某尾矿库初步设计文本

xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

目 录

1 设计依据 ............................................................................................................... 1 1.1 国家、地方政府和主管部门的有关安全规定 .......................................... 1 1.2 采用的主要技术规范、规程、标准 .......................................................... 1 1.3 其它资料 ...................................................................................................... 2 2 工程概况 ............................................................................................................... 3 2.1 位臵及交通 .................................................................................................. 3 2.2 自然地理及经济概况 .................................................................................. 3 2.2.1 自然地理概况 ..................................................................................... 3 2.2.2 经济概况 ............................................................................................. 3 2.3 矿山设计简介 .............................................................................................. 4 3.工程地质 ................................................................................................................ 5 3.1地形地貌及地质简况 ................................................................................... 5 3.2岩土体工程地质特征 ................................................................................... 5 3.3场地水文地质 ............................................................................................... 7 3.4场地地震效应 ............................................................................................... 7 3.5岩土参数 ....................................................................................................... 8 4. 尾矿库的工程概况 ............................................................................................ 10 4.1尾矿库库容量及服务年限 ......................................................................... 10 4.2尾矿库等级 ................................................................................................. 10 4.3初期坝 ......................................................................................................... 11 4.4尾矿堆积坝 ................................................................................................. 12

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4.5拦水坝 ......................................................................................................... 14 4.6库区内排水系统 ......................................................................................... 15 4.7库区上游（拦水坝以上）排水系统 ......................................................... 16 4.8排渗水设施 ................................................................................................. 16 4.9尾矿输送 ..................................................................................................... 17 4.10尾矿回水 ................................................................................................... 17 4.11尾矿库的观测设施 ................................................................................... 17 4.12值班室、供电及通讯 ............................................................................... 18 4.13 尾矿库的破坏危害程度 .......................................................................... 18 5 尾矿坝稳定性分析 ............................................................................................. 19 5.1尾矿坝渗流分析 ......................................................................................... 19 5.2坝体安全措施 ............................................................................................. 20 6 尾矿库洪水计算及调洪演算 ............................................................................. 22 6.1尾矿库防洪标准 ......................................................................................... 22 6.2洪峰流量计算 ............................................................................................. 22 6.3洪水总量计算 ............................................................................................. 23 6.4 调洪演算 .................................................................................................... 24 6.5 库区泄水能力计算 .................................................................................... 25 6.6 库区上游（拦水坝以上）排洪系统泄流能力演算 ................................ 30 7 尾矿库安全管理 ................................................................................................. 31 7.1 尾矿库管理 ................................................................................................ 31 7.2 尾矿排放与筑坝 ........................................................................................ 33

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7.3 尾矿库水位控制与防汛 ............................................................................ 34 7.4 排渗设施管理与渗流控制 ........................................................................ 35 7.5 尾矿库防震与抗震 .................................................................................... 36 7.6 尾矿库汛期安全检查 ................................................................................ 36 7.7 排水构筑物安全检查 ................................................................................ 37 7.8 尾矿坝安全检查 ........................................................................................ 37 7.9 尾矿库库区安全检查 ................................................................................ 38 7.10 尾矿库区范围内违章建设情况 .............................................................. 38 7.11 尾矿库的事故及其处理措施 .................................................................. 38 7.12 尾矿库所在区域的人文、自然地理情况 .............................................. 39 7.13 人员编制 .................................................................................................. 40 7.14 应急救援预案 .......................................................................................... 40 7.15 补充建议 .................................................................................................. 40 8 尾矿库安全设施专项资金 ................................................................................. 41

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1 设计依据

1.1 国家、地方政府和主管部门的有关安全规定

（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）《中华人民共和国矿山安全法实施条例》； （4）《中华人民共和国矿山资源法》；

（5）《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》； （6）《尾矿库安全监督管理规定》。

1.2 采用的主要技术规范、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）《水利工程水利计算规范》（SL279-2004）；

（4）《上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规范》（YBT11-86）； （5）《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）； （6）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）； （7）《选矿安全规程》（GB18152-2002）； （8）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）； （9）《工作场所有害因素职业接触限值》（GBz2-2002）； （10）《工业企业厂界噪声标准》（GB1248-90）； （11）《电力装臵的继电保护和自动装臵设计规范》； （12）《机械防护安全距离》（GB/T2265-1997）； （13）《矿山电力设计规范》（GB50070-1994）；

（14）《冶金矿业尾矿设施管理规程》（冶矿字第185-90）； （15）《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-1995）

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（16）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；

1.3 其它资料

（1）《xxxx水文手册》；

（2）矿方提供的尾矿库库区1/1000地形图； （3）《xxxxxxxxx（尾矿库）岩土工程勘察报告》； （4）《xxxxxxxxxxxxxxxxxxx尾矿库安全预评价报告》；

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2 工程概况

2.1 位臵及交通

xxxxxxxxxxxx矿位于xxxxxxxxxxxxxxx相距22km，隶属风埔乡管辖。矿区有简易公路与xxx公路相接，距xxxx城38km，县城距xxxx市70km，交通较方便。

