尾某矿库初步设计-学位论文.doc
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1、某某尾矿库初步设计目 录1概论11.1 区域概况11.2 企业现状21.3 设计依据21.4 设计基础资料21.5 尾矿设施概述51.6 结论及建议72尾矿库82.1 尾矿库自然特征及工程地质条件82.2尾矿库等别及设计标准132.3初期坝162.4尾矿堆积坝172.5 排洪构筑物192.6尾矿坝边坡稳定分析272.7尾矿放矿282.8坝体排渗设施292.9辅助设施293尾矿输送系统、回水系统313.1 尾矿输送工艺资料313.2 尾矿输送313.3 回水系统344环境保护364.1环境质量标准及污染物排放标准364.2环境影响评价364.3环境保护374.4水土保持385安全生产管理395.
2、1设计标准395.2主要构筑物安全使用395.3尾矿堆积体安全堆存395.4安全因素可靠性分析395.5安全机构405.6安全措施415.7监测425.8尾矿库的安全闭库446 劳动保护、安全卫生与消防466.1设计依据466.2劳动保护、安全卫生466.3消防466.4安全管理机构467.存在的问题及建议478技术经济488.1 计算依据488.2 计算结果489.投资概算459.1主要工程内容459.2 编制依据459.3概算结果469.4投资分析48附表:附表1 劳动定员表附表2 主要基建工程量表附表3 主要设备、材料表附件:附件1 营业执照附件2 委托书附件3 立项批复复印件附件4 尾
3、矿坝渗流及边坡抗滑稳定计算图表附件5 尾矿库工程地质勘察报告封面及相关资质附图:附图1 图纸目录附图2 尾矿库总平面布置图附图3 初期坝断面图及大样图附图4 尾矿库剖面图附图5 排水构筑物断面图附图6 接合井平断面图附图7 库容曲线图501概论1.1 区域概况XXXXXXXXXXX尾矿库位于XX县管辖范围内,XXXXXXXXX选厂为新建选厂,选厂处理的矿种为铁矿,处理原矿能力为400t/d,每天三班制,年工作300d。尾矿库位于XX县XX,场地位于低中山之间的山麓斜坡和沟谷上。距坝址处30m有一条村级土路,交通条件相对较差。工程场地区域位于XX县XX范围内,场地处于低中山之间的山麓斜坡地貌和山
4、谷上,两侧山麓至山谷高差3540m,两侧均为斜坡,斜坡坡度较陡,约2530,库区周边斜坡上覆盖有松木林,植被好。山谷冲沟宽0.51.0m,冲沟局部有出水点。场地内未见滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。工程场地区域地处云贵高原中部盆岭地区,该区域的构造活动,既强烈又复杂,褶皱、断裂构造发育。区内褶皱构造以向斜开阔,背斜狭窄为特征,其形态常因断裂破坏而不完整。断裂以近南北向的走向压扭性纵断层起主导作用,具多期活动特征。分布有鲁家村辣子箐大向斜、会川营背斜、走马地大平地断层。场区地处滇中高原中部,属亚热带高原季风气候。年均温15.6,最高32.5,最低-6.5;多年年均降水量1027.2mm,降雨8
5、0%集中在每年的6-10月。干、雨季分明;年蒸发量1500-2100mm,最强在3-5月。场地位于低中山之间的山麓斜坡和沟谷上。冲沟走向比较复杂,总体走向由北向南再向东,在坝址上游20m、80m处均有冲沟交汇。沟谷岸坡覆盖有松木林,植被好。距坝址30m处有一条村级土路,交通条件相对较差。1.2 企业现状XXXXXXXXX选厂日处理量为400t铁矿,选厂工作300d/a,每天3班,8h/班,目前选矿厂正在建设。1.3 设计依据XXXXXXXXX选厂设施正在建设,为了满足选厂正常生产需要,尽快使企业生产走入正轨,XXXXXXXXX委托我公司进行XXXXXXXXX选厂XX尾矿库初步设计工作。州、县相
