1、尾矿库渣库初步设计设计流程尾矿库（渣库）初步设计设计流程（初稿）XXXXXX公司尾矿库初步设计简介一、尾矿库初步设计及安全专篇的市场需求根据尾矿库安全监督管理规定国家安全生产监督管理总局令第38号施行的通知，一个尾矿库从选址到闭库都要做以下设计：工勘、可研、预评价、初步设计及安全专篇、施工和验收评价、取证后每三年一次现状评价，建设项目还要做环评、地灾等；闭库要工勘、现状、闭库设计、施工和闭库验收。尾矿库的初步设计及安全专篇是为了配合业主将尾矿库从选址到施工提供依据的报告，是尾矿库建设中重要的一个部分。二、尾矿库的基本系统尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统(干堆为回喷除尘设
2、施)等几部分组成。1. 尾矿堆存系统该系统一般包括坝上放矿管道、尾矿初期坝、尾矿后期坝、浸润线观测、位移观测以及排渗设施等。2. 尾矿库排洪系统该系统一般包括截洪沟、溢洪道、排水井、排水管、排水隧洞等构筑物。3. 尾矿回水系统该系统大多利用库内排洪井、管将澄清水引入下游回水泵站，再扬至高位水池。也有在库内水面边缘设置活动泵站直接抽取澄清水，扬至高位水池。三、尾矿库的功能1. 保护环境选矿厂产生的尾矿不仅数量大，颗粒细，且尾矿水中往往含有多种药剂，如不加处理，则必造成选厂周围环境严重污染。将尾矿妥善贮存在尾矿库内，尾矿水在库内澄清后回收循环利用，可有效地保护环境。2. 充分利用水资源选矿厂生产是
3、用水大户，通常每处理一吨原矿需用水46吨；有些重力选矿甚至高达1020吨。这些水随尾矿排入尾矿库内，经过澄清和自然净化后，大部分的水可供选矿生产重复利用，起到平衡枯水季节水源不足的供水补给作用。一般回水利用率达7090。3. 保护矿产资源有些尾矿还含有大量有用矿物成份，甚至是稀有和贵重金属成份，由于种种原因，一时无法全部选净，将其暂贮存于尾矿库中，可待将来再进行回收利用。四、尾矿库的重要性1. 尾矿库是矿山选矿厂生产不可缺少的设施环境保护是我国一项基本国策。尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目。随着全国人民生活水平的提高。国家对环境保护的要求也越来越高，即使在人烟稀少的偏远山区，也严禁将尾矿
4、向江、河、湖、海沙漠及草原等处任意排放。一个矿山的选矿厂只要有尾矿产生，就必须建有尾矿库。所以说尾矿库是矿山选矿厂生产必不可少的组成部分。2. 尾矿库基建投资及运行费用巨大尾矿库的基建投资一般约占矿山建设总投资的10以上，占选矿厂投资的20左右，有的几乎接近甚至超过选矿厂投资。尾矿设施的运行成本也较高，有些矿山尾矿设施运行成本占选矿厂生产成本的30以上。为了减少运行费，有些矿山的选矿厂厂址取决于尾矿库的位置。近年来，由于征购土地和搬迁农户越发困难，建设尾矿库的费用更高。可见尾矿库在矿山建设中的地位是不同一般的。3. 尾矿库是矿山企业生产最大的危险源尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。在
5、长达十多年甚至数十的期间里，各种天然的（雨水、地震、鼠洞等）和人为的（管理不善、工农关系不协调等）不利因素时时刻刻或周期性地威胁着它的安全。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。以上几方面足以说明尾矿库在矿山生产中的重要性。尾矿库的安全问题一直受到社会和政府的高度重视。编制流程现场踏勘，收集资料 公司立项 项目负责人提交设计任务书 下达设计任务书 项目负责人提交实施计划书 项目完成后内审 根据内审要求修改 整理资料进行送审一、现场踏勘 1、合同签订前的现场踏勘（1）提交出差计划。（2）现场勘察：初步的察看尾矿库库址的地形地质条件，有无滑坡、泥石流等
