沭河流域，沭河里于发源于沂山南麓，流域面积1718.4平方公里。其上游的青峰岭水库为山东省第四大水库，位于县城西北30公里沭河上游。流域面积770平方公里，设计水位162.9米,最大库容4.101亿立方米，为区内最大地表水体。库区以裂隙水为主，为地下水补给区上游地段，汇水面积小，涌水量很小，大气降水大多以地表径流的形式流出区外。坝体地下水补给：坝体内的水体补给主要是排尾补给和大气降水补给。从空间分布上看，大气降水属于面状补给，范围普遍且较均匀，排尾补给属于线状或点状补给，局限于库区内；从时间分布比较，大气降水持续时间有限，而排尾补给持续时间较长且是经常性的。排尾量和降水量的多与少，将直接影响坝体地下水水位的变化。坝体地下水排泄：坝体地下水的排泄主要有地面蒸发和渗流等。影响地面蒸发的主要因素是气候、地下水埋藏深度及地层岩性等，对该坝来说，渗流是最主要的排泄方法，因此，要保障坝体排水沟及溢洪道的畅通。坝体地下水类型及坝体材料的透水性：按照地下水的埋藏条件，坝体地下水主要为裂隙潜水；按含水介质类型，坝体地下水属裂隙水的范畴。1.6 环境地质特征大部分库区所选位置，地形平缓，地势开阔，沟谷上游植被良好，松散堆积物较少，发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的可能性小，库区地质环境条件良好。主要地质环境问题为，尾矿库建成后，由于尾渣的积存，对库区下游的渣石流威胁。本区地处鲁东南丘陵区，地形起伏不大，地势平坦，河流蜿蜒曲折，沿河两侧树林茂密，山水相依，风景秀丽，气候宜人。区内及其附近地区基本无工矿企业，不存在环境污染问题。地表水与地下水清澈、甘纯，自然环境十分优越。区内没发现山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害现象。根据地质环境划分原则，本区应化为地质环境质量优良地区。根据对矿石进行的化学分析结果，矿石中未发现对人体有毒有害的元素，本选厂矿石的加工及产生的尾矿，均采取了得力措施，不会影响环境。1.7 库区及坝址工程地质调查结论及建议1.7.1岩土工程性质分析与评价场区内地层以二长花岗岩为主，表部植被稀少，局部地段岩石裸露，上部强风化岩石厚度较大，强度较高，力学性质相对较好，是较好的基础持力层，下部中风化岩石埋深大，完整性较好，强度大，是本场地较为稳定的岩石地基。根据钻探情况并结合当地经验，综合确定各岩土层地基承载力特征值，见表1-1。 表1-1 地基承载力特征值表 序号地层名称承载力特征值fak（kPa）1耕土无工程意义2强风化二长花岗岩5003中风化二长花岗岩25004强风化闪长岩5005中风化闪长岩25001.7.2场地的稳定性、适宜性分析和周边环境安全条件评价根据勘察、现场踏勘、测量并结合收集的地质资料，尾矿库区周边山坡坡度较为平缓，坡度在25左右，上部耕植土较薄，下部岩石地层呈块状构造，未发现构造断裂面和明显的滑移面及软弱结构面；库区周围为自然山坡，没有临空面，场地不具备滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的形成条件。根据调查和已有的环境地质资料，在该区尚未发生过滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，场地处于相对稳定状态，适宜本工程建设，可根据场地自然条件筑坝成库。1.7.3坝址和库区的渗漏及建库对环境的影响 根据本区域地质资料，场区内上部强风化岩石风化程度高，节理和裂隙发育，但大部为泥质物充填，渗透性差，下部中风化岩石完整性较好，渗透性极小。野外钻探时，在钻探过程中钻孔内一般不漏水，库区的渗漏影响极小，可不予以考虑。拟建库尾矿以闪长岩废料为主，水中所含物质为长石、角闪石、石英等细微颗粒的固体物质，不存在有毒物质和有害气体，在建尾矿坝时，可考虑设置蓄水池，以便对库内废水进行循环利用。本工程不会影响周围的生态环境、造成对周围环境的破坏。 1.7.4场地土类型与建筑场地类别根据钻探并结合当地建筑经验，估算场地覆盖层深度内等效剪切波速为380m/s。场地覆盖层平均厚度dov大于3.0m，场地土为中硬土，确定场地类别为类。1.7.5岩土工程结论和建议（1）库区未发现塌陷、滑坡、滑移、坍塌、泥石流、液化等不良地质现象，也未发现大的地质构造，区域地质构造相对稳定，属抗震一般地段，场地稳定，适宜本工程建设。 （2）本工程可根据场地自然地形筑坝成库，第2层强风化花岗岩、第4层强风化闪长岩均可作基础持力层，本设计采用第2层强风化花岗岩作为基础持力层。（3）尾矿库区位于山岭沟谷底部，为防止雨季时山洪爆发对库区的破坏，应在库岸周边设排水沟，防止洪水入库，以确保尾矿库的稳定和安全。（4）莒县抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.20g，特征周期0.35s。（5）场区标准冻土深度为0.5m。根据现场调查所了解的工程地质及水文地质条件看，拟建场地建设5级尾矿库是可行的。