2.2 自然地理及经济概况

2.2.1 自然地理概况

矿区属中低山地貌，主要山脊走向呈北西向至南北向延伸，海拔标高最高点▽1113.8m,最低标高▽725m，相对高差388.8m，地势西北高，东西低，地形切割剧烈，坡度较大，呈“V”字型山谷，悬崖峭壁，植被发育。

本区属亚热带暖湿季风气候，雨量充沛，年降雨量1634mm，年平均气温18.5oC，无霜期276天。

矿区水系呈树枝状发育，由大小众多冲沟汇集成2条山涧溪流，一条由南向北，另一条由西向东，在矿区东部汇合后经西溪注入xxxxx溪（闽江支流）。

2.2.2 经济概况

区内森林资源丰富，以松、杉、竹为主，农业种植以水稻为主，及菌菇类种植，尚有竹木初加工，经济不甚发达。

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2.3 矿山设计简介

设计矿区范围内资源量为：矿石量17663373.15吨，xxxxx金属资源量33968.48吨。

设计主要采矿方法为盘区房柱采矿法，占80%。对厚度小于3m的矿体，采用全面采矿法，占20%。

设计选矿工艺为：磨矿采用阶段全闭路磨矿分级工艺，浮选采用二段浮选工艺，即浮选尾矿再磨再选。一段磨矿分级溢流进入一段浮选系统，一段浮选采用一粗三扫五精工艺流程，浮选精矿进入精矿脱水系统，浮选尾矿进入二段磨矿分级系统，二段磨矿分级溢流进入二段浮选系统，二段浮选采用一粗二扫六精工艺流程，浮选精矿和一段浮选精矿混合进入精矿脱水系统，扫选尾矿为最终尾矿。

基本工艺资料：

选矿厂生产规模：3000t/d。

选矿厂工作制度：330天/年、3班/天、8小时/班。 年排尾矿量：90.72×104t/年 折合69.78×104m3/年。 尾矿真比重：2.62 t/m3。 尾矿堆积容重：1.3 t/m3。 尾矿浆排出浓度：20%。 尾矿平均粒度：-200目占80%。 尾矿库服务年限：9年。

考虑到环保和安全生产等要求，急需要建设一座环保—安全型尾矿库，以满足矿山生产和持续发展的需要。

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3.工程地质

3.1地形地貌及地质简况

库区属中山-低山地貌类型，主要山脊走向呈北西向至近南北向延伸，海拔标高最高点为1113.8m，最低标高725m，相对高差388.8m。地势西北高，东南低，受流水强烈侵蚀，切割强烈，坡度较大，呈现“V”字型和“U”字型山谷，悬崖峭壁林立，植被极为发育。场地内河谷地带多见基岩出露，局部见第四系冲洪积卵石层，两侧山坡表层多为坡积粉质粘土或含碎石粉质粘土，呈可-硬塑状，下伏燕山晚期入侵花岗岩及其风化层。初期坝及拦洪坝均位于两个山体之间（两山夹一沟地段），周边山体边坡植被发育，稳定性较好，区域构造稳定。

自上而下，库区内岩土层主要有素填土（①）、含碎石粉质粘土（②）、碎石（③）、卵石（④）、强风化花岗岩（⑤）、中风化花岗、中风化花岗岩（⑥）。

水系呈树枝状发育，由大小不一的冲沟水汇集成两条涧溪流，一条由北向南，另一条由西向东在工作区东部汇合后经西溪注入xxxxx溪（闽江支流）。

本区属亚热带暖湿季风气候，雨量充沛，年降雨量1634mm，年平均气温18.5oC，无霜期276天。

3.2岩土体工程地质特征

场地岩土层可划分为6层，其工程地质特征自上而下分述如下： 1、素填土（①）Q4me：揭示于JK2孔，顶板高程797.88m，层厚0.30m，土层呈灰色，填料主要为碎石，含少量粘性土，新近人工堆填，压实性差。松散，湿。

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2、含碎石粉质粘土（②）Q4dl：揭示于JK3、JK4、JK5、JK6、JK7、JK8、JK9、JK10、KT8、KT9、KT10、KT11孔，顶板标高794.19m～857.78m，钻孔揭示层厚0.80m～10.80m，顶板坡度一般小于16°，最大坡度约为36°。土层呈黄灰色，主要成分粘性土，碎石含量约20％，粒径20－60mm，岩性以强风化花岗岩为主，含少量砂粒，土体粘性一般，具砂感，坡积成因。可塑-硬塑，湿。

3、碎石（③）Q4dl：揭示于JK3、JK4、JK7孔，顶板标高798.21m～823.11m，钻孔揭示层厚1.00m～3.10m，顶板坡度小于32°。土层呈灰色，碎石含量约55％，粒径20－70mm，棱角状，岩性以中－强风化花岗岩为主，重锤击可碎，粘性土及砂粒充填，胶结程度一般，坡积成因。稍密，湿。

