某尾矿库治理设计

1前言XXXX尾矿库位于XX选矿厂东北，初期库由YY于1985年设计，1988年投产使用。当尾矿库堆积到设计标高后，根据生产需要，矿方结合原设计参数于1990年、1995年、2001年和2004～2006年对坝体进行多次加固和加高，根据矿方提供的资料，尾矿库运行期间，尾矿库没出现垮塌事故。XX尾矿库分为尾矿库区和精矿库区，目前尾矿库区已停止使用，库区无水。尾矿库区已存放了约63.24万m3，最高堆积标高达到2521.6m，总坝高为23.8m，超出原设计标高13.2m，根据相关规范，该库为五等库，东、南、西、西南和北坝外坡比在1:1.6～1:2.1之间，坝坡坡角较陡，给矿山生产带来了安全隐患，为贯彻执行《尾矿库安全技术规程》等尾矿库相关的法律、法规和规程，消除安全隐患，云南驰宏锌锗股份有限公司委托马鞍山矿山研究院工程勘察设计研究院对尾矿库进行综合治理设计。由于目前该尾矿库尾矿区已经停用，尾矿库已经进入后期管理阶段，因此本综合治理设计仅对已有的尾矿库进行安全稳定性较核，对不合规范、存在安全隐患的地方进行治理设计，以达到尾矿库安全堆存的目的。21概述1.1尾矿库简介1.1.1尾矿库历史会泽采选厂尾矿库是为了开发麒麟厂3号硫化矿体而修建的，初期库由YY于1985年设计，1988年投产使用。该尾矿库属于沟谷形尾矿库，先期尾矿库主要由三个坝体和四周的小山围成，其中1#坝（现称北坝）为均质土坝，2#坝（现称中隔坝）为池填法堆积坝，主坝（南坝）为上游法尾砂堆积坝，三个坝体最终坝顶标高分别为2505.5m、2512.5m和2508.4m，2#坝体将尾矿库分为南北两部分，南边为尾矿库，北边为精矿库。粘土坝内外坡比为1:2，尾矿堆积坝外坡比为1:4。设计库容为48万m3（其中尾矿库库容约22万m3）、主坝坝高9m，设计尾矿库部分最终淹没标高为2508.4m，精矿部分淹没标高为2512.5m，尾矿库等级为5级，服务年限8年。原设计的排洪系统由拦水坝、截洪沟和排洪管组成。截洪沟设在尾矿库四周，截洪沟最小断面为梯形，下底宽1.0m，高0.8m，两侧坡比1:1；排洪管为一根D219×7电焊钢管，长265.2m。1990年矿方根据生产情况，并结合以前设计参数类比，对尾矿库进行了筑坝和维护。对尾矿堆存区和精矿堆存区的中隔坝用毛石挡墙进行加高；对南坝采用碾压粘土坝加高。1995年及2001年根据生产情况，对中隔坝采用两边砌块石混凝土挡墙、中间填土的方式进行坝体加高，对南坝则多次采用土石进行碾压粘土坝加固和抬高坝高，满足了尾矿库生产需要，其坝体逐渐高出公路面。2004年根据生产需要和结合尾矿库设计，对尾矿库坝体进行较大规模的3加高。对中隔坝采用在尾矿一侧浇混凝土墙，另侧用采用碾压粘土坝进行加高；对南侧主坝的基础坝加高了8m，并用高1.5m、长120m的块石混凝土挡墙和碾压土石坝对基础坝以上的坝体进行了加固。随着主坝的上升，在尾矿库的西、北、东逐渐高出地面，因此在尾矿库的西、北、东三面，构筑了碾压粘土坝，并清理了防洪沟。加固过程中共使用了土石方31955m3；钢筋混凝土882.89m3，过水管道350m。随着生产的需要，2005～2006年4月，矿方又对尾矿库东、西、南、北及中隔坝等进行了增高和加固。对东坝采用高1.5m、长130m的块石混凝土挡墙加固；对西南坝采用下底宽1.5m、上底宽0.5m、高3m、长120m的混凝土挡墙加固；对北坝采用混凝土挡墙及碾压土石坝的方式进行加高和加固，加固的混凝土挡墙高5m，长70m，顶宽0.5m，底宽1.5m；对中隔坝在尾矿一侧采用浇混凝土墙、精矿侧用碾压粘土坝加高。2005～2006年用于加固和加高的土石方量38000多m3，钢筋混凝土1100多m3，素混凝土710m3。1.1.2尾矿库现状目前，尾矿库被中隔坝分为尾矿区（尾矿堆存区）和精矿区（精矿堆存区）。根据矿方提供的资料经过多次的加高和加固，现在尾矿库参数如下：淹没范围标高达到2492～2521.6m；南坝、东坝、西坝坡外坡比为1:1.6～1:1.88，中隔坝、北坝外坡比1:1.48；南坝坝高23.8m，顶宽3.1m。