第2层强风化花岗岩，属坚硬、半坚硬岩石，稳定性好，且埋藏较浅、清基量较小，适当处理后，满足坝基承载力的要求，可以作为坝基的持力层。厂区现有供电线路及相应电气设备齐全、供水系统等外部环境条件优越，均可满足日常生产的需要。2. 基本工艺参数（1）选矿厂生产规模:500t/d，7.5万t/a。（2）选矿厂工作制度:150d/a、2班/d，8h/班。（3）选矿工艺:阶段磨矿、阶段选别。（4）尾矿产率:60。（5）尾矿比重:2.7t/m3。（6）尾矿干容重:1.7t/m3。（7）尾矿浓度：60。（8）尾矿粒度:0.074mm占50。（9）年排尾矿量:4.5104t，折合2.7104 m3。3. 设计依据及数据（1）尾矿库安全技术规程AQ2006-2005；（2） 国家安全生产监督管理总局第6号令（2006年4月21日）公布的尾矿库安全监督管理规定；（3）选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ1-90；（4）尾矿设施施工及验收规程YS5418-95；（5）碾压式土石坝设计规范SL274-2001；（6）碾压式土石坝施工规范DL/T5129-2001；（7）水工建筑物抗震设计规范SL203-97；（8）水工混凝土结构设计规范SL/T191-96；（9）土工合成材料应用技术规范GB50290-98；（10）水土保持综合治理技术规范-沟壑治理技术GB/T16453.3；（11）同类矿山生产资料。4. 主要设计方案4.1 库址及型式莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库与选厂毗邻，位于选厂南边。该库区周围无工业企业、大型水源地和水产基地，对人、畜及环境造成污染的可能性较小，石龙关庄村位于尾矿库北侧，但地势较尾矿库要高，只要尾矿库在建设和运行过程中严格按照本设计施工和使用，尾矿库对村庄影响较小。岩体工程地质类型为坚硬岩体，因此该尾矿库围堰、地基牢固，不会造成地面沉陷，从而影响地基的整体稳定性，而造成地质灾害。库区无耕地，地质地貌景观功能要求低，库区不在自然保护区、风景名胜保护区、城市规划区，无公路、铁路重要干线通过。按地形划分该尾矿库为山谷型。4.2 库容计算 该选矿企业无自身采场，主要依靠买入临近有采场矿山的矿石进行选矿加工，其原料来源不稳定，因此，本次设计库容按1a进行设计。4.2.1 所需库容利用公式： 式中 Vz所需尾矿库的总库容，m3；W选矿厂排出的尾矿量，4.5104 t/a；d尾矿平均堆积干容重，1.7 t/m3；N选矿厂存贮尾矿年限，1a；z尾矿库的终期库容利用系数，0.75。得出：Vz3.53104 m3。4.2.2 实际库容根据矿方所选库址，实际库容计算如下：4.2.2.1 总库容根据地形地质图，用求积仪剖面法量算实际总库容约为4.9104m3，详见表4-1。表4-1 总库容计算等高线标高m等高线面积m2相邻两等高线面积平均值m2相邻两等高线的高差m相邻两等高线间的容积m3累加容积m3总容积m31780700074900004900018514000490004.2.2.2 调蓄库容经计算调蓄库容约为0.88104m3，详见表4-2。表4-2 调蓄库容计算等高线标高m等高线与沉积坡面线之间的面积m2相邻两等高线的高差m相邻两等高线间的容积m3累加调蓄容积m3总调蓄容积m3178078820088201851400088204.2.2.3 有效库容终期有效库容为4.02104m3，有效库容详见表4-3。表4-3 有效库容计算等高线标高m累加库容m3调蓄库容m3有效库容m3185490008820401804.3 最终堆积标高的确定莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂处理量为500t/d，尾矿产率为60.0，尾矿干容重1.7t/m3。年产尾矿量4.5104t，约合2.7104m3。设计为一期筑坝。坝顶标高确定为+185m，尾矿坝平均坝高6.0m，有效库容为4.02104m3，可用1.14a，用完后闭库。4.4 尾矿库等级根据国家安全生产监督管理总局第6号令（2006年4月21日）公布的尾矿库安全监督管理规定和选矿厂尾矿设施设计规范第2.0.4条规定，尾矿库使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表4-4确定。表4-4 尾矿库等别划分标准 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V10000H100三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H30该尾矿坝平均坝高6.0m，坝顶持平。最终有效库容4.02104m3，根据上表确定为五级水工建筑物，防洪设施安全等级为五级。