6、自然灾害；交通、供水供电是否方便情况等。尾矿库库址选择的基本原则：正确选择尾矿库库址极为重要。设计时一般须选择多个库址，进行技术经济比较予以确定。寻找库址应综合考虑下列原则：1）一个尾矿库的库容力求能容纳全部生产年限的尾矿量。如确有困难，其服务年限以不少于五年为宜。2）库址离选矿厂要近，最好位于选厂的下游方向。可使尾矿输送距离缩短，扬程小，且可减少对选厂的不利影响。3）尽量位于大的居民区、水源地、水产基地及重点保护的名胜古迹的下游方向。4）尽量不占或少占农田，不迁或少迁村庄；5）未经技术论证，不宜位于有开采价值的矿床上部。6）库区汇水面积要小，纵深要长，纵坡要缓。可减小排洪系统的规模。7）库区
7、口部要小，“肚子”要大。可使初期坝工程量小，库容大。8）尽量避免位于有不良地质现象的地区，以减少处理费用。 （3）提交出差总结。2、合同签订后的现场勘察（1）提交出差计划、工作大纲（包括设计方案）。（2）在第一次出差的基础上更加详细的勘察现场地形，收集基础资料（业主已有的资料或到有关单位搜集的资料），如无地形图，则安排人员进行测量工作等。此阶段主要由设计全体参加人员熟悉设计基础资料，判断设计基础资料的完整性、缺失性、真实性。进而洞悉设计前期需要解决的问题，并提出解决问题的步骤及方法。3、现场踏勘所需收集的资料（1）、尾矿库区地形地质图将矿方初选尾矿库位置的等高线用圆滑曲线标出，同时将各采矿点及
8、道路从图中标出。（2）、水文气象资料1. 设计频率的最大24小时降雨量24p或年最大24小时暴雨量均值H24及其变差系数Cv、偏差系数Cs，暴雨强度衰减系数n；2. 多年一次最大降雨量及其持续时间或三日、七日最大降雨量；3. 径流模量的经验公式；4. 典型暴雨的时程分配雨型；5. 绝对最高、最低气温；6. 最大积雪深度；7. 水体的最大结冰厚度及结冰期；8. 土壤最大冻结深度及冰冻期；9. 常年主导风向及平均风力，最大风速、风力及风向。（3）、尾矿库建设所需的一般尾矿资料1. 尾矿量：选矿厂日尾矿排出量 t；选矿厂生产年限内排出的总尾矿量万t；2. 尾矿特性：尾矿的比重和干容重；尾矿的颗粒组成
9、；浓度或稠度；3. 选矿工艺条件：选矿厂的工作制度及设计生产年限；选矿厂的选矿工艺流程及设备；尾矿排出口的位置及标高；4. 考虑尾矿输送系统冰冻情况时，需要严寒地区冬季最冷月份选矿厂排处尾矿浆的平均最低温度；5. 考虑尾矿堆积坝的稳定性并做稳定计算时，需要尾矿的物理力学性质，包括尾矿的抗剪强度，尾矿的内摩擦角（水上和水下），尾矿的压缩性及尾矿的渗透性；6. 考虑浓缩回水时，需要尾矿的沉降特性，包括尾矿的沉降速度。（4）、调查资料1）当地自然经济调查1. 尾矿库淹没范围内及管道沿线地带内的耕地种类、亩数、单产量、征购价格及赔偿费用；2. 上述范围内的林木种类、面积或株数、经济价值、征购价格及赔偿
10、费用；3. 尾矿库内及尾矿库下游附近房屋间数、居民户数、人数、居民可迁往的去向、搬迁费用及房屋拆建费用；4. 尾矿库内水井、坟墓等的数量及其赔偿费用；5. 下游农田耕地种类、灌溉用水情况及需水量。2）水文地貌调查1. 尾矿库坝址附近河道的最大洪水痕迹调查；2. 拟建构筑物场地能否被洪水淹没及最大洪水淹没位置边界；3. 尾矿库汇水面积内的地貌，植被情况，山坡与河槽之糙率情况，土壤性质的野外描述；4. 尾矿库内泉水数量、涌水量、用途以及是否发生过竭流现象，有无落水洞。（5）、其他调查1. 当地材料设备的生产公用情况及价格；2. 交通运输情况；3. 施工单位的技术力量及机械设备配备情况；4. 改建、