4、卵石（④）Q4al-pl：揭示于JK1、JK5、JK8孔，顶板标高792.59m～800.36m，钻孔揭示层厚1.20m～5.90m，土层呈灰色，卵石含量约55％，粒径30－100mm，夹杂漂石，粒径可达200mm以上，次圆状，岩性以中风化花岗岩为主，粗砂充填，胶结程度差，冲洪积成因。中密，饱和。

5、强风化花岗岩（⑤）r53c：揭示于JK8孔，顶板标高789.89m，层厚1.00m，灰黄色，花岗结构，块状构造，主要矿物为长石、石英及云母，母岩矿物风化强烈，岩芯多呈碎块状，夹少量砂土状，碎块风化裂隙发育，锤击易碎。

6、中风化花岗岩（⑥）r53c：分布广泛，各孔均有揭示，均未揭穿，顶板标高788.89m～890.00m，层厚大于0.70m，顶板坡度一般小于13°，最大坡度约为32°。灰白色，灰黄色，花岗结构，块状构造，主要矿物为长石、石英及云母，岩芯呈短柱状、柱状，少量呈碎块状，节长在5－18mm之间，

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风化裂隙发育一般，岩性坚硬，锤击不易碎，RQD约43。

3.3场地水文地质

拟建库区内水文地质条件简单，库区两侧均为山体，地表水体主要为一流经坝体中部的小溪流，溪面最宽处约3m，最深约0.7m，水量主要受大气降水及森林侧向补给影响。拟建初期坝及排水沟场地地下水以孔隙潜水为主，主要赋存于含碎石粉质粘土②及卵石④层中，其中含碎石粉质粘土②富水性一般较弱，卵石④层则富水性较好，施工期间初见水位埋深2.20-6.50m，稳定水位埋深1.70-5.30m，年变化幅度约为1.50m，顺坡向以地下径流或泉的方式排泄，受地形、地貌影响，补给条件一般，呈就地补给、就地排泄形式；拟建拦洪坝场地未见地下水发育；排水涵洞场地地下水为孔隙潜水及下部基岩裂隙水相结合，大气降水垂向补给和地表水侧向补给。

3.4场地地震效应

根据国标《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）规定和附录A，xxxxx县抗震设防烈度VI度，属设计地震分组第一组，设计地震基本加速度值为0.05g。

1、场地土类型和场地类别

初期坝场地土类型为中硬场地土，对照规范分类表，建筑场地类别为Ⅱ类，反应谱特征周期0.35S，处于建筑一般地段。

拦洪坝、排水井及排水沟场地基岩出露，场地土类型为坚硬土，对照规范分类表，场地类别为I类，处于抗震有利地段。

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排水涵洞场地覆盖层厚度约0.80-3.40m，含碎石粉质粘土②，场地土类型为中软场地土，对照规范分类表，建筑场地类别为Ⅱ类。处于抗震一般地段。

2、砂土液化判定

本场地抗震设防烈度属VI度区，按国标《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第4.3.2条规定，本场地可不考虑砂土液化问题。

3、场地稳定性及适宜性

拟建库区内未发现不良地质作用、湿陷性土、溶洞、人工洞穴及泉孔；未发现埋藏的河道、沟滨、孤石等对工程不利的埋藏物；库区内河谷两侧山坡植被发育，未发现滑坡、坍塌及泥石流等地质灾害。场地稳定性较好，适宜建筑。排水涵洞进出洞口围岩主要为中风化花岗岩，围岩级别为Ⅲ级，稳定性一般，开挖时应做好防护措施。洞身围岩主要为中风化花岗岩，岩层完整性一般，进出洞口岩体裂隙发育，围岩级别以Ⅲ级为主。洞身完整性一般，围岩级别为Ⅲ级，开挖时应及时支护，尤其是加强拱部的支护衬砌。

3.5岩土参数

根据工程勘察报告提供的统计成果，岩石抗压强度试验成果及各岩土层主要性能参数见表3-1：

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各岩土层主要性能参数表

表3-1 土层名称 含碎石粉质粘土（②） 碎石（③） 卵石（④） 强风化花岗岩（⑤） 中风化花岗岩（⑥） 天然密度ρo(g/cm3) 1.95* 2.00* 2.10* - - 凝聚力CkPa 5* 0* 0* - - 内摩擦压缩模量承载力特征值fak 180 250 350 500 1800 承载力修正系数 ηb 0 3.0 3.0 3.0 3.0 ηd 1.0 4.4 4.4 4.4 4.4 角φ(°) Es1-2MPa 25* 28* 30* - - 12* 24* 30* - - 注：带*号为经验值

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4. 尾矿库的工程概况

4.1尾矿库库容量及服务年限

初期坝坝顶标高+825m，初期形成库容量V初=77×104m3，相应有效库容V

有效

=34.6×104m3，终期尾矿堆积坝坝顶标高+880m，相应总库容量V

总

=843×104m3 ，相应有效库容量V有效=632×104m3。

按生产规模3000t/d计，年排尾矿量90.7×104t/a，折合69.78×104m3/a，尾矿库初期坝可服务半年，尾矿库终期可服务9年。

4.2尾矿库等级

按照《选矿厂尾矿设施设计规范》规定，尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容及坝高两方面条件确定。当两者的等别差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。