4.5 坝体设计及施工4.5.1 尾矿坝坝形及几何参数尾矿坝坝顶持平标高为+185m，坝体长度为80m，坝顶宽度为5m、坡度为3（库内侧高），内坡坡比为1 : 2.0，外坡坡比为1 : 2.0，筑坝材料为均质土坝。汛期干滩长度L40m，安全超高H0.4m。4.5.2 坝体施工对坝体筑坝施工时应注意以下几点：（1）施工前对坝基范围内所有树木、树根、乱石以及腐殖土层进行清除；（2）对坝体施工时，对坝体进行压实，使碾压强度达到干容重不小于1.65t/m3，压实度不小于93；（3）坝体施工时，及时修正坝体边坡，使内坡比达到1 :2.0，外坡坡比达到1 : 2.0，外坝顶宽度达到5m；（4）每堆筑0.30.5m进行碾压，每次碾压不少于六遍。并设置纵向、横向排水沟，断面尺寸BH=0.4m0.4m，为浆砌块石（或砖石）结构；（5）防渗土料的铺筑应沿坝轴线方向进行，铺料应及时，宜采用定点测量的方式，严格控制铺土厚度，不得超厚。防渗土料的铺筑宜增加平地机平整工序；（6）防渗体土料应用进站法卸料，汽车不应在已压实土料面上行驶。砾质土、风化料、掺合土可视具体情况选择铺料方式；（7）汽车穿越防渗体路口段，应经常更换位置，不同填筑层路口段应交错布置，对路口段超压土体应予以处理；（8）防渗体土料宜用振动凸块碾压实。碾压应沿坝轴线方向进行；（9）防渗体分段碾压时，相邻两段交接带碾迹应彼此搭接，垂直碾压方向搭接带宽度应不小于0.3m0.5m；顺碾压方向搭接带宽度应为1m1.5m；（10）防渗体的铺筑应连续作业，如因故需短时间停工，其表土层应撒水湿润，保持含水率在控制范围之内；（11）当气候干燥，土层表面水分蒸发较快时，铺料与压实表面均应适当洒水湿润，以保持施工含水量，严禁在表土干燥状态下，在其上铺填新土；（12）在坝体的坝坡上设置纵向和横向排水沟，排水沟间隔50m，断面尺寸为0.4m0.4m。其它严格按照碾压式土石坝施工规范DL/T5129-2001和水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术GB/T16453.3执行。4.6 坝体稳定性分析稳定计算根据碾压式土石坝设计规范SL274-2001要求，采用瑞典圆弧法确定最危险滑弧的位置及最小安全系数，按有效应力法选用抗剪强度指标进行计算，计算时对堆积坝颗粒分层进行概化。选矿厂尾矿设施设计规范规定坝坡抗滑稳定最小安全系数k值，见表4-5。表4-5 坝坡抗滑稳定最小安全系数 坝的级别运用情况1234正常运行1.301.251.201.15洪水运行1.201.151.101.05特殊运行1.101.051.051.00莒县棋山镇埠南头银鑫尾矿库为五等工程，正常使用状态下，规范规定坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.15。该尾矿库为山谷型，平均坝高6.0m，通过下述公式计算边坡失稳的可能程度。式中：W土条重量； Q、V分别为水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； u作用于土条地面的孔隙压力； 条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角； b土条宽度，m；c、土条底面的有效应力抗剪强度指标； Mc水平地震惯性力对圆心的力矩； R圆弧半径，m。计算得K为1.43大于1.15的坝坡抗滑稳定最小安全系数，认为该尾矿坝稳定。4.7 尾矿输送尾矿输送为自流输送，输送管路长约300m，输送矿浆品质浓度为45，矿浆容重为1.7t/m3。此种情况下输送系统设计选用的设备主要有尾矿输送管路280mm球磨铸铁管，承压1MPa。尾矿排放采取坝前均匀放矿，为做到坝前均匀放矿，实现坝体均匀上升，尾矿排放时采用分段交替作业，设置3个放矿口，放矿口间距7m。4.8 回水及调洪系统4.8.1 防洪标准根据选矿厂尾矿设施设计规范，本设计尾矿库相应防洪标准为：初期2030a一遇洪水，中、后期为50100a一遇洪水。此尾矿库防洪标准取五级库上限标准。即：初期 P2（50a一遇洪水）中、后期 P1（100a一遇洪水）4.8.2 最大洪水量计算根据地质部门提供的1：1000地形地质图，本库为山谷型，计算出此尾矿库的汇水面积为0.03km2。洪峰流量：式中：Qp设计频率p的洪峰流量，m3/s；Sp设计频率的雨力，mm/h；0.278单位换算系数；稳定入渗，mm/h（取稳定入渗为1mm/h）；F库区汇水面积， 0.03km2。 ，式中：H24p频率为p的24h降雨量；Kp模比系数；H24年最大24h降雨量均值，200mm；n2暴雨递减指数n的取值。洪水总量：式中：Wtp历时为t，频率为p的洪水总量，m3； a t与历时t相应的洪量径流系数；Htp历时为t，频率为p的降雨量；F流域汇水面积，km2。计算结果洪峰流量：Q2.0%=0.37m3/sQ1.0%=0.41m3/s洪水总量：W2.0%=1.19104 m3W1.0%=1.32104 m34.8.3 泄流量 采用公式：qQp（1-Vt/Wp）式中：q所需排水构筑物的泄流量，m3/s； Qp设计频率p的洪峰流量，m3/s； Vt某坝高时的调洪库容，m3； Wp频率为p时的一次洪水总量，m3。