6、关职能部门到尾矿库选址现场进行踏勘,并取得相关立项批复,尾矿库库址方案为XX县XX境内沟谷中,本初步设计报告依据国家有关法规、工程设计规范、工程设计合同进行编制。1.4 设计基础资料(1)业主提供的1:1000XXXXXXXXXXX尾矿库库区地形图。(2)XX省暴雨洪水图表实用手册(1992年版)。(3)XXXXXXXXXXX尾矿库岩土工程勘察报告(XX省地震工程研究院勘察分院2010年8月)。(4)XXXXXXXXX选厂尾矿工艺资料2010年8月。(5)尾矿工艺资料选矿厂规模:400t/d;年处理矿石:12万t/a;尾矿产率:72%;年排尾矿量:8.64万t/a(5.02万m3);服务年限:
7、21.6 a;年生产天数:300d每天生产小时:8h(每天3班);尾矿颗粒密度:2.65t/m3尾矿平均堆积干重度:1.72t/m3;尾矿性质:尾矿砂的颗粒组成主要依据类比铁选厂尾矿的分析资料,尾矿主要为尾砂尾细砂,详见下表1-1 。表1-1 尾矿性质项 目尾粉砂平均粒径d50(mm)0.095有效粒径d10 (mm)0.073天然容重(KN/m3)18.7干容重(KN/m3)17.2(6)设计采用的规范、标准中华人民共和国固体废物污染环境防治法2005.4.1;一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准(GB18599-2001);尾矿库安全技术规程(AQ2006-2005)国家安全生产监督管
8、理总局2006.3.1; 防洪标准(GB50201-94); 水工建筑物抗震设计规范(DL5073-1997); 构筑物抗震设计规范(GB50191-93); 选矿厂尾矿设施设计规范(ZBJ1-90); 碾压式土石坝设计规范(SL274-2001); 给水排水工程构筑物结构设计规范(GB50069-2002); 给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002); 给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程(CECS141:2002); 地表水环境质量标准(GB3838-2002); 污水综合排放标准(GB8978-1996); 土石坝安全监测技术规范SL6094; 尾矿设施施工及验收规程(Y
9、S5418-95); 碾压式土石坝施工规范(DL/T5129-2001); 砌石工程施工及验收规范(GBJ203-2002); 土工合成材料应用技术规范(GB50290-98)。(7)设计采用参考资料冶金矿山尾矿设施管理规程(冶金部、有色总公司1990年7月);尾矿坝设计手册ISBN845786454; 类似尾矿库工程。1.5 尾矿设施概述尾矿库位于山麓斜坡和沟谷中,初期坝坝型为内坡反滤碾压堆石坝,坝高16.5m(含清基2.5m),坝顶长52m,坝顶宽3.0m,内坡1:1.8,外坡1:1.9,内坡设透水反滤层,厚1.5m。总库容120.3万m3,有效库容108.3万m3,可供现有选厂规模(年处
10、理矿石12万t)服务21.6a。后期堆坝采用上游式,堆高18m,堆筑坡比1:4.0。尾矿输送采用自流管输送,选用100X5mm HPDE高密度聚乙烯管为尾矿输送管,总长625m。尾矿回水采用库尾浮船水泵进行回水,回水管选择热轧无缝钢管D1005mm,回水泵建议选用IS(R)80-50-250,水泵共两台(一用一备)。库区汇雨面积0.55km2,排洪方案为采用库外截洪沟清污分流,库内排水斜槽、排水管、接合井结合的方式。排水斜槽全长946m,尺寸BH=1.51.5m,盖板厚500mm。排水管道设计选用D=1.5m的圆形管道,总长163m。排水斜槽与排水管道交汇处设置接合井(D=4.0m)。工程总投
