1 項目概況
項目區內水系屬珠琦河流域,為常年期河流,水源較近,珠琦河支流在礦區東側福安堡通過,水流長年不斷.水源及電源可以滿足生產、生活用電及用水的需求.
本次設計研究為礦山的擴建工程,擴建后選礦廠生產規模 4000t/d,擴建后的選礦廠已經建成投入試生產,尾礦排入礦山正在使用的 1#尾礦庫.選礦廠擴建后排尾量 131. 7 ×10^4t / a.
2 尾礦設施設計
該礦原 1#尾礦庫不能滿足擴建后選礦廠服務年限內堆存尾砂需要,需重新選庫址修建 2#尾礦庫.
2#尾礦庫為新建尾礦庫,尾礦設施設計內容為,尾礦初期壩,尾礦堆積壩,尾礦壩排滲設施、尾礦壩監測設施,尾礦庫區排水設施,尾礦輸送系統,尾礦回水系統.
根據現場調查,及建設方意見,溝口尾礦初期壩壩址處最低標高為309m,主溝谷嶺頂最大標高為 686m,相對高差 377m.尾礦庫匯水面積4. 63km2,主溝谷全長 3. 30km.尾礦壩下游約 2. 0km 處為福安堡村,有村民 100 戶.是較為理想的尾礦庫庫址.
尾礦庫排水設施為"井、管"式排水.其排水井 2 座,均為 8 柱鋼筋混凝土框架式結構,排水井規格均為 φ3. 5m,H = 26. 5m.排水井下部連接帶有剛性底座的鋼筋混凝土圓管,圓管內徑為 φ1. 8m,壁厚 t =0. 4m,排水管全長為 745m,設計最小底坡為 4% .
3 2#尾礦庫設計方案
依據《選礦廠尾礦設施設計規范》\\( ZBJ1 - 90\\) 規定,尾礦庫的等級,由尾礦壩的總高度及尾礦庫的總庫容決定.該礦尾礦庫總庫容2707. 02 × 104m3,終期總壩高 91. 0m,尾礦庫設計等級為三等尾礦庫.
根據調洪后的泄流量要求,計算尾礦庫排水設施初期泄流量應大于 28. 70m3/ s.后期由于尾礦庫的調洪庫容大于一次洪水總量,排水設施汛期泄流量按 56 小時內泄出一次洪水總量設計,即調洪后泄流量為 5. 16m3/ s.
4 尾礦庫排水設施設計
尾礦庫排水設施采用鋼筋混凝土排水井接排水圓管排水形式,用以排出進入尾礦庫的澄清水和汛期的雨洪水.排水井 2 座,1#排水井設計為鋼筋混凝土框架式結構,1#排水井 D1= 3. 0m,H1= 32m,井座進水標高為 333. 0m,井頂標高為 365. 0m; 2#排水井為窗口式排水井,D2= 1. 6m,H2= 36m,井座進水標高為 364. 0m,井頂標高為 400. 0m,泄水口直徑 D = 300mm,每排 6 個孔,每排孔間距 1m; 1 #排水圓管管徑2. 0m,最小敷設坡度 1. 5% ,管路長 680m; 2#排水圓管管徑 1. 2m,最小敷設坡度 2. 8%,管路全長 407m.
5 尾礦壩設計
根據礦山的實際情況尾礦初期壩設計為透水堆石壩,尾礦堆積壩采用上游法堆筑,壩前放礦.
5. 1 尾礦初期壩設計
根據該礦的實際情況,尾礦初期壩設計采用透水堆石壩.筑壩材料為露采廢石,設計壩頂標高 340. 0m,壩底標高 309m 最大壩高31. 0m,壩長 367m,壩頂寬 4. 0m,壩內外坡比為 1∶ 1. 75,1∶ 2. 0.尾礦初期壩內坡設貼坡反濾層,結構為前后兩層 0. 5m 厚砂卵石保護,中間為 700g/㎡土工布,尾礦庫尾礦滲透水通過反濾層排至庫外.
按設計規范要求尾礦初期壩外坡在 330. 0m、320. 0m 標高處設馬道,馬道頂寬 3. 0m.
初期壩內、外坡面采用 300mm 干砌石護坡.
礦山采場剝離年產石量 250 ×104m3,設計尾礦初期壩所需石料為400 × 104m3,筑壩材料滿足初期壩施工要求.
5. 2 尾礦堆積壩
尾礦堆積壩堆積標高為 340. 0m 至 400. 0m,堆積高度 60. 0m,尾礦堆積壩的外坡平均坡比為 1∶ 4. 0,隨著壩體的加高,外坡應及時增加植被或采用露天采礦廢石護坡,以保護壩坡穩定和防止粉塵飛揚.
5. 3 壩肩排水溝設計
為防止雨水沖刷尾礦壩外坡,設計在尾礦壩與山坡連接處,設置壩肩排水溝,排水溝采用漿砌石結構.排水溝頂寬 1. 0m,底寬 0. 5m,深0. 8m,排水溝內雨水排入回水池。
5. 4 堆積壩排滲設施的設計
堆積壩在 340. 0m 標高以上每隔 10. 0m 高度設排滲管一組,排滲管材料為 D =150. 0mm 帶孔柔性厚壁塑料管外包 400g/m2土工布,土工布外包卵石濾層,位置平行壩軸線布置,距外坡面 100. 0m,排滲管連接 D =100. 0mm 排水管,排水管敷設坡度 1% \\( 坡向堆積壩外坡排水溝\\) ,排水管水平間距 30. 0m.
6 尾礦壩穩定分析
浸潤線對于尾礦壩的抗滑穩定性起著非常重要的作用,本次按正常運行、洪水運行、特殊運行條件下尾礦壩體內的浸潤線以數計算結果為依據.
依據規定,地震烈度 7 度的實際情況,為確保壩體安全,本次設計中采用擬靜力法對該尾礦壩進行了考慮地震荷載的特殊運行工況的穩定計算.壩體各種運行工況下的荷載組合如下:
正常運行工況荷載組合: 正常水位 + 壩體自重;
洪水運行工況荷載組合: 最高洪水位 + 壩體自重;
特殊運行工況荷載組合: 最高洪水位 + 壩體自重 + 地震.
結論: 三等尾礦庫正常運行壩坡抗滑穩定最小安全系數 1. 20,洪水運行 1. 10,特殊運行 1. 05.計算結果大于規范壩坡抗滑穩定最小安全系數,壩體穩定滿足規范抗滑穩定要求.
7 水土保持及環境保護
水土保持及環境保護是我國的基本國策,水土保持及環境污染治理是環境保護的核心.我國環境保護法指出: "開發礦藏,必須實行綜合勘探,綜合評價,綜合利用,嚴禁亂挖亂采,妥善處理尾礦礦渣,防止破壞資源和惡化自然環境."
參考文獻
[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部,選礦廠尾礦設施設計規范GB50863 - 2013,2013.
[2]國家安全生產監督管理局,尾礦庫安全技術規程,2005.
[3]中華人民共和國國家經濟貿易委員會,,水工建筑物抗震設計規范DL5073 - 2000,2000.
[4]中華人民共和國水利部,碾壓式土石壩設計規范 SL274 - 2001,2002.