11、扩建工程原有的尾矿设施情况及必要的实测图，建筑物及设备的折旧情况，原设备设施的使用经验等；5. 尾矿库淹没范围内是否压矿及矿藏情况；6. 当地的地震情况；7. 拟建坝址附近筑坝土、石料可能的取料场地、运输距离，土石料的种类；8. 尾矿库建成后对下游工业、农业的生产及人民生活可能带来的影响或损坏；9. 向地面水中排放含有有害物质的尾矿水中，还应调查下游河水的开发利用情况，上下游工业企业排放工业污水的种类、有害物质的含量等；10. 尾矿设施距采矿场较近时，应查明采矿崩落区或地表塌陷区的界限。尾矿库初步设计需要企业提供的资料清单 矿山名称：序号资料名称重要度企业准备及能提供情况1 营业执照有（原件复
12、印件）需归还2 采矿许可证有（原件复印件）需归还3 企业基本情况：包括职工人数、周边人员分布情况及其交通情况有（原件复印件）需归还4 库区地形图（1：500或1：1000）有（原件复印件）需归还5 工程地质勘探报告（含土工试验）有（原件复印件）需归还6 项目环境影响评价报告及审查意见有（原件复印件）需归还7 工程地质勘探报告附图（地形地质图、剖面图）有（原件复印件）需归还8 水文气象资料、库区上下游情况有（原件复印件）需归还9 开发利用方案及附图有（原件复印件）需归还10 可行性研究报告有（原件复印件）需归还11 矿石、尾矿水化验结果有（原件复印件）需归还12 现状调查报告或安全预评价报告有（
13、原件复印件）需归还13 项目地质灾害评估评估报告有（原件复印件）需归还14 项目水土保持方案及审查意见有（原件复印件）需归还15 选矿工艺流程有（原件复印件）需归还带的资料必须提供。建（构）筑物基础岩土的分析和实验项目比重、天然容重、孔隙比、天然含水率、饱和度、可塑性、稠度、剪力、压缩、湿化、可溶盐含量、有机质含量、孔隙水压力系数、渗透系数、摩擦角、凝聚力。筑坝材料的分析和实验项目比重、天然容重、天然含水量、吸水性、可溶盐及亚硫酸化合物含量、软化系数、渗透系数、摩擦角、凝聚力。二、公司内部立项通过对设计基础资料的研读，确定设计的初步方案。初步方案拟定后，由项目负责人签字确认后，按照设计拟定的方
14、案进行分工，包括：尾矿、水文、水工、电力、给排水、技术经济等进行人员安排。项目负责人提交设计计划书。三、过程控制项目负责人提交实施计划书，并查看有关设计工作的进度，随时向有关领导汇报工作情况。（项目实施计划书见附件一）项目工程设计每周进度计划检查表 部 门： 部门负责人： 填报时间： 年 月 日项目名称上周完成情况本周进度本周总结下周计划 检查人签字四、质量控制设计工作完成后，公司内部组织人员进行内部审核，根据审核意见进行修改。内部审核的确认单 编号：工程项目名称设计阶段自检人设计报告修改建议：自检完成日期移交校核日期校核人校核完成日期移交审核日期审核人完成审核日期返回修改日期修改完成日期移交
15、最终稿内审最终稿内审人最终稿内审完成日期移交外审承办人总经理/日期项目负责人/日期期移交外审日期注：本表一式六份，自检人、校核人、审核人、最终稿审核人各执一份，一份由技术部负责人备查，原件经总经理签字送到财务进行绩效考核。XXXXXX公司互提条件通知单工程项目名称设计返回条件日期子项目名称附图页码： 第 页（共 页）提出条件专业 提出人/日期审核人/日期审定人/日期五、整理资料进行送审修改完成后进行装订，向有关单位提交审核。尾矿库初步设计概述一、尾矿库（一）尾矿库的类型及其特点1. 山谷型尾矿库山谷型尾矿库是在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库，如图11所示。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小；