11、资785.37万元,年经营费(含折旧费)106.6万元,尾矿单位经营费用12.34元/t。表1-2 尾矿库综合技术经济指标表序号指标名称单 位数 量备 注1选矿厂处理矿石量t/d4002年处理矿石量万t123年排放尾矿量万t8.64计5.02万m 34选厂尾矿排放浓度%205初期坝高m16.56初期坝顶标高m20747初期坝底标高m2057.58尾矿坝顶标高m20929尾矿堆积坝m1810尾矿堆积方法上游式11尾矿坝高m34.512尾矿库总库容万m3120.313尾矿库有效库容万m3108.314尾矿库服务年限a21.615尾矿库等别等四16尾矿库汇雨面积km20.5517尾矿库沟底纵坡%10
12、使用段18尾矿库排洪方式排水斜槽、排水管接合井19 排水斜槽m946BH=1.51.5m20排水管m163D=1.5m21尾矿输送方式加压管、自流管 22尾矿输送高差m6224尾矿输送总流量m3/h52.5625尾矿输送长度m62526回水管长度m400D=100(5)mm27年耗电量万Kwh134428劳动定员人1129项目建设投资万元785.3730年处理成本万元/a106.6含折旧31尾矿单位处理成本元/t12.341.6 结论及建议(1)本尾矿库位于沟谷中,初期坝坝型为内坡反滤碾压堆石坝,坝高16.5m(含清基2.5m),坝顶长52m,坝顶宽3.0m,内坡1:1.8,外坡1:1.9,内
13、坡设透水反滤层,厚1.5m。总库容120.3万m3,有效库容108.3万m3,可供现有选厂规模(年处理矿石12万t)服务21.6a。后期堆坝采用上游式,堆高18m,堆筑坡比1:4.0。尾矿输送采用自流管输送,选用100X5mm HPDE高密度聚乙烯管为尾矿输送管,总长625m。尾矿回水采用库尾浮船水泵进行回水,回水管选择热轧无缝钢管D1005mm,回水泵建议选用IS(R)80-50-250,水泵共两台(一用一备)。库区汇雨面积0.55km2,排洪方案为采用库外截洪沟清污分流,库内排水斜槽、排水管、接合井结合的方式。排水斜槽全长946m,尺寸BH=1.51.5m,盖板厚500mm。排水管道设计选
14、用D=1.5m的圆形管道,总长163m。排水斜槽与排水管道交汇处设置接合井(D=4.0m)。(2)本工程概算总造价为785.37万元,其中:初期坝为138.49万元;排水系统为444.78万元;输送系统为8.43万元;回水系统为7.20万元;值班房为4.00万元;辅助设施8.00万元;其它费用100.84万元;工程预备费71.40万元。2尾矿库2.1 尾矿库自然特征及工程地质条件2.1.1场地位置、地形及地貌XXXXXXXXXXX尾矿库位于XX县XX管辖范围内。XX县位于XX省中部,属滇中高原东南部,距离昆明市XXkm处,县政府驻XX镇,地跨东经10138一10235、北纬2451一253之间
15、,总面积3536km2,境内重山叠嶂,河谷纵横,海拔1300-2754m,年平均气温16.2,年平均降水量930mm,境内盛产水稻,玉米,小麦,蚕豆,豌豆,烤烟,油菜籽等农作物,场地位于低中山之间的山麓斜坡和沟谷上。冲沟走向比较复杂,总体走向由北向南再向东,在坝址上游20m、80m处均有冲沟交汇。沟谷岸坡覆盖有松木林,植被好。距坝址30m处有一条村级土路,交通条件相对较差。工程场地区域地处云贵高原中部盆岭地区,该区域的构造活动,既强烈又复杂,褶皱、断裂构造发育。区内褶皱构造以向斜开阔,背斜狭窄为特征,其形态常因断裂破坏而不完整。断裂以近南北向的走向压扭性纵断层起主导作用,具多期活动特征。分布有