设计尾矿库的最小调洪高度为0.5m，对应的调洪库容0.38104m3，故调洪后应泄流量为：q0.29m3/s，满足调洪的要求。4.8.4 回水为减少尾矿水对下游的污染，选矿厂排出的尾矿浆进入尾矿库后，其澄清水除滞留于尾矿孔隙及蒸发、渗漏损失外，剩余的澄清水经库区回水泵将尾矿水返回选厂磨矿工段循环使用。选矿厂每日排入尾矿库中的总水量为217m3。本次设计按回水率80考虑。日回水量为174m3，即7.25m3/h。为减少尾矿水对下游的污染，在初期坝下回水池附近建一回水泵房，泵房内设置2台回水泵（一用一备）:型号50QW15-22-3,流量 Q=15m3/h,扬程H=22m,功率 N=3kw。回水管路选用5010mm铸铁管一条，长L=3000m。将回水返回选厂高位水池，实现污水零排放。4.8.5 排水构筑物型式及其选择排水构筑物是为了排泄尾矿库汇水面积内形成洪水及尾矿澄清水而设立的，排水构筑物断面尺寸受尾矿库调蓄后的泄洪量控制。排水系统主要由溢洪道、岸坡截洪沟组成。在库区南侧设计一条溢洪道，溢洪道为一条宽浅式梯形溢洪道，槽身为M10砂浆MU60浆砌石，断面尺寸BH1.0m1.0m。同时在库区周边设计一条岸坡截洪沟，当有山坡地表泾流及降雨时产生的水量可通过截洪沟排出。截洪沟为混凝土结构，断面尺寸为BH0.6m0.6m。4.8.6 尾矿库排水设施的泄洪能力根据矩形宽顶堰公式：式中：Q设计流量，m3/s； b溢洪口底宽，1.0m； h溢洪口水深，1.0m； M流量系数，1.55。得Q1.55m3/s，大于泄流量0.29m3/s，尾矿库的防洪能力满足设计要求。在洪水总量为1.32104m3时，排出时间为2.4h，满足排洪要求。4.9 监测与通讯4.9.1 坝体保护设施坝体外坡采用干砌块石护坡300mm厚，防止坝面冲刷。4.9.2 尾矿库的观测设施 据选矿厂尾矿设施设计规范第3.5.9条规定，4级及4级以上的尾矿坝应设置坝体位移和坝体浸润线的观测设施，莒县棋山镇银鑫选矿厂尾矿库尾矿坝属5级尾矿坝，可不设观测设施。在尾矿库运行期间必须加强日常管理巡视，建立尾矿库巡视观测制度，设有专人值班。密切注意坝体浸润线出逸点变换情况和分布状态，发现局部隆起、塌陷、流土、管涌、渗水量增大或渗水变浑等异常情况时，应立即采取措施进行处理并加强观察，同时报告企业安全管理部门，情况严重的，应报当地安全生产监督部门。尾矿库值班人员配备无线通讯电话，确保与矿山安全部门和主管部门联络畅通。对尾矿坝和排水涵管进行经常观测，掌握其工作状态，以确保运行安全。为此，施工中要埋设必要的观测设备。尾矿库值班人员配备无线通讯电话，确保与矿山安全部门和主管部门联络畅通。4.9.3 库水位观测按选矿厂尾矿设施设计规范规定，在库内排水设施附近选择适当位置设置清晰醒目的水位观测标尺（钢筋砼水尺）标明正常运行水位和警戒水位。4.9.4 尾矿库看守由于尾矿库距选厂较近，因此，本设计不设尾矿库看守房，但应设有专人负责日常管理。尾矿库的管理应严格执行尾矿库安全监督管理规定第6号文。另外为便于尾矿库管理，尾矿坝上应设置照明电源和灯具，负荷1kw。4.10 供电 场地用电负荷较小，因此不设专门泵站，由选厂直接引低压线路进行供电。4.11 尾矿库建设主要工程量坝体工程量见表4-6。表4-6 坝体工程量序号项目单位数量备注1均质土坝m376502碎石（或砾石）粒径为310mmm33003土工防水膜（二布一膜400g/m2）m210004排水沟，M7.5 浆砌石m3405. 水土保持和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，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022号文建设项目环境保护设计规定及环境质量标准。5.2 环境保护标准（1）地表水环境质量标准 GB3838-2002；（2）污水综合排放标准 GB8978-1996；（3）地下水质量标准 GB/T14848-93。5.3 主要污染源及其治理措施5.3.1 本工程主要影响与污染因素（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） 环境污染因素尾矿废水；尾矿、建设弃土；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是矿山主要污染物之一，本方案工艺过程为矿石磁选后的铁精矿，尾矿水中不含有毒物质，且尾矿坝基础渗透系数较小，库区未发现大的地质构造，不会造成地下污染。为了节约用水，提高水的利用率，回收利用尾矿澄清水，通过水泵抽取回水利用，不将尾矿水外排，对周围环境不会产生影响。（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，因此在大风天气应及时对裸露的尾砂面进行喷淋，尾矿坝外坡设置排水沟并绿化，终期库区干滩面可复垦或植树绿化。