16、后期尾矿堆坝相对较易管理和维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；库区纵深较长，澄清距离及干滩长度易于满足设计要求；但汇水面积较大，排水设施工程量大。我国大中型尾矿库大多属于这种类型的尾矿库。2. 傍山型尾矿库傍山型尾矿库是在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库。它的特点是初期坝相对较长，初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大；由于库区纵深较短，澄清距离及干滩长度受到限制，后期堆坝高度一般不太高，故库容较小；汇水面积虽小，但调洪能力较小，排洪设施的进水构筑物较大；由于尾矿水的澄清条件和防洪控制条件较差。管理、维护相对比较复杂。国内低山丘陵地区的尾矿库大多属于这种类型。3. 平地型尾矿库平地型尾矿库是在平地四面
17、筑坝围成的尾矿库。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量最大，维护管理比较麻烦；由于周边堆坝，库区面积越来越小，尾矿沉积滩坡度越来越缓，因而澄清距离、干滩长度以及调洪能力都随之减少，堆坝高度受到限制，一般不高；但汇水面积小，排水构筑物相对较小；国内平原或沙漠地区多采用这类尾矿库。例如金川、包钢和山东省一些金矿的尾矿库。4. 截河型尾矿库截河型尾矿库是截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝行成的尾矿库。有的在宽浅式河床上留出一定的流水宽度，三面筑坝围成尾矿库，也属此类。它的特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但库外上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的
18、尾矿库维护管理比较复杂。国内采用者不多。（二）尾矿库的库容及性能曲线1. 尾矿库的库容组成尾矿库的库容有全库容、总库容和有效库容之分。用图1-1来解释其间的区别，该图为尾矿库典型断面示意图。（1）空余库容（V1）。指水平面AA与BB之间的库容，它是为确保设计洪水位时坝体安全超高或安全滩长的空间容积，是不允许占用的，故又称安全库容。（2）调洪库容（V2）。指水平面BB和CC之间的库容，它是在暴雨期间用以调洪的库容。是设计确保最高洪水位不致超过BB水平面所需的库容，因此，这部分库容在非雨季一般不许占用，雨季绝对不许占用。（3）蓄水库容（V3）。指水平面CC和DD之间的库容，供矿山生产水源紧张时使用
19、，一般的尾矿库不具备蓄水条件时，此值为零，CC和DD重合。（4）澄清库容（V4）。指水平面DD和滩面DE之间的库容，它是保证正常生产时水量平衡和溢流水水质得以澄清的最低水位所占用的库容，俗称死库容。（5）有效库容（V5）。是指滩面ABCDE以下沉积尾矿以及悬浮状矿泥所占用的容积。它是尾矿库实际可容纳尾矿的库容，按式1-1算得：V5=W /d 1-1式中，V5为有效库容，m3;W为设计根据选矿厂全部生产期限内产出的尾矿总量，t；d为尾矿平均堆积干密度，tm3。图11 尾矿库的库容组成H1某一坝顶标高，对应的水平面为AA；H2洪水水位，对应的水平面为BB；H3蓄水水位，对应的水平面为CC；H4正常
20、生产的最低水位，亦可称之为死水位，对应的水平面为DD。该水位由最小澄清距离确定；DE细颗粒尾矿沉积滩面及矿泥悬浮层面。（6）尾矿库的全库容（V ）。指某坝顶标高时的各种库容之和，可用式1-2表示：V=V1+V2+V3+V4+V5 1-2（7）尾矿库的总库容。指尾矿堆至最终设计坝顶标高时的全库容。2. 尾矿库的性能曲线尾矿库的库面面积、全库容、有效库容和汇水面积都将随坝体堆积高度的变化而变化。为了清楚地表示出不同堆坝高度时的具体数值，可绘制出尾矿库的性能曲线，如图1-2所示。设计时，可根据全库容曲线确定各使用期的尾矿库等别；生产部门可根据有效库容曲线推算各年坝顶所达标高，以便制定各年尾矿坝筑坝生