尾矿库等级见下表：

尾矿库等级表

表4-1 等 别 一 二 三 四 五 全库容V（万m3） 坝高H（m） 二等库具备提高等别条件者 V≥10000 1000≤V＜10000 100≤V＜1000 V＜100 H≥100 60≤H＜100 30≤H＜60 H＜30 设计初期坝坝高H初=26m（标高+799m～+825m），尾矿后期堆积坝坝高H终=55m（标高+825m～+880m），总坝高H总=H初+H终=26+55=81m，相应总库容量V终=843×104m3。

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考虑坝高与全库容两个条件，当两者等差大于一等时，按高者降低一等。本次设计尾矿坝H总=81m，而相应库容量较小V终=843×104m3，介于三等别和四等别之间，设计确定本尾矿库为三等别库，主要建筑物均为3级建筑物、次要建筑物均为5级建筑物。

4.3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，采用当地石料碾压堆筑初期坝，坝型为碾压堆石坝。

尾矿库初期坝形成的库容应能贮存选矿厂半年以上的尾矿量，同时应能满足尾矿澄清水及调蓄洪水的要求。

据以上各方面因素确定该尾矿库初期坝坝型为透水碾压堆石坝，坝顶标高▽825m，最大坝高H初=26m（▽799m～▽825m），最大坝长L=110.5m，坝顶宽B=4m，在坝内、外坡标高▽815m处各设一处马道，马道宽b=2m。初期坝内、外坡坡比均为1：2，下游马道和坝顶处各设一测压管，直径为80mm，深度为12m。

初期坝坝内坡设臵块石护坡－碎石粗砂垫层－土工布－粗砂碎石垫层等作为坝体反滤层，坝外坡设臵块石护坡。

坝基设臵排水盲沟，坝外坡脚设臵块石排水棱体，棱体顶标高▽801m，棱体顶宽2m，棱体外坡脚布臵截渗齿墙及集水池，坝基设臵排渗钢管（DN200），一侧伸入盲沟，一侧穿过齿墙伸出坝外，钢管以1%的坡度坡向下游，管身钻孔，孔径φ15，梅花布孔，包滤布。其次，坝基穿齿墙另布设3根排渗管。

设计上为确定坝体稳定安全，采用TGSG-30型土工格栅作加筋层，层距

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2米，幅宽30米。加筋层可增加坝体整体性，上、下层咬合及抗滑剪切性等，因而可大幅度提高坝体抗滑稳定性。

同时，初期坝坝外坡设臵纵向、横向排水沟及边沟，横向排水沟从坝顶至坝脚，每隔20m设一条，纵向排水沟分别位于坝顶和马道内侧，排水沟采用浆砌石砌筑，纵、横排水沟尺寸均为B×H=0.4×0.4m2；排水边沟尺寸为B×H=0.6×0.6m2。

筑坝石料要求：可以采用的岩石有：花岗岩、砂岩、石灰岩等，泥质砂岩、叶岩、泥质砾岩等不能用作筑坝石料。砌体石料要求新鲜、完整，风化、有裂隙、易于风化、软化的石料不能使用，石料的外形力求完整，其饱和极限抗压强度不能低于Mu40。

该尾矿库筑坝材料可取坝基库区开采的花岗岩石料，根据坝体的高度和受力状况对坝体进行分区，采用分层铺筑堆石并加压实方法进行施工，将库区盲沟内渗流水导向坝外集水池。

4.4尾矿堆积坝

后期坝采用粗尾砂上游法堆筑子坝。影响尾矿沉积和形成尾矿堆积坝的因素包括尾矿粒度、流速、排放浓度、流量、药剂等，对于上游法堆筑，尾矿坝采用自然、分散、分区、轮换放矿、人工或机械堆诸子坝外，设计上推荐有条件时采用水力旋流器分级尾矿上游筑坝方法，尾矿分级是为了获得浓度大、粒度粗的尾矿用于堆筑子坝。

该尾矿坝设计每次堆积高度2m，分层碾压，尾矿在坝前均匀堆放，保持坝体协调上升，以便增强坝体的稳定性。每年汛季之前必须提前筑好子坝，确保所需的调洪库容。

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尾矿堆积坝外坡比1：4（每期筑子坝高Δh=2m，外坡比1：2，平台宽4m），终期堆积坝坝顶标高▽880m。

尾矿堆积坝外坡设臵纵向、横向排水沟和排水边沟（坝坡与两岸山体交界处）断面尺寸B×H=0.4×0.4m2与B×H=0.6×0.6m2，定期予埋排渗水PVC管D=150mm，管长L≥16m，上下层垂直层距ΔH=6m，水平间距ΔL=20m，管内端2m段钻梅花孔，孔径φ30，孔距80mm，外包土工布滤水，以期降低坝内浸润线。