16、鲁家村辣子箐大向斜、会川营背斜、走马地大平地断层。2.1.2 场地工程地质及水文地质条件1、工程地质条件根据工程勘察报告,勘察揭示场地地层类型主要为:第四系人工层耕土(4ml)、坡洪积形成的粉质粘土夹角砾(Qdl+pl)、粘土(Qdl+pl)、碎石土(Qdl+pl)和元古界昆阳群绿汁江组风化页岩(Pt1lz)组成。现按钻探揭露的土层,将其主要工程地质特征自上而下叙述如下:耕土(4ml):灰黄色、红棕色,湿。以粉质粘土为主,含角砾及植物根系,结构疏松,孔隙大。粉质粘土夹角砾(4dl+pl):灰黄、褐黄色,稍湿,硬塑,干强度和韧性中等。土质不均,夹少量植物根系,夹525%角砾及粉砂。该层平均厚度0
17、.80m,厚度0.70.8m之间变化。1有机质土(4h):深灰色。湿,可塑。呈透镜体状,层厚0.3m,仅钻孔ZK2揭露。1粘土(Q4dl+pl):红棕色,稍湿,硬塑状,切面稍有光泽,干强度和韧性中等。土质不均,夹植物根系及少量角砾。该层厚度1.00m,场区局部分布。2碎石土(Q4dl+pl):灰黄色,湿,稍密。强风化粉砂岩、页岩成分,粒径50200mm,棱角状,粉质粘土填充。该层厚度0.5m,场区局部分布。1全风化页岩(Pt1lz):褐灰色姜黄色,粉砂质、泥质结构,岩芯呈土状、碎石土状。场区局部揭露,层顶标高2064.82m。2强风化页岩(Pt1lz):灰黄棕褐色,粉砂质、泥质结构,节理很发育
18、,岩体破碎呈碎石土状。岩体破碎,岩体基本质量等级级。层顶标高2058.862068.40m。3中等风化页岩(Pt1lz):灰黄色,粉砂质、泥质结构,节理裂隙发育,岩芯呈碎石块状。岩体较破碎,岩体基本质量等级级。层顶标高2057.522062.92m。根据工程地质手册第四版和地区经验,地基岩土物理力学性质值如下:表2-1 地基岩土物理力学性质指标表土层编号土层名称天然密度(g/cm3)承载力特征值fak(KPa)抗剪强度压缩系数a1-2(MPa-1)压缩模量ES(MPa)粘聚力CK(kPa)内摩擦角K()粉质粘土夹角砾1.9018042.010.20.305.661粘土1.8516042.55.
19、30.295.512碎石土2.0020020.020.00.551.501全风化页岩2.151802强风化页岩2.423503中等风化页岩2.585002、水文地质条件根据工程勘察报告,场区地下水主要为裂隙水,地下水形成主要受大气降水直接补给,埋藏较浅。地基土层除局部分布的2外,均为弱透水层。在雨季时,水位埋深1.22.3m。场地为“V”字形沟谷,雨季时,两侧及库内雨水大量汇集排泄流往坝体,容易造成溃堤或直接经库顶漫出。因此应根据库区地形情况,充分考虑适当的分流泄洪措施,确保库区及坝体的稳定性。库区汇水面积约为0.55km2。1)地下水的渗透性为获取较为准确的地基岩土渗透性能指标,勘察单位现场
20、进行了注水试验,得到场地内各岩土层的渗透系数指标,见下表:表2-2 各岩土层渗透系数一览表地层编号12123地层名称粉质粘土夹角砾粘土碎石土全风化页岩强风化页岩中等风化页岩渗透系数K(m/d)15815017015020由工程勘察报告可知,库区上部土层渗透性较弱。但考虑到库区为山地地形,在雨季时,会有大量降水流入库内,容易造成渗流量加大,造成水土流失,影响安全。为避免库区地表水直接经库顶漫出,因此应考虑适当的分流泄洪措施,确保库区及坝体的稳定性。2)地下水腐蚀性评价根据对库区周边环境及已有建筑的分析,附近无污染源,可不考虑地下水的腐蚀性影响。场地环境类型为II类。2.1.3 场地不良地质作用1
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