西南侧混凝土加固挡墙长125m，高3m，底宽1.5m，顶宽0.5m，坝顶标高2521.15m；4西坝高6.8m，顶宽4.3m，长144m，坝顶标高2519.88m；东坝高12.2m，长230m，顶宽4.3m，坝顶标高2520.713m，其中块石混凝土挡墙高1.5m，长130m；中隔坝长120m，高15.2m，顶宽5.6m，坝顶标高2518.762m；北坝长50m，上口宽14m，下口宽32m，高16.8m，坝顶标高2517.19m，在其内侧筑有混凝土挡墙，墙高5m，长70m，顶宽0.5m，底宽1.5m。尾矿区坝长230m，宽130m，尾矿区堆存尾矿约88.56万吨（63.24万m3）。尾矿区已排满，现停排生产尾矿，库内基本上处于无水状态。精矿区长166.67m，宽120m，原精矿堆存后剩于有效库容约10.54万m3，现已排放大约2.3万m3的生产尾矿，且库区长期存放回水约5万m3，因此精矿区所剩库容仅有约3.24万m3的有效库容。目前矿山井下生产已采用高水充填，生产的尾矿（约321～347m3/d）一部分用于高水充填，一部分排在精矿区北坝一侧（约250～286m3/d），生产的精矿直接对外销售，基本不流入精矿区，如生产尾矿全部排放到精矿堆存区，预计可排4～5个月左右。现选厂处理能力为1800t/d左右，每天产生流入精矿区尾水10764m3，每天精矿带走的水份98m3，充填站每天用水3600m3，选矿回水处理站处理能力为4800m3/t，则每天有2266m3的水存放在精矿库中。尾矿库现有回水管三根，两根为8寸管，长度分别为500m，另一根为4寸管。排洪管为D217×7的焊管，但由于长期停止使用，已经失效，目前主要靠三台NL125-20型的污水泵进行回水；库区周围的截洪沟尚好，可以截取周围山坡洪水。51.1.3存在的问题会泽采选厂尾矿库经过多次的加高加固，形成了目前的状况，主要存在以下问题：(1)尾矿库初期进行过设计，后期加高时没有经过有资质的单位进行设计，其尾矿坝的安全稳定性是否符合规范要求，需要进行校核；(2)尾矿库区已经堆满，精矿库区有效库容也接近用完，为使今后的尾矿安全堆存，也需要对尾矿库的安全稳定性进行校核，如安全稳定性不够，需要采取相应的措施，消除危险源；(3)按《尾矿库安全监督管理规定》（国家安全监督管理总局第6号令）的规定，所有新建、扩建的尾矿库均应由有设计资质单位设计，因此需要对会泽采选厂尾矿库进行治理设计。1.2设计依据与原则1.2.1设计依据（1）《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJI-90）；（2）《尾矿库安全监督管理规定》（国家安全监督管理总局第6号令）；（3）《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）；（4）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；（5）《尾矿库设施施工及验收规程》（YS5418-1995）；（6）《选矿安全规程》（2000.12.1执行）；（7）《中华人民共和国水土保持法》（1991年6月29日）；（8）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；（9）《建设项目环境保护管理条例》（国务院253号令）。（10）《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）；（11）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；6（12）《冶金工业安全卫生设计规定》(冶生（1996）204号)；（13）《混凝土结构设计规程》（GB50010）；（14）《建设项目环境保护设计规定》(（87）国环字第002号)；（15）《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006)。