汛期控制干滩长度L汛≥70m和安全超高ΔH≥0.7m。 尾矿排放与筑坝要求：

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，必须严格按照设计要求和作业计划精心施工，并做好记录。

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、每期子坝堆筑前必须进行岸坡处理，将树木、树根、草皮、废石、坟墓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。岸坡清理应做隐蔽工程记录，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。应做到：

a）粗粒尾矿沉积于坝前，细粒尾砂排至库内，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

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体；

d）放矿时应有专人管理，不得离岗。

5、坝体较长时应采取分段交替作业，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沉积于某端或某侧。

6、放矿口的间距、位臵、同时开放的数量、移动周期与距离，应按设计要求和作业计划进行操作。

7、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，以利于尽快形成滩面，并采用导流槽或软管将矿浆引至远离坝顶处排放。

8、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。

9、尾矿坝下游坝坡面上不得有积水坑。

10、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。

11、坝体出现冲沟、裂缝、塌坑和滑坡等现象时，应及时妥善处理。

4.5拦水坝

考虑到库区上游汇水面积F上=6.53km2较大，为避免洪水进入库区，给安全生产带来困难，及遵照清浊分流的设计原则，设计在尾矿库库区上游山谷狭窄处建设一座拦水坝。

拦水坝坝型为浆砌石重力坝，坝顶标高为▽890m，坝基标高为▽874.5m，最大坝高Hmax=15.5 m，最大坝长L=33.62m，内坡比（上游）1：0.1，外坡比（下游）1：0.7，坝顶宽B=3m，上游坝面和下游部分坝面（最高为尾水位以下）浇筑厚50cm的混凝土用于防渗。

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开挖坝基时，应将坝踵高程降低，使坝基面倾向上游，或将坝基开挖成齿槽形式。坝基座落在基岩上，并以0.6m厚细石混凝土C20座垫与坝体浆砌石110o相接。

严格执行《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）。

4.6库区内排水系统

尾矿库库区内排水系统由排水井—排水涵管—排水涵洞—明渠—消力池等组成。

3#排水井井径D=4.5m，井高H3=21 m（标高▽861～▽882m），钢筋混凝土结构，下接排水涵管，涵管钢筋混凝土结构，断面尺寸B×H=2.2×2.2m2，长L3=82.3m。

2#排水井井径D=4.5m，井高H3=24 m（标高▽838～▽862m），钢筋混凝土结构，下接排水涵管，涵管钢筋混凝土结构，断面尺寸B×H=2.2×2.2m2，长L2=264.75m。

1#排水井井径D=4.5m，井高H3=18m（标高▽821～▽839m），钢筋混凝土结构，下接长7.79m的连接排水涵管，钢筋混凝土结构，断面尺寸B×H=2.2×2.2 m2。涵管接排水涵洞，进口底标高▽818 m，出口底标高▽807.7m，全长L涵=461.938 m，下接明渠，明渠段长L=37 m，末端接消力池，钢筋混凝土结构，B×L×H=4×8×2.5m。

排水井均为框架式混凝土结构，涵管与涵洞均为圆拱直墙型的（城门洞型），断面尺寸B×H=2.2×2.2 m2，圆拱直墙式，直墙段高1.1m，涵管为钢筋混凝土结构，涵洞进出口采用钢筋混凝土支护，洞内视岩石情况，如新鲜坚

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xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

硬岩石可以不支护，涵管、涵洞均每间隔ΔL=15m 设臵伸缩缝（沉降缝），沥青木板，并采用H×Z1-300型止水带做好止水，工程地质地形变化处增加伸缩缝。

经计算，库区排水系统泄流能力可以达到： q初泄=21.09m3/s＞q初应=18.45m3/s

q中后泄=52.26m3/s＞q中后应=23.81m3/s，故满足库区防洪泄流要求。

4.7库区上游（拦水坝以上）排水系统

库区上游排水系统由大口井—隧洞—消力池—陡渠组成。

大口井为钢筋混凝土结构，内径D=8m，井高H=5m，壁厚0.4m，大口井侧壁洞口通过钢筋混凝土短管与隧洞进口相接。

隧洞断面为圆拱直墙式（断面尺寸隧洞），衬砌壁厚δ=250mm，B×H=3.6×3.6m2，进出口段支护ΔL=20m×2，采用钢筋混凝土支护，壁厚350 mm。隧洞内如岩石新鲜，坚硬完整，可不支护，隧洞全长L隧=1040.7m。

隧洞出口接回水池，钢筋混凝土结构B×L×H=6×12×3 m3，隧洞排水系统泄水能力可达：Q

隧泄

=176.53m3/s＞Q应=129.25m3/s，满足相应防洪要求。回

水池下游接陡渠，陡渠L渠=191m，末端接消力池。

4.8排渗水设施

为降低尾矿堆积坝坝体内浸润线，尾矿库设计中采用以下排渗水设施。 1、初期坝内坡设臵反滤层及滤水体，并通过予埋导渗管将渗水导向坝外坡脚的集水池。

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xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