21、产计划；设计者根据汇水面积曲线进行各使用期尾矿库排洪验算。图12 尾矿库的性能曲线曲线H-Fm是高程-库面面积曲线；曲线H-Vq是高程-全库容曲线；曲线H-Fy是高程-有效库容曲线；曲线H-Fh是高程-汇水面积曲线。（三）尾矿库等别的划分标准尾矿库各生产期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别按表11进行确定。当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。如果尾矿库失事后会使下游重要城镇、工矿企业或重要铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。表11 尾矿库等别划分表尾矿库级别全库容V（万m3）坝高H（m）一 V50000H200二10000V50000100H200
22、三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H30尾矿库失事造成灾害的大小与库内尾矿量的多少以及尾矿坝的高矮成正比。尾矿库使用的特点是尾矿量由少到多，尾矿坝由矮到高，在不同使用期失事，造成危害的严重程度是不同的。因此，同一个尾矿库在整个生产期间根据库容和坝高划分为不同的等别是合理的；再者，尾矿库使用过程中，初期调洪能力较小，后期调洪能力较大，同一个尾矿库初期按低等别设计，中期及后期逐渐将等别提高，这样一次建成的排洪构筑物就能兼顾各使用期的防洪要求，设计更加经济合理。因此，我国制定的设计规范允许按上述原则划分尾矿库等别。二、尾矿坝的设计尾矿坝是尾矿库用来拦挡尾矿和水的
23、围护构筑物。一般尾矿坝是由初期坝（又称基础坝）和后期坝（又称尾矿堆坝）组成。只有当尾矿颗粒极细，无法用尾矿堆坝者，才采用类似建水坝（即无后期坝）的形式贮存全部尾矿，习惯称之为一次建坝。（一）初期坝的类型及其特点在矿山主体工程基建期间，同时在尾矿坝址用土、石等材料修筑成的坝体称为尾矿库的初期坝，用以容纳选矿厂生产初期0.51年排出的尾矿量，并作为后期坝的支撑及排渗棱体。初期坝的坝型可分为不透水坝和透水坝。不透水初期坝用透水性较小的材料筑成的初期坝。因其透水性远小于库内尾矿的透水性，不利于库内沉积尾矿的排水固结。当尾矿堆高后，浸润线往往从初期坝坝顶以上的子坝坝脚或坝坡逸出，造成坝面沼泽化，不利于坝
24、体的稳定性。这种坝型适用于不用尾矿筑坝或因环保要求不允许向库下游排放尾矿水的尾矿库。透水初期坝用透水性较好的材料筑成的初期坝。因其透水性大于库内尾矿的透水性，可加快库内沉积尾矿的排水固结，并可降低坝体浸润线，因而有利于提高坝体的稳定性。这种坝型是初期坝比较理想的坝型。透水初期坝的主要坝型有堆石坝或在各种不透水坝体上游坡面设置排渗通道的坝型。初期坝具体有以下几种坝型：1. 均质土坝；2. 透水堆石坝；3. 废石坝；4. 砌石坝；5. 混凝土坝。（二）初期坝的构造1. 坝顶宽度为了满足敷设尾矿输送主管、放矿支管和向尾矿库内排放尾矿操作的要求，初期坝坝顶应具有一定的宽度。一般情况下坝顶宽度不宜小于表
25、12所列数值。当坝顶需要行车时，还应按行车的要求确定。生产中应确保坝顶宽度不被侵占。表12初期坝坝顶最小宽度坝高（m）坝顶最小宽度（m）102.510203.020303.5304.02. 坝坡坝的内、外坡坡比的确定，应通过坝坡稳定性计算来确定。土坝的下游坡面上应种植草皮护坡，堆石坝的下游坡面应干砌大块石护面。3. 马道当坝的高度较高时，坝体下游坡每隔1015米高度设置一宽度为12米的马道，以利坝体的稳定，方便操作管理。4. 排水棱体为排出土坝坝体内的渗水和保护坝体外坡脚，在土坝外坡脚处设置毛石堆成的排水棱体。排水棱体的高度为初期坝坝高的1/51/3，顶宽为1.52.0米，边坡坡比为1111.