1.2.2设计基础资料（1）《XXXX尾矿库治理岩土工程详细勘察报告书》(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院2007.4)（2）《会泽七O厂铅锌硫化矿尾矿设施施工图阶段工程地质勘察报告》（昆明有色冶金设计研究院1985.3）（3）会泽七O厂铅锌硫化矿尾矿设施尾矿库部分设计资料（昆明有色冶金设计研究院1985.6）（4）《会泽铅锌矿七O厂选矿厂场地工程地质勘察说明书》（西南有色地质勘察公司313队1985.4）（5）《云南省径流查算实用手册》（92年版）（6）XXXX尾矿库整改设计委托书及合同（7）马鞍山矿山研究院其它有关尾矿库方面的设计成果；（8）尾矿历史上加高的部分资料及其他相关资料。1.2.3设计指导原则按国家尾矿库相关设计规范、规程和管理文件，尾矿库在使用到设计的1/3～1/2时应进行中期稳定性评价，闭库时应进行闭库设计和安全评价，因此本次会泽采选厂尾矿库治理设计是在YY设计和本次勘察的基础上，结合尾矿库现状进行的补充治理设计，本次设计指导原则是认真贯彻执行《选矿厂尾矿设施设计规范》、《尾矿库安全监督管理规定》、《尾矿库安全技术规程》等法律法规，遵照国家和行业的有关规程、规范，严格执行7GB/T1900-ISO9001：2000质量管理标准，认真贯彻马鞍山矿山研究院的质量体系文件的基础上精心设计的，设计中坚持质量第一，尽量利用现有的工程，使设计方案达到技术先进、安全可靠、建设周期短、成本低、经济效益好的目的。本次设计原则是：（1）安全可靠原则：针对会泽采选厂尾矿库已经形成，设计时在现存尾矿库的基础上，通过对尾矿库调洪库容和排洪设施的验证，对不符合规范要求的地方，采取工程措施，使尾矿库在运营过程中安全可靠，保障企业可持续发展；（2）经济合理原则：设计中尽量利用已有的尾矿库工程，在安全的前提下，尽量减少新增工程；（3）多方兼顾原则：目前矿山开采已经采用了尾砂高水充填技术，同时尾砂中还含有可回收利用的有价矿物，因此在治理措施设计中，分析了开采尾砂（另外单项设计），降低尾矿坝的治理措施的可行性；（4）建设周期最短原则：会泽采选厂尾矿库接近闭库，为了企业的持续稳定地发展，本设计治理设计尽量选用工艺成熟、便于施工、操作方便、工艺简单，建设周期最短的措施；（5）后期管理方便、维护费用低的原则。综上，本次会泽采选厂尾矿库治理工程设计以安全、经济、合理为原则，采用国内外已有成熟的技术、工艺，充分利用现在的工程条件，使尾矿库在满足国家及行业相应规范及规程的尾矿库的条件下，安全运行。2工程地质和水文地质条件2.1库区地质条件82.1.1地形地貌条件云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿库区选厂尾矿库位于云南省会泽县矿山镇，距会泽县者海镇约13公里，XX采选厂的东北面。尾矿库地处云贵高原乌蒙山脉中段，牛栏江西岸山坡坡地，地形起伏复杂，属中高山坡地形，山脉呈北东走向，地貌上属中高山构造剥蚀溶蚀类型。库区地形其东、西部为山坡，山顶高程为2537.60～2541.60m，南部为缓坡，地面高程为2501.98～2504.49m，北坝的北部为呈北西向的冲沟，谷底高程为2495.50m；现尾矿库尾砂已基本填满，地面高程为2517.19～2521.59m。2.1.2气象与水文库区属亚热带高原型季风气候，雨量充沛，气候良好。历年平均气温12.7℃，最高气温33.80℃，最低气温－9.0℃。矿区年平均降雨量858.40mm，年最大降雨量1156.80mm，最小降雨量562.90mm。每年11月至次年4月为干季，5月至10月为雨季，雨季降水量占全年的87.70％，是地表水和地下水补给旺盛时间。年平均有霜日36天，最大积雪深度24cm。年平均相对湿度71％，最热月平均湿度81.0％。库区主要水系为牛栏江水系，位于矿区东侧，由南向北至小牛栏江汇入金沙江，全长350Km，河床宽200～300m，江面宽30～150m。据黄梨树水文站资料，矿区附近最大流量为829.00m3／s，最小流量11.50m3/s，洪、枯水位差5.29m，多年平均流量112.03m3/s，库区东距牛栏江水平距离约2.75Km。该地区侵蚀基准面为牛栏江，标高为1561.00m，场地距侵蚀基准面高差923～1031m；库区汇水面积约为0.13m2。2.1.3库区基底地质条件92.1.3.1区域地质构造库区位于滇东