2、库区内设臵排渗水盲沟，将库基渗水集中汇流导出库区，库区内排渗水盲沟断面尺寸B×L×H=3×100×0.8 m3。

3、尾矿堆积坝子坝平台预埋排渗水PVC管，管径φ150mm，并与外坡面排水沟相接，可大幅度降低浸润线。

4.9尾矿输送

尾矿浆自选矿厂尾矿泵房尾矿浆排出口至尾矿库输送距离1600m，选择压力输送，输送管采用耐磨钢管三根（两用一备），管径D=250mm，单根长L=1600m。尾矿泵房站内设臵8台渣浆泵，两泵一串连，共四个系列（两用两备）。尾矿泵房内渣浆泵采用125ZBS-750-CR(ZBS180-100-750)型，Q=259.88m3/h，扬程H=57.44m，配套电机为Y315L1-6功率P=110kw。有条件时可采用水力旋流器，坝头尾矿分级放矿。

4.10尾矿回水

尾矿库库区排水涵洞出口设臵回水池（消力池），回水池尺寸为B×L×H=4×8×2.5 m3，并架设回水管至选厂水池，管径D≥300mm，全长L=1600 m，可自流返回选厂实现再循环利用。

4.11尾矿库的观测设施

对尾矿坝和排水涵洞进行经常观测，掌握其工作状态，以确保运行安全。为此，设计上埋设必要的观测设备。

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xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

4.12值班室、供电及通讯

尾矿库值班室为选矿厂统一管理。

在初期坝西端坝顶标高以上附近设臵值班室，建筑面积72m2。坝上照明及临时供电由选矿厂统一供电（可低压电缆供电，如有动力，可采用380V架空，再在值班室附近设50KV的变压器）。

值班室内设臵一部电话机。

4.13 尾矿库的破坏危害程度

尾矿库的初期坝及后期坝下游在尾矿库殃及范围内没有大的居民区，重要的交通设施距离尾矿库较远，但尾矿库位于天然河道，所以尾矿库上游拦水坝的设臵必须保证整个河道的安全泄洪，并确保尾矿库的安全，最终确保尾矿库周围的环境不被破坏和污染。

针对以上问题设计中为保证河道泄洪要求及尾矿库周边环境保护要求，在对上游拦水坝各项技术指标、设施计算确定时，严格按照水库坝设计标准为依据，充分核算、论证以确保整套设施从方案布臵、结构选择及规格尺寸等方面均能满足水库坝设计要求。确保河道泄洪及尾矿库周边环境的安全。

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5 尾矿坝稳定性分析

5.1尾矿坝渗流分析

尾矿坝渗流计算的主要任务，是确定坝体浸润线的位臵，坝体和坝基的渗流量以及坝体出溢段的水力坡降，做为坝体稳定计算和排渗设施设计的依据。

尾矿初期坝坝高25m(不计清基深度)，坝顶宽4m，上、下游边坡均为1：2，其上游面过渡层依次为干砌块石护面厚0.3m，碎石粗砂垫层厚0.2m，土工布（500g/cm2），粗砂碎石垫层厚0.2m；上游水深H=17m，下游水深h0=0m，ln=104m，堆石渗透系数K=0.23m/s；

坝体单宽流量：

221/2?q????L?H??L???? 3m/s?m； q－坝的单宽渗流量，

K－堆石的渗透系数，m/s；

堆石平均粒度为10cm，取K=0.23m/s； H－上游水深，取H=17m； L－渗径，取L=104m； 浸润线方程：

y???a?2a1x??2211/2

a1?q/??L?H21/2??L

浸润线出溢高度：

a0?q/2??1?m1?1/23m/s?m 计算结果： q=0.36

a0=0.72 m

出溢点在初期坝内，不会发生渗透破坏。

尾矿库后期堆积坝在生产运行中采用排渗水管排污水，可大幅度降低浸

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润线，排渗管与坝外纵向排水沟相连接，确保后期坝渗流稳定。

5.2坝体安全措施

初期坝为碾压堆石坝，取库区内石料风化料及基建剥离废石筑坝，逐层碾压筑成，设计上为确定坝体稳定安全，采用TGSG-30型土工格栅作加筋层，使坝体增加整体性，上下层咬合及抗滑剪切性等，因而大幅度提高坝体抗滑稳定性。

铺设加筋层的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。

《规范》规定坝坡抗滑稳定最小安全系数K值

表5-1

坝等别 三 正常运行 1.20 洪水运行 1.10 特殊运行 1.05 计算公式为:

Fs??(Wicosθtgφ9i?C9i△Li)R??TGciYii?1i?1nn?(Wisinθi)R??GiYii?1i?1nn

式中：

Wi---第i土条重；

C9i，φ9i---第i土条底粘聚力（KPA）和内摩擦角； TGCi---第i条土工网抗拉强度（KN/m）； Gi---第i土条受地震水平力（KN/m）； Qi---第i土条底弧切线与水平线夹角（KN/m）；

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xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