26、5。5. 反滤层为防止渗透水将尾矿或土等细颗粒物料通过堆石体带出坝外，在土坝坝体与排水棱体接触面处以及堆石坝的上游坡面处或与非基岩的接触面处都须设置反滤层。早期的反滤层采用砂、砾料或卵石等组成，由细到粗顺水流方向敷设。反滤层上再用毛石护面。因对各层物料的级配、层厚和施工要求很严格，反滤层的施工质量要求较高。现在普遍采用土工布（又称无纺土工织物）作反滤层。在土工布的上下用粒径符合要求的碎石作过滤层，并用毛石护面。土工布作反滤层施工简单，质量易保证，使用效果好，造价也不高。（三）后期坝的类型及其特点选矿厂投产后，在生产过程中随着尾矿的不断排入尾矿库，在初期坝坝顶以上用尾砂逐层加高筑成的小坝体，称之
27、为子坝。子坝用以形成新的库容，并在其上敷设放矿主管和放矿支管，以便继续向库内排放尾矿。子坝连同子坝坝前的尾矿沉积体统称为后期坝（也称尾矿堆积坝）。可见后期坝除下游坡面有明确的边界外，没有明确的内坡面分界线。也可认为沉积滩面即为其上游坡面。根据其筑坝方式可分为下列几种基本类型：1. 上游式尾矿筑坝上游式筑坝的特点是子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升，坝体由流动的矿浆自然沉积而成。受排矿方式的影响，往往含细粒夹层较多，渗透性能较差，浸润线位置较高，故坝体稳定性较差。但它具有筑坝工艺简单，管理相对简单，运营费用较低等优点，且对库址地形没有太特别的要求，所以国内外均普遍采用。2. 下游式尾矿筑坝下
28、游式尾矿筑坝是用水力旋流器将尾矿分级，溢流部分（细粒尾矿）排向初期坝上游方向沉积；底流部分（粗粒尾矿）排向初期坝下游方向沉积。其特点是子坝中心线位置不断向初期坝下游方向移升。由于坝体尾矿颗粒粗，抗剪强度高，渗透性能较好，浸潤线位置较低，故坝体稳定性较好。但分级设施费用较高，且只实用于颗粒较粗的原尾矿，又要有比较狭窄的坝址地点。国外使用较多，国内使用尚少见。3. 中线式尾矿筑坝中线式尾矿筑坝工艺与下游式尾矿筑坝类似，但坝顶中心线位置始终不变。其优缺点介于上游式与下游式之间。4. 浓缩锥式尾矿筑坝浓缩锥式尾矿筑坝是将浓度55%以上的浓缩尾矿用管道输送到堆存场地的某个点集中排放，沉积的尾矿自然行成锥
29、形堆体，堆体表面坡度一般只有5%6%。占地面积较大，且需高效浓缩设施。所有型式的后期坝下游坡的坡度均须通过稳定性分析确定。（四）尾矿坝稳定性分析简介尾矿坝稳定分析主要指抗滑稳定、渗透稳定和液化稳定的分析。1. 抗滑稳定分析抗滑稳定分析是研究尾矿坝（包括初期坝和后期坝）的下游坝坡抵抗滑动破坏的能力的问题。设计一般要通过计算给出定量的评价。计算之前，先要拟定计算剖面。后期坝坝坡凭经验假定；浸潤线位置由渗流分析确定；坝基土层的物理力学指标通过工程地质勘察确定；后期坝的物理力学指标可参照类似尾矿的指标确定，有条件者应在老尾矿坝上勘察确定。计算时，假定多个滑动面，根据滑动体的受力状态，求出滑动力和抗滑力。用滑动力与滑动力之比值作为抗滑稳定的安全系数。设计的作用就是要采取多种措施，确保最小的安全系数不小于设计规范的规定。我国现行选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）规定：尾矿坝坝坡抗滑稳定最小安全系数不得小于表1-3的数值。影响尾矿坝稳定性的因素很多。一般情况下，尾矿堆积的高度越高、下游坡坡度越陡、坝体内浸润线的位置越浅、库内的水位越高、坝基和坝体
