排土场设计安全专篇.docx
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排土场设计安全专篇
xx有限公司
排土场初步设计
安全专篇
工程号:
LXCK-H10042
总经理:
副总工:
项目负责人:
2010年7月
1设计依据
1.1建设项目依据的批准文件和相关的合法证明
(1)企业法人营业执照。
1.2国家、地方政府和主管部门的有关安全规定
(1)设计依据的法律、法规
1)《中华人民共和国安全生产法》;
2)《中华人民共和国劳动法》;
3)《中华人民共和国矿山安全法》;
4)《中华人民共和国矿山安全法实施条例》;
5)《中华人民共和国职业病防治法》;
6)《中华人民共和国环境保护法》;
7)《中华人民共和国环境噪声污染防治法》;
8)《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》;
9)《建设项目环境保护管理条例》(国务院第253号令);
10)《地质灾害预防条例》(国务院第394号令)。
(2)依据的主要文件
1)《国家安全监管总局关于进一步加强非煤矿山排土场安全生产工作的通知》安监总管一〔2008〕199号;
2)《生产经营单位安全培训规定》(国家安全生产监督管理总局2006年3号令);
3)《劳动保护用品监督管理规定》(国家安全生产监督管理总局2005年1号令);
4)《河北省人民政府关于印发〈落实生产经营单位安全生产主体责任暂行规定〉》(冀政[2006]69号);
5)《河北省安全生产监督管理局〈关于加强金属非金属矿山安全基础管理的实施意见〉》(冀安监管一[2007]127号);
6)《关于印发〈河北省非煤矿山建设项目安全评价、安全设施设计审查与竣工验收实施办法的通知〉》(冀监管一[2005]55号);
7)承德市《关于进一步加强金属非金属矿山采空区治理和排土场安全管理工作的通知》承市安监字[2008]380号。
1.3设计依据的技术规范、规程和标准
(1)《有色金属矿山排土场设计规范》(GB50421-2007);
(2)《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006);
(3)《厂矿道路设计规范》(GBJ22-1987);
(4)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);
(5)《矿山安全标志》(GB14161);
(6)《金属非金属矿山排土场安全生产规则》(AQ2005-2005);
(7)《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001);
(8)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);
(9)《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-1990的Ⅲ类标准);
(10)《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002);
(11)《工业场所有害因素职业接触极限》(GBZ2-2002);
(12)《采矿设计手册》。
1.4设计依据的基础资料
(1)与企业签定的委托合同书;
(2)xx有限公司提供的排土场地形图;
(3)承德市工程勘察院2010年6月提交的《顺昌矿业采区排土场挡土墙岩土工程勘察报告》;
(4)现场调查资料和矿方提供的其他资料;
(5)《承德水文图集》(1989年3月);
(6)本次编写的初步设计。
2工程概述
2.1排土场概述
2.1.1排土场位置
xx有限公司刁家后沟排土场位于韩麻营镇汤头沟村。
距离县城15km,距韩麻营镇5km,行政区划属韩麻营镇汤头沟村。
排土场与韩麻营镇之间有村村通公路相连,交通方便。
排土场挡土墙中心坐标:
X:
4564062.5
Y:
39570605
2.1.2排土场现状及周边环境
(1)排土场生产现状
xx有限公司刁家后沟排土场已进行了大量排放采场甩废,废弃物排放采用皮带-推土机工艺,现在排放最高平台标高为969m,堆放极不规范,平台高低不平,外坡角对数地点较陡,最陡处阶段高度达48m高没有留设马道,堆积边坡角达到34度。