△Li---第i土条底弧长；

R---最危险滑动面半径；

Yi---第Ⅰ层加筋方向与滑弧圆心距离；

加筋体抗拉力由筋体强度决定，能否发挥抗拉力，取决于锚固长度L，土工网伸入土体长度不得小于最小锚固长度Lm。

Lm=TGc×Fm/2＆×FGS 式中：Lm---最小锚固长度；

TGci---土工网抗拉强度（KN/m）；

Fm---锚固安全系数（无粘性土Fm=1.5，粘性土Fm=2.0）； ＆---作用于筋材上的复压力（Kpa）按自重应力计；

FGS---土与塑网摩擦系数（土工织物FGS=0.667tgφg，土工网FGS=0.9tgφg）；

Φg---无粘性土取快剪内摩擦角；粘性土取土体综合内摩擦角。 经验算初期安全系数K=1.38＞K规=1.20

尾矿堆积坝在生产运行中采取预埋排渗水管方式降低坝体浸润线高度。另外，初期坝内坡滤水层及坝基排渗盲沟等为降低浸润线起到积极的作用。经验算，堆积坝安全系数K=1.31＞K规=1.20。

因此，尾矿坝能够满足安全稳定要求，并为企业生产、渡汛、堆存尾矿及回水等奠定了坚实地基础。

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6 尾矿库洪水计算及调洪演算

6.1尾矿库防洪标准

xxxxxxxxxxxxxxxxxxx尾矿库为三等级尾矿库，主要建筑物均为3级建筑物、次要建筑物均为5级建筑物。

尾矿库防洪标准表

表6-1 尾矿库等别 洪水重 现（a） 期初 期 中后期 一 1000~2000 二 100~200 500~1000 三 50~100 200~500 四 30~50 100~200 五 20~30 50~100 三等尾矿库防洪标准：尾矿库使用初期为50～100年一遇；中后期为200～500年一遇。

xxxxxxxxxxxxxxxxxxx尾矿库设计采用防洪标准为：初期100年一遇，中、后期500年一遇。

6.2洪峰流量计算

按xxxx水文图集及特小流域汇水面积洪水计算公式： 洪峰流量计算按简化推理公式：

A*(Sp*F)BL()C1/3 Qp=MJ-D×F×μ

式中：Qp----设计频率P的洪峰流量，m3/s； Sp----频率为P的暴雨雨力，mm/h； F ----坝址以上汇水面积，km2；

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xxxxxxxxxxxxxxx尾矿库工程初步设计

7）事故隐患的整改情况。

7.2 尾矿排放与筑坝

1、尾矿排放

尾矿坝滩顶高程必须满足生产、防汛、冬季冰下放矿和回水的要求。上游式尾矿筑坝法，在尾矿坝前均匀分散放矿，同时满足以下要求：

1）粗颗粒尾矿沉积于坝前，细颗粒排至库内，在沉积滩范围内不允许有大面积矿泥沉积；

2）沉积滩顶应均匀平整；

3）沉积滩坡度不小于1%及最小干摊长度为70米等； 4）严禁矿浆沿坝内坡趾横向流动冲刷坝体； 5）放矿矿浆不得冲刷坝坡； 6）放矿应有专人管理。 2、尾矿筑坝的基本要求

1）尾矿筑坝一般先堆筑子坝，再通过排放尾矿，靠尾矿自然沉积形成尾矿坝的主体，子坝最后成为尾矿坝的下游坡面的一层坝壳。所以说尾矿筑坝应包含堆筑子坝和尾矿排放两部分，而且后者更为重要。

2）每期堆坝作业之前必须严格按照设计的坝面坡度，结合本期子坝高度放出子坝坝基的轮廓线。筑成的子坝轮廓清楚，坡面平整，坝顶标高要一致。

3）对岸坡进行清基处理。将草皮、树根、废石、废管件、管墩、坟墓及有关危及坝体安全的杂物等应全部清除。若遇有泉眼、水井、洞穴等，应进行妥善处理，作好隐蔽工程记录，经主管技术人员检验合格后，方可冲填筑坝。

4）尾矿筑坝的稳定性取决于沉积尾砂的粒径粗细和密实程度。因此，必须从坝前排放尾矿，以使粗粒径尾矿沉积于坝前。子坝力求夯实或碾压。

5）浸润线的高低也是影响尾矿坝稳定性的重要因素。坝前沉积大片矿泥

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会抬高坝体内的浸润线。因此，在放矿过程中，应尽量避免大量矿泥分布于坝前。

6）尾矿坝必须有足够的最小安全超高0.7m、最小沉积干滩长度70m。 7）坝体较长时应采用分段交替放矿作业，应避免滩面出现侧坡、扇形坡或细颗粒尾矿大量集中沉积于一端或一侧。