此外，采取尾矿坝上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、废石应按规划堆放。可以堆放在尾矿库的下游，避开尾矿库排水泄洪设施出口，可防止弃土、废石被雨水冲刷而流失。（4） 施工取料对地表植被与土壤破坏和影响尾矿库建设过程中，筑坝材料为均质土坝，在施工取料过程中对地表植被与土壤可能有一定的破坏和影响。5.4 尾矿库水土保持 尾矿库水土保持主要是尾矿库建设中的取料和弃渣的水土保持，虽然建坝不需要进行土料开采，但仍需要进行少量的坝体清基工作，清基地基0.5m。因此，不可避免的造成一定程度的植被破坏和水土流失。施工中应力求其影响最小化。6. 工程设计概算6.1 编制说明根据黑色金属工业工程建设概（预）算编制办法和尾矿库初步设计方案及现场调查资料编制本初步设计概算。（1）编制依据 人工工资：采用当地人工工资标准。 材料价格：取费基价的价格按黑色冶金定额站颁布的基价管理有关规定执行；主要材料按当地材料价格计算。 设备价格：执行现行询价。（2）定额指标的采用 尾矿工程：采用冶金建设地面建筑工程概算定额。 建筑工程：采用山东省建筑工程预算定额，参照类似矿山的综合指标，并加以调整。（3）其它费用 其它工程费用：执行冶金工程建设其他费用指标。 设计费按现行国家设计收费标准。 预备费：按工程费用与其它工程费用之和的10%计算。 资金来源：自筹100%。6.2 投资分析本次莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库初步设计概算投资为19.0万元。其中：工程费用6.6万元，占投资总额34.7%。 其他费用12.4万元，占投资总额65.3%。 工程包括：初期坝和排水构筑物等。费用包括：工程费用、其他费用、预备费等。详见综合概算表6-1。单项工程费用见表6-2、6-3。表6-1 综合概算序号工程或费用名称工程费用（元）其它费用（元）总价值（元）一工程费用661351坝体88975577752排水构筑物636063603水位观测20002000二其他费用940001建设单位管理费220002建设单位临时设施及措施工程费110003工程设计费30000300004工程监理费110005环评费30000300006安评费3000030000一、二合计160135三预备费30000总概算值190135表6-2 初期坝工程及费用序号工程或费用名称单位数量概算价值（元）备注单价总价1均质土坝m376503.526775采场自产废石、只产生运费2碎石（或砾石）粒径为3到10mmm330050150003土工防水膜（二布一膜400g/m2）m2100012120004排水沟，m7.5 浆砌石m34010040005小计57775表6-3 排水构筑物工程及费用 序号工程或费用名称单位数量概算价值（元）备注单价总价1溢洪道M10砂浆砌MU60块石m32812033602截洪沟，m7.5 浆砌石m3301003000小计63607. 安全专篇7.1 尾矿库基本特征尾矿库基本特征见表7-1。表7-1 尾矿库基本特征表尾矿库名称莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库选厂规模7.5万t/a尾矿特性尾矿产量4.5万t/a堆积干容重1.7t/m3尾矿库库 型山谷型汇水面积0.03km2堆坝方式上游式设计总有效库容4.02104m3坝体.坝 型均质土坝平均坝高最大坝高6.0m7.0m坝顶标高坝底标高185.0m+178.0m内边坡边坡比外边坡边坡比1：2.01：2.0坝体长度80m洪水参数初期洪水频率2.0%洪峰流量0.37m3/s洪水总量1.19104m3中后期洪水频率1.0%洪峰流量0.41m3/s洪水总量1.32104m3新建排水构筑物岸坡截洪沟尺寸0.6m0.6m排 水 沟尺寸0.4m0.4m溢 洪 道尺寸1.0m1.0m7.2尾矿库安全稳定性验算7.2.1 尾矿库等级本设计莒县棋山镇埠南头银鑫选矿厂尾矿库终期有效库容4.02万m3，平均坝高6.0m。根据国家安全生产监督管理总局第6号令（2006年4月21日）公布的尾矿库安全监督管理规定和选矿厂尾矿设施设计规范第2.0.4条规定，尾矿库使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表72确定。表72 尾矿库等别划分标准表 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V10000H100三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H30根据上表确定为五级水工建筑物，防洪设施安全等级为五级。7.2.2 坝体稳定性验算由于该区基本地震烈度为7度。计算采用瑞典圆弧法。尾矿坝稳定性分析采用瑞典圆弧法计算，求出安全系数最小值，并满足设计规范相应规定。 