该排土场没有建设任何安全设施。
现排土工艺采用压坡脚式,排土工艺使用和排土顺序不是很正规。
(2)排土场周边环境
xx有限公司刁家后沟排土场位于韩麻营镇汤头沟村刁家后沟内,此沟内没有居民,没有耕地。
排土场下游距离最近的居民点为570m,不会产生影响。
排土场北侧山梁后有一露天采场,相距400m,又有山梁相隔,相互不存在影响。
排土场的西侧和南侧是企业自己的三个采场,西侧的第二采场由于矿石品位太低,没有开采价值,已经停产不采多年,以后也不在开采,排土场可以占用;靠南侧的第一和第三采场是企业正在生产的采区,该采区2009年12月由承德信诚矿山工程设计有限责任公司进行了开采设计,设计采场的最终开采境界和排土场最终堆积境界最近距离为50m,不存在相互影响,但采场爆破时要统一布置避炮。
排土场的南侧与采场之间紧邻自己的干选车间,排土场的堆积物也就是此车间干选后的废弃物。
2.1.3排土场地质概况
(1)排土场自然气象和地形、地貌
本区属大陆性季风型气候,冬季长而寒冷,夏季短而炎热。
多年平均气温9.0℃,最高气温41.5℃,最低气温-23.3℃;多年平均降水量585mm,最大降水量853.90mm,降水多集中在7、8、9月;标准冻度1.26m,最大降雪深度27cm,基本雪压0.3KPa;历年最多风向为西北,最大风速20m/s,极大风速为26m/s,最大风力9级,平均为1~2级。
库区属侵蚀构造中低山区,沟谷纵深走向东西,地势南高北低。
库区位于荒山沟谷之中,沟谷纵横,且向沟谷纵深处十分为开阔,沟谷横断面呈“V”型。
山谷和冲沟两岸的山坡上分布有第四系沉积。
两侧山体倾角约27º~33º,挡土墙处沟谷狭窄,两侧山体基本对称。
(2)排土场工程地质条件
采用地面调查及钻探相结合的方法进行勘探,布置勘探点7个,按地基岩土的物质组成、结构构造特征、物理力学性质、成因类型,场区地层自上而下划分为二个工程地质层,依次为:
①角砾、②辉长岩,分层描述如下:
第一层①角砾
黄褐色,湿,稍密-中密,骨架颗粒成分以辉长岩、石英岩等为主,粒径大于2mm颗粒质量占总质量50%以上,充填物以粘性土为主,颗粒级配较差,局部夹有粉土薄层。
该层厚度一般为2.10~8.50m。
第二层辉长岩
②强风化辉长岩
褐灰色,裂隙发育,已风化成碎块状,矿物成份以斜长石为主,睛色矿物多为黑云母,另有少量角闪石,具混染现象。
该层厚度一般为0.90~1.90m。
②中风化辉长岩
褐灰色,裂隙较发育,中粒半自形结构,块状构造,矿物成份以斜长石为主,睛色矿物多为黑云母,另有少量角闪石,具混染现象,岩石质量等级为Ⅳ类。
该层全区分布,层位稳定,工程地质特性稳定,是良好的地基持力层。
(2)排土场水文地质
地下水的补给来源有两部分:
1)大气降水补给为主要来源。
库区大部分岩层裸露,构造发育,地表岩石比较破碎,大气降水通过地表风化带,构造、裂隙等下渗补给地下水。
2)地表水的下渗是形成地下水的又一来源。
(3)地基工程分析
1)场地土地震效应
本区地震抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。
设计特征周期0.45S.地震设计分组第二组.
2)地质构造与场地稳定性及适宜性
根据地面调查及钻探结果,按地基岩土的物质组成、结构构造特征、物理力学性质、成因类型,场区地层自上而下划分为二个工程地质层,场区工程地质条件简单,两侧岩体倾角约27º~33º,挡土墙两侧山体基本对称,尚未发现有新近构造活动痕迹,未发现不良地质现象,无坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生,沟谷纵深出较为开阔,因此,该处适宜筑坝。
据邻区经验场地等效剪切波速约为350m/s,场地土为中硬土,场地类别属Ⅱ类场地,场地抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第二组,设计基本地震加速度值为0.05g,设计特征周期为0.45s,场地稳定性较好,属建筑抗震有利地段,有利于该项工程建设。
(4)地质勘察结论