8）为保护初期坝的反滤层免受尾矿水冲刷，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。

9）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。

10）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：

①子坝剖面尺寸、长度、轴线位臵及边坡坡比； ②新筑子坝的坝顶及内坡趾滩面高程、库内水面高程； ③尾矿筑坝质量。

11）尾矿滩面及下游坝坡面上不得有积水坑。 12）坝外坡面维护工作可视具体情况选用以下措施： ①坝面修筑纵横排水沟； ②坡面植草或灌木类植物；

③采用碎石、废石或山坡土覆盖坝坡。

7.3 尾矿库水位控制与防汛

1、控制尾矿库水位应遵循的原则：

1）在满足回水水质和水量要求前提下，尽量降低库水位；

2）当回水与坝体安全对滩长和超高的要求有矛盾时，应确保坝体安全； 3）水边线应与坝轴线基本保持平行。

尾矿库实际情况与设计要求不符时，应在汛期前进行调洪演算。

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2、汛期前应采取下列措施做好防汛工作：

1）明确防汛安全生产责任制，建立值班、巡查和下游居民撤离方案等各项制度，组建防洪抢险队伍；

2）疏浚坝面排水沟；详细检查排洪系统及坝体的安全情况，要根据实际条件确定排洪口底坎高程，将排洪口底坎以上1．5倍调洪高度内的堵板全部打开，清除排洪口前水面漂浮物，确保排洪设施畅通；库内设清晰醒目的水位观测标尺，标明正常运行水位和警戒水位；

3）备足抗洪抢险所需物资，落实应急救援措施；

4）及时了解和掌握汛期水情和气象预报情况，确保上坝道路、通讯、供电及照明线路可靠和畅通。

3、排除库内蓄水或大幅度降低库水位时，应注意控制流量，非紧急情况不宜骤降。

4、洪水过后应对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理。发现问题应及时修复，同时，采取措施降低库水位，防止连续暴雨后发生垮坝事故。

5、不得在尾矿滩面或坝肩设臵泄洪口。

6、尾矿库排水构筑物停用后的封堵，必须严格按设计要求施工，并确保施工质量。

7、矿方在后期坝的堆筑过程中，每年汛季必须提前筑好子坝，子坝坝顶宽度不小于4米，子坝坝顶至库内水位的高差不小于2.5米，汛季干滩长度不小于70米。

7.4 排渗设施管理与渗流控制

1、在尾矿坝运行过程中如需增设或更新排渗设施，应经技术论证，并经企业安全管理部门的批准。

2、排渗设施属隐蔽工程，必须按设计要求精心选料、精心施工，详细填写隐蔽工程施工验收记录，并绘制竣工图。排渗设施的施工可参照《碾压式

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土石坝施工技术规范》执行。

3、坝肩应严格按设计要求施工，防止发生集中渗流。

4、尾矿库运行期间应加强观测，注意坝体浸润线出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制。

5、当发现坝面局部隆起、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。

7.5 尾矿库防震与抗震

1、尾矿库所在地区的地震基本烈度为7度。应制订相应的防震和抗震的应急计划，内容包括：

1）抢险组织与职责； 2）尾矿库防震和抗震措施； 3）防震和抗震的物资保障；

4）尾矿坝下游居民的防震应急避险预案。

2、严格控制库水位，确保抗震设计要求的安全滩长满足地震条件下坝体稳定的要求。

3、地震后，必须对尾矿库进行巡查和检测，及时修复和加固破坏部分，确保尾矿库运行安全。

7.6 尾矿库汛期安全检查

1、尾矿库水位标高的检测，其测量误差应小于20毫米。

2、尾矿库滩顶标高的检测，应沿坝(滩)顶方向布臵测点进行实测，其测量误差应小于20毫米。

当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测 1--3个点；当滩顶

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高低相间时，应选较低处不少于3个点；其他情况，每100米坝长选较低处检测1--2个点， 但总数不少于3个点。

各测点中的最低点作为尾矿库滩顶标高。

尾矿库干滩长度的测定，视坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布臵1-3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布臵，在几个量测结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩长度。

检查尾矿库沉积干滩的平均坡度时，应视沉积干滩的平整情况，每100米坝长布臵l-3个断面。测量断面应垂直于坝轴线布臵，测点应尽量在各变坡点处进行布臵，且测点间距不大于10～20米(干滩长者取大值)，测点高程测量误差应小于5毫米。尾矿库沉积干滩平均坡度， 应按各测量断面的尾矿沉积干滩平均坡度加权平均计算。尾矿库沉积干滩平均坡度与设计平均坡度的偏差应不大于10％。

7.7 排水构筑物安全检查

1、排水构筑物安全检查主要内容：构筑物有无变形、移位、损毁、淤堵，排水能力是否满足要求等。

2、排水涵管检查内容：涵管断面尺寸，变形、破损、断裂和磨蚀，最大裂缝开展宽度，管间止水及填充物，涵管内淤堵等。

7.8 尾矿坝安全检查

尾矿坝安全检查内容：坝的轮廓尺寸，变形、裂缝、滑坡和渗漏等。 1、检测坝的外坡坡比。每100米坝长不少于2 处，应选在最大坝高断面或坝坡较陡断面。水平距离和标高的测量误差不大于10毫米；实测的坝外坡坡比不应陡于设计坡比减1。

2、检查坝体位移。要求坝的位移量变化应均衡，无突变现象，且应逐年

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