表73 坝坡抗滑稳定最小安全系数 坝的级别运用情况1234正常运行1.301.251.201.15洪水运行1.201.151.101.05特殊运行1.101.051.051.00式中：W土条重量； Q、V 分别为水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； u作用于土条地面的孔隙压力； 条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角； b土条宽度； c、土条底面的有效应力抗剪强度指标； Mc水平地震惯性力对圆心的力矩； R圆弧半径。计算得K为1.43大于1.15的坝坡抗滑稳定最小安全系数，认为该尾矿坝稳定。从堆存尾矿安全考虑，矿方应对原尾矿库坝体按尾矿设施施工及验收规范及尾矿库安全技术规程AQ20062005要求进行加固、护坡。正常运行时尾矿坝前至少还有50m的干滩，坝体浸润线较洪水运行低，故K为1.43大于1.15，满足规范要求。7.2.3 调洪验算7.2.3.1 防洪标准根据选矿厂尾矿设施设计规范，本设计防洪标准为：初期3050a一遇洪水，中、后期为50100a一遇洪水。本设计尾矿库防洪标准取100a一遇洪水。即：初期 P2（50a一遇洪水）中、后期 P1（100a一遇洪水）7.2.3.2 汇水面积根据地质部门提供的1：1000地形地质图，计算出此尾矿库的汇水面积为0.03km2。7.2.3.3 水文计算洪峰流量：式中： Qp设计频率p的洪峰流量，m3/s；Sp设计频率的雨力，mm/h；0.278单位换算系数；稳定入渗，mm/h（取稳定入渗为1mm/h）；F库区汇水面积， 0.03km2。 ，式中：H24p频率为p的24h降雨量；Kp模比系数；H24年最大24h降雨量均值，200mm；n2暴雨递减指数n的取值。洪水总量：式中：Wtp历时为t，频率为p的洪水总量，m3； a t与历时t相应的洪量径流系数；Htp历时为t，频率为p的降雨量；F流域汇水面积，km2。计算结果洪峰流量：Q2.0%=0.37m3/sQ1.0%=0.41m3/s洪水总量：W2.0%=1.19104 m3；W1.0%=1.32104 m3。7.2.3.4 泄流量采用公式： qQp（1Vt/Wp）式中：q所需排水构筑物的泄流量，m3/s； Qp设计频率p的洪峰流量，m3/s； Vt某坝高时的调洪库容，m3； Wp频率为p时的一次洪水总量，m3；设计尾矿库的最小调洪高度为0.5m，对应的调洪库容0.38104m3，故调洪后应泄流量为：q0.29m3/s，满足调洪的要求。7.2.4 排水构筑物泄洪能力验算根据矩形宽顶堰公式：式中：Q设计流量，m3/s； b溢洪口底宽，1.0m； h溢洪口水深，1.0m； M流量系数，1.55。得Q1.55m3/s，大于泄流量0.29m3/s，尾矿库的防洪能力满足设计要求。同时在洪水总量为1.32104m3时，排出时间为2.4h，满足排洪要求。在库的四周筑一条600mm600mm的梯形排水沟，在各面坝体修筑纵横交错的400mm400mm的梯形排水沟，同时在库东北侧设立一水泵用于尾矿库回水及帮助排水。7.3 生产过程中的危险因素及防治措施7.3.1 坝体破坏及防治措施7.3.1.1 坝体破坏因素导致尾矿库坝体破坏的因素较多，归纳起来主要有以下几方面：（1）边坡过陡，致使坝体滑坡；（2）排洪能力小，致使尾矿坝漫顶、决口；（3）排洪设施布置不当，形成洪水对坝体的淘刷和冲击，造成坝体破坏。（4）库内水位过高，渗流控制措施不当，造成坝体渗流破坏或滑坡；（5）尾矿库的干滩短，安全超高不足，浸润线过高，就会造成坝体的渗流破坏（如坝体外坡发生管涌、流土、坝体沼泽化现象），严重的会导致坝体边坡失稳；（6）库内尾矿的充填高度超过设计规定的充填高度时，尾矿库的调洪库容减小，也会导致洪水漫顶；（7）库内尾矿固结不良，造成坝体沉降开裂，使得坝体结构遭到破坏，失去阻挡库内尾矿和洪水的功能，进而造成坝体破坏；（8）尾矿坝填筑前，岸坡未经处理或处理不到位（如岸坡未做清基处理等）。就会使坝肩结合部位出现接触流土，造成坝体破坏；（9）坝体防渗结构设计不合理或施工采用的材料质量有缺陷、施工过程中材料的连接不良，会导致坝体的集中渗流破坏；（10）坝面的雨水冲沟由小变大，造成坝体破坏。7.3.1.2 防止坝体破坏的技术措施（1）合理设计堆积坝坡，以适应坝体稳定的要求。本工程坝体采用如下坝坡：均质土坝，顶宽5m，内边坡坡比为1：2.0，外边坡坡比为1：2.0；（2）设计中坝体高度的确定过程中，除了考虑在设计年限内尾矿库的有效库容，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、排水构筑物等因素。使得该尾矿库可以防御一百年一遇洪水（p1.0）；（3）尾矿库的放矿可以首先实施坝上均匀放矿，尾矿库正常运行及日常较小洪水来临时可以保留必要的干滩，改善了尾矿库的运行条件；（4）在控制坝体稳定方面，设计不利用坝前沉积尾砂堆筑子坝。