结合现场测试及地区经验,综合考虑,场地无不良地质现象,挡土墙处两侧山体基岩裸露,且岩石致密坚硬,山体稳定,无坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生的迹象,岩土工程地质条件较好,适宜筑坝;建议采用天然地基方案,基础直接座于中风化辉长岩之上,以防止排土场内土体产生侧滑或位移。
根据岩土层的密实程度、本区经验及相应规范要求,建议:
中风化辉长岩的地基承载力特征值为fak=4000KPa,内摩擦角ф取41º为宜,内聚力C=2Mpa,弹性模量取500Mpa为宜,其渗透系数取0.001m/d。
2.1.4主要建设方案
(1)浆砌石挡土墙设计
为了增加排土场的稳定性、拦截渗出污泥和减小滚石危害,设计在排土场下游设置挡土墙。
挡土墙为浆砌石结构,顶部标高497m,基础要座落在中风化辉长石基岩上,挡土墙轴线长(顶面)56.46m。
中心部位地面上墙高5m。
设计参数为浆砌石挡墙顶宽3.0m,下游按1:
0.3坡比建设,里坡垂直。
(2)排洪设施设计
1)排洪沟
为了排出场区内汇水,设计在排土场西南侧堆积境界外以不小于4%坡降修建排洪沟,排洪沟采用浆砌石结构,水泥抹面。
排洪沟断面规格为2.5m(宽)×1.5m(高)。
设计排洪沟上游点坐标为:
X=4564127Y=39570086Z=1022,
出口坐标为:
X=4563959.5Y=39570581Z=917.5。
2)截洪沟
为了防止大气降水流入排土场,在排土场东北部堆积范围外修建截洪沟,采用浆砌石结构,水泥抹面。
断面规格为0.6m(宽)×0.5m(高)。
3)雨季临时排洪沟
每年雨季前,要在排土场工作台阶高度修建临时排洪沟把洪水疏导入主排洪沟,临时排洪沟可以采用毛沟结构,断面1.0m(宽)×1.0m(高)。
4)马道排水沟
为了排出坡面降水,在每个马道平台设置马道排水沟,马道排水沟采用浆砌石结构,水泥抹面。
断面为0.4m(宽)×0.4m(高)。
(3)排渗设施及位移观测设施设计
1)排渗设施
为增加排土场稳定和有效排渗,挡土墙加设排水管3根,排水管采用Φ200的PVC管,铺设坡度为3%,间隔为5m。
浆砌石挡墙施工时要在地面向上1.0m高处留设泄水孔,每升高1.0m留设一排。
泄水孔断面为100mm×100mm。
2)堆积体位移观测设施
设计在915m、930m、945m、960m、975m、990m、1005m标高马道设置堆体位移观测桩,并在北侧山体设置观测基点桩,对堆体位移情况进行观测。
(4)照明设施设计
为了保证排土场和排土公路夜间作业安全,在排土场两侧的山梁和公路上要设置探照灯,设置数量应满足照明需要。
(5)原有堆积坡处理
由于该排土场已经使用,堆积坡外坡比较陡。
设计将坡面较陡部分和高出设计部分用挖掘机削除,按着本次设计就近堆积至低洼处,以保证坡面平整;排土场平台向排土场的后部要有3%的反坡。
企业要在对现状排土场进行整改,并修建完安全设施后才可以再进行排土作业。
(2)排土工艺及边坡
排土场采用皮带—推土机排土工艺。
采用多台阶覆盖式排土方法,排土作业采用单台阶作业,下台阶排满后再排置上一个台阶,不实行多台阶同时工作。
排土顺序采用从后向前,按着设计的台阶从下向上分台阶进行。
排弃岩土的自然安息角平均值约为35°,为确保排土场的稳定,设计每个阶段(15m)均以1:
2的坡比排筑,马道平台宽度不小于5.0m,最终排土场的边坡角为23°。
2.1.5排土场容积、服务年限及等级
2.1.5.1排土场容积
(1)排土场的总容积
排土场容积计算表
标高
(m)
面积
(m2)
平均面积
(m2)
高差
(m)
排土场容积
(m3)
累计容积
(m3)
890
0
0
0
0
0
900
2832.5
1416.25
10
14162.5
14162.5
910
3968.78
3400.64
10
34006.4
48168.5
920
5537.6
4753.19
10
47531.9
95700.8
930
8692.0
7114.8
10
71148.0
166848.8
940
11841.75
10266.88
10
10266.88
269517.55
950
5654.5
8748.13
10
87481.3
356998.8
960
7446.93
6550.72
10
65507.2
422505.95
970
11855.