而是采用土经过机械碾压堆筑子坝。（5）尾矿坝的施工按照设计及碾压式土石坝的施工技术规范要求进行。7.3.1.3 尾矿库的事故及处理措施在尾矿库的生产运行过程中，难免会出现一些异常、事故，对这些现象，必要时首先采取应急措施，然后分析其原因，确定处理措施。部分异常迹象的处理措施见表74供参考。表7-4 尾矿库常见故障及处理措施参考表 迹象原因处理措施坡角隆起坡脚基础变形先降库水位，坡脚压重浸润线过高先降库水位，加长沉积滩，采取降低浸润线措施坝坡渗水及沼泽化不透水初期坝导致浸润线过高，矿泥夹层引起水的逸出在略高初期坝部位设排渗设施，增设排渗井穿透矿泥夹层坝坡或坝基冒砂渗流失稳先降库水位，铺反滤布，压上碎石或块石，设导流沟，必要时加排渗设施坝坡隆起边坡太陡矿泥集中，强度低先降库水位，再放缓边坡或加固边坡先降库水位，加排渗设施或加固边坡坝坡下游位移或沿坝轴向裂缝基础强度不够边坡减切失稳先降库水位，坝坡脚压重加固基础先降库水位，再降低浸润线或加固边坡堆积坝塌陷排水管破坏或漏矿排渗设施破坏先降库水位，加固或新建排水管，再填平塌坑开挖处理或反滤后回填洪水位过高调洪库容小或泄水能力小先降低控制水位，改造排洪设施，增大排洪能力或采取截洪7.3.2 洪水危害及防治措施7.3.2.1 主要危害因素在尾矿库运行过程中，导致尾矿库溃坝事故发生的重要因素，首先是暴雨和洪水。7.3.2.2 防洪主要技术措施在尾矿库设计阶段应当充分考虑当地的气象水文条件，确保尾矿库的调洪库容满足安全运行要求，同时企业应当制定完善的应急预案和相应程序，必要时进行预案的演练，以确保预案的有效性和适应性。排水构筑物是为了排泄尾矿库汇水面积内（即尾矿库区内）形成的洪水及尾矿澄清水而设立的，排水构筑物断面尺寸受尾矿库调蓄后的泄洪量控制，经计算，尾矿库的调洪库容满足调洪的要求，同时配备水泵帮助排水，能够满足泄洪要求。在排水构筑物上或尾矿库内适当地点，设立清晰醒目的水位标尺。7.3. 3 粉尘危害及防护措施7.3.3.1 粉尘的危害尾矿库的粉尘主要来自库内干滩。7.3.3.2 粉尘的防护对策粉尘的防护主要通过管理措施予以解决，采取尾矿坝上分散放矿，并应及时对裸露的尾砂面进行淋湿或喷固化剂，可以有效预防尾矿库扬尘。7.4 尾矿库安全运行管理措施7.4.1 安全管理的意义及任务尾矿库的安全管理必须严格按国家安全生产监督管理总局第6号令，尾矿库安全监督管理规定（2006年4月6日颁发）的相关规定执行。坚持“企业负责、行业管理、国家监察和群众监督”的方针，遏制尾矿库重、特大事故的发生，保护人民生命和国家财产的安全。尾矿设施是矿山生产不可缺少的配套设施。尾矿库有属安全设施，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。尾矿库是矿山生产最大的危险源，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造成巨大的灾害和损失，因此加强尾矿库管理，是非常重要的。尾矿库管理工作的基本任务是做好选矿厂尾矿的排放、输送、堆存和尾矿库的防洪排洪、回水设施的维护管理工作。确保安全运行，要认真贯彻国家关于环境保护的方针、并大力开展综合利用、严防发生危害本企业和其它工农业生产和人身安全的事故。各厂企业应根据设计意图和本单位的具体情况，制定合理的尾矿设施维护管理规章制度，并认真贯彻执行，不断总结经验，提高管理水平。7.4.2 组织管理（1）矿山对尾矿库安全事故应急预案进行定期演练，并做好记录，及时修订和完善应急救援预案；（2）对库内排水设施，要派专人负责仔细检查，发现问题及时解决，以防溃坝重大事故发生；（3）库区应设明显的水位标尺。依据堆坝现状确定安全防洪措施，每年汛期前，将库内水位降到最低，留有足够的调洪库容确保坝体安全渡汛；（4）企业必须经常巡视库区，发现滑坡及异常现象须及时处理。任何单位和个人不得在库区从事采矿作业。严禁在库区爆破、滥挖尾矿和炸鱼等危害尾矿库安全的活动。尾矿坝必须有足够的安全超高、沉积干滩长度和下游坝面坡度；（5）尾矿工人数（至少3人）安全管理人数（至少1人），尾矿工需持有特殊作业证；汛期24h巡逻值班；要有照明设施；警报系统；通讯设施（固定、移动）及交通工具；（6）库区周围设警示标志，非尾矿库人员不得进入库区，防止居民尤其是少年儿童掉入尾矿库中，发生危险。7.4.3 放矿管理上游式筑坝法，应于坝前均匀放矿。同时满足下列要求：（1）粗粒尾矿沉积于坝前，细粒排至库内，在沉积滩范围内不允许有较大面积的矿泥沉积；（2）沉积滩应均匀平整，沉积滩坡度及长度等符合设计的要求；（3）严禁矿浆沿子坝内坡横向流动冲刷坝体；（4）坝体较长时应采用分段交替放矿作业，使坝体均匀上升，避免滩面出现侧坡、扇形坡或细粒尾矿大量集中沉积于一端或一侧；（5）尾矿库沉积到设计最终堆积标高后，进行善后处理设计，未取得设计部门的加高设计，不允许继续加高使用；（6）坝前均匀放矿，每7m设置一根放矿管，放矿管垂直于坝轴线，管上设有阀门，以调节放矿速度；（7）增大矿浆流速可提高尾矿输送系统的抗冻能力，当流速达1.5m3/s以上时，矿浆管槽多不会产生冻结，或只产生很薄的一层冰，对放矿无影响。设计放矿管为15010mm铸铁管，经计算，矿浆输送速度为75m3/s，因此，冬季尾矿输送是有保障的。7.4.4 监测管理监测是了解尾矿库运行情况的重要手段，也是尾矿库安全的指示灯，所以尾矿库的监测工作是尾矿库管理的重要内容。对设置有观测设施的尾矿库，应充分利用这些设施加强观测，首先应组织检测小组，并制定专门的检测制度和操作规程，进行定期观测。观测成果应及时整理、分析、归档，不断积累观测资料。未设置设施的尾矿库，应创造条件设置观测设施，或采用简易的办法加强观测。对尾矿库进行巡回检查是及时发现尾矿库异常情况的重要途径，应纳入尾矿库管理人员岗位责任制。检查的内容包括：尾矿库边坡有无变形和异常；排水构筑物是否通畅；排渗设施的水量、水质有无异常变化；尾矿排放是否正常、有无露矿现象，矿浆流是否产生冲刷；回水的水质是否符合要求等。如发现异常，应及时处理，如不能处理，应立即上报，以便进一步采取措施。7.4.5 维修管理进行尾矿库的维修是尾矿库管理的基本任务的一部分。每年洪水期后，进行一次全面检查和分析，列出维修项目和补充措施项目，安排维修计划，要求按时完成。如有地震预报，应组织有关部门共同研究，提出尾矿库抗震方案，并抓紧实施。平时巡回检查发现的问题，应及时处理，如填补塌坑、冲沟，修补排水设施，清除排水设施内的淤积物等。尾矿库周围人行路口应设醒目提示标志。经常进行尾矿坝护坡的维护，如有破坏，应及时修补。尾矿库的管理应参照“国家安全生产监督管理总局”第6号令尾矿库安全监督管理规定进行。7.4.6 渡汛管理汛期是尾矿库地表水控制的关键时期，如果这个时期尾矿库水位控制不当，洪水暴发时可能造成洪水漫顶，引起溃坝事故。因此每年汛期前应做好渡汛准备和防洪抢险组织准备、人员组织准备，及时发现险情，有物资、用具随时取用，立即能有抢险人力投入，随时会有人组织，以免失去抢险时机。汛期前的洪水验算也是渡汛准备的重要部分，洪水验算可靠并得到实现，正常情况下就可能实现安全渡汛或减少险情。所以汛期前的洪水演验算的主要内容是验算在已建成的泄水构筑物之泄水能力条件下的调洪库容、安全超高及沉积滩长度是否符合设计要求。7.5 其它安全措施7.5.1 安全监测制度及机构（1）安全检测制度对尾矿库安全管理规定内容要求建立安全管理制度，除对尾矿库进行日常检查外，还应建立适合本企业安全的尾矿库安全监督管理规定、尾矿库日常安全检查制度、尾矿工培训制度、尾矿库运行状况检测制度及尾矿库事故应急预案等制度。在尾矿坝使用过程中，一旦有上述可以导致事故的危险有害因素发生时，应及时报告，并采取相应措施，以免重大的事故发生。（2）机构企业统一设立管理机构，并设有安环处，配有专职安全管理人员，对尾矿坝及排洪设施的安全管理负责，并建有完善管理制度和岗位安全操作规程。尾矿库安全管理人员应经过岗前培训方可上岗，岗前培训内容应结合设计和尾矿库安全监督管理规定进行。尾矿库管理人员对坝体、边坡、排渗管进行巡查，发现异常现象和破坏及时报告并抢修，汛前对溢洪道、截洪沟进水口进行巡查，检查设施各项工况，清理漂浮杂物，设置报警通讯和抢险预案，并演练，确保万无一失。7.5.2 建设、运行管理（1）尾矿库在建设中必须坚持“三同时”，安全措施工程必须与建设工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用；（2）严格按设计规范、标准进行尾矿坝初步设计和施工图设计，保证施工质量，严禁私自更改设计，和降低标准的做法；（3）贯彻国家安全生产的方针、政策、法规和标准；（4）按规定设置安全生产管理机构，配备专职安全管理人员；（5）建立健全安全生产责任制，制订、完善各项安全规章制度和作业规程（安全操作规程）；（6）加强对职工的安全教育和培训，尤其是特种作业人员的资格培训；（7）筑坝时必须按设计留足安全超高、沉积干滩长度和下游坝面坡度；（8）放矿应于坝前多管小流量均匀分散进行，并采取措施防止初期放矿直接冲刷上游坝面；（9）尾矿库应定期进行安全检查和安全评价；（10）编制事故应急救援预案并定期进行演练。7.5.3 总经理（企业法人代表）管理职责（1）企业经营管理者是尾矿库安全生产第一责任人，应始终坚持“安全第一、预防为主”的方针原则；（2）成立以矿长为组长，副矿长为副组长的尾矿库安全管理小组，对尾矿库的设计改造和安全检查管理负责；（3）在规定管辖的范围内指定或设立相应的机构负责实施本规定中对尾矿库安全所规定的各项要求；组织制定适合本单位实际情况的规章制度；（4）配备与实际工作需要相适应的专业技术人员或有实际工作能力的人员负责尾矿库的安全管理工作；保证必需的安全生产资金。7.5.4 企业尾矿设施安全管理部门主要职责（1）贯彻执行国家有关尾矿库安全生产的方针、政策、法规及技术规范；（2）编制尾矿库安全工作年度计划并组织实施；（3）编制尾矿库安全生产各项规章制度并检查执行情况；（4）编制各种灾害应急预案并组织演练；（5）