9650.97
10
96509.7
519015.6
980
14054
12954.5
10
129545.0
648560.6
990
19254.5
16654.25
10
166542.5
815103.1
1000
26115.5
22685.00
10
226850
104195.3
1005
27015.2
26565.35
5
132826.75
1174779.85
经计算排土场堆积至1005m标高时的总容积约为117.75万m3。
2.1.5.2服务年限
(1)排土场剩余容积
由于该排土场已经堆放了42万m3,故剩余容积还有75.75万m3。
(2)年排放有效容积
有效容积为V有=V×K/K1
式中:
V有——有效容积万m3;
V——每年剥离岩土实方量100万吨,38.46万m3
K——剥离岩土的松散系数1.5
K1——排土场沉降系数1.17
V有=50.17万m3
(3)排土场服务年限
排土场服务年限按下式计算:
T=V/V有
式中:
T——服务年限,a;
V有——有效容积50.17万m3;
V——排土场容积75.75万m3。
T=75.75/50.17=1.51a。
经计算排土场的总容积为117.75万m3。
剩余容积75.75万m3,还可以满足矿山1.51年的排土要求。
2.1.5.3排场等级
参照《金属矿山排土场设计规范》规定,排土场等级划分如下:
排土场级别划分表
等别
单个排土场总容量(万m3)
堆置高度m)
一
二
三
四
V≥1000
500≤V<1000
100≤V<500
V<100
H≥150
100≤H<150
50≤H<100
H<50
本排土场堆置高度115m,总容积为117.75万m3,参照上表,排土场的级别为二级。
所以主要构筑物按2级建筑标准设置,次要构筑物、临时构筑物按3级设置。
2.1.6排土工艺及设备选择
(1)排土场类型
该排土场按地形属于山谷型,采用皮带——推土机排土,属于多台阶覆盖式排土场。
(2)排土场堆置顺序
排土场采用多台阶覆盖式排土方法,排土作业采用单台阶作业,下台阶排满后再排置上一个台阶,不实行多台阶同时工作。
排土顺序采用从后向前,按着设计的台阶从下向上分台阶进行。
(3)排土作业工艺
依据排土场作业方式,采用皮带—推土机排土工艺。
(4)排土平台宽度
设计排土场采用单台阶排土,废石场堆置阶段的工作平盘宽度主要取决于排弃物的物理力学性质、采用的排弃设备、运输方式等因素,其宽度应达到排岩工作不受影响的基本要求。
根据使用设备,选取平台宽度如下:
A=1.5+2(R+L)+C
式中:
A——推土机平台宽度,m;
R——推土机转弯半径,8m;
L——推土机长度,5.0m;
C——超前堆置宽度,2.0m。
A=1.5+2(8.0+5.0)+2=29.5m。
正常排土场工作平台宽度29.5m,最初在工作平台没有达到宽度时,需要利用推土机协助推土堆置。
(5)排土场边坡角
排土场的边坡角应小于排弃岩土的自然安息角。
本次设计所排弃的岩土主要为采场干选后废弃物。
查表排弃岩土的自然安息角平均值约为35°,为确保排土场的稳定,设计每个阶段(15m)均以1:
2的坡比排筑,马道平台宽度不小于5.0m,最终排土场的边坡角为23°。
(6)排土场最终境界边界处理
在排土场最终边界5m范围内要排弃大块废石,排弃厚度3.0m,块石粒度大于300mm。
(7)推土机型号选择
设计选用ZL-50C型推土机功率大、油耗低,带有废气涡轮增压器,整机采用先进的液力传动、液压操纵技术,结构先进合理,操纵轻便灵活,质量可靠。
(8)推土机生产能力计算
1)推土机堆置岩土时,台班生产能力:
QT=
式中:
QT——推土机台班生产能力,m3/台班;
VB——推土机一个循环堆置的岩土松方量,3m3;
Tc——班工作小时数,8h;
KB——推土机工作时间利用系数,0.75;
tH——推土机一个循环的时间,30s。
QT=3600×3×8×0.75/30=2160m3/台班。
2)推土机在平台上平场的台班效率
Qs=
式中:
Qs——推土机台班生产能力,;
F——推土一个行程平场的面积,75m2;
m——平整面积F需要的行程数,3;
L——一个行程平场的区段长度,25m;
v——推土机运行速度,5m/s;
to——推土机转向时间,20s。
Qs=
=21600m2/台班。
3)推土机数量计算
矿山采用皮带排土,排至的废石按总量的90%要推土机堆置计算需要推土机数量。
推土机数量计算:
NT=
式中:
NT——需用推土机台数,台;
Vs——需要推土机移动的实方量,501.7m3/班(总排土量90%);
Ks——岩土松散系数,1.35;
Kr——设备检修系数,1.20;
Qr——推土机台班效率,2160m3/台班(按堆置时计算)。
NT=501.7×1.35×1.2/2160=0.38台。
根据计算选用1台ZL-50C型推土机完全满足排土要求。
2.1.7洪水计算及排洪能力验算
(1)洪水计算标准
该排土场的级别为二等,根据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》并参照《有色金属矿山排土场设计规范》规定,防洪标准应按25年一遇设计,由于周边环境复杂,故提高洪水计算标准,确定防洪标准为50年一遇。
(2)洪水计算
依据地形图,求得该排土场汇水区内整个汇水面积为为0.93km2,径流长度1.41km,平均坡降千分率319。
依据《承德水文图集》(1989年3月)中的水文数据,计算设计洪峰流量Q24P、洪水总量W24P及洪水总历时T。
1)主要参数选择上
Cv=0.35×1.11=0.39
Kp(2%)=2.05
H24=62
n2=0.65
H=0.828
B=0.52
X=0.015
Y=1.38
洪水历时系数a=8.0
径流深度42mm
2)暴雨强度计算
依据排土场等级及洪水计算标准,并查用《承德水文图集》;
采用公式:
式中:
——暴雨强度(mm/h)
——雨力(mm/h);
——汇流时间(h);
n——暴雨递减系数。
3)洪峰流量的计算
采用合理化公式:
式中:
——设计频率下的洪峰流量(m3/s)
——暴雨强度(mm/h)
——产流历时内的平均渗率(mm/h)
——流域面积(
)
4)汇流历时计算
采用经验公式和查用《承德水文图集》计算。
采用公式:
式中:
——汇流时间(
);
、
——汇流系数;
——河道坡降(‰);
5)洪水总量计算
采用公式:
式中:
——设计频率下的洪水总量(万
);
——流域面积(
);
0.1——单位换算系数;
——设计频率面雨量产生的径流深(
)。
6)洪水历时计算
采用公式:
式中:
——洪水历时过程系数;
——洪水历时(
)
统计以上计算数据,绘制洪水计算成果下表。
洪水计算成果表
项目地点
汇水面积内
频率
P=2%
Qp(m3/s)
26.56
W24p(万m3)
3.9
T(h)
3.26
(3)排洪沟排洪能力计算
排土场南侧排洪沟净断面为2.5m(宽)×1.5m(高),最小坡降为4%。
排洪沟排洪能力验算:
Q=WC
式中:
Q—洪量(m3/s)
W—过水面积(3.0m2)
C—谢才系数(65.49)
R—水力半经(0.55m)
带入相应参数得排洪沟的最小泄流能力q=28.2(m3/s)。
排洪沟的最小排洪能力为28.2m3/s,大于25.56m3/s洪峰量,满足要求。
2.1.8排土场供配电、照明及通讯
2.1.8.1供电电源
排土场用电主要是照明,供电电源已经接入,照明电压采用220V。
2.1.8.2场区照明
设计排土场采用投光灯照明,投光灯安装在灯塔上。
排土场照明及接地、灯塔的防雷及接地,按有关供电规范规定设计。
2.1.8.3场区通讯
根据生产管理需要,排土场值班室设置通讯电话,电话采用有线和无线电话两种。
2.1.9排土场复垦
2.1.9.1排土场复垦要求
(1)复垦类型应因地制宜,宜农则农、宜林则林,条件允许时,应优先考虑为耕地或农用地。
(2)复垦规划宜满足开发复垦耕地与占用耕地动态平衡。
(3)复垦后地形地貌应与当地自然环境和景观相协调,其植被的覆盖率不应低于原有覆盖率。
(4)坚持经济效益、生态效益和社会效益相统一。
2.1.9.2复垦方案
排土场最终平台,复垦场地作为农业用地,经整治后地面平台坡度小于5°,利用自卸汽车运载优良土质进行覆盖,推土机平整,覆土厚度应在1.0m以上。
排土场坡面,复垦后作为林业用地,经整治后地坡度不宜大于25°,25°以内的坡地可用种植草灌木固土封坡,覆土厚度不小于1.0m。
2.1.10投资概算
该矿排土场工程初步设计概算总投资为100.3万元,其中第一部分建设费用投资为59.3万元。
第二部分项目办理费用31万元,第三部分预备费10万元。
2.2工程设计中涉及安全问题的新科研成果、新工艺、新技术、新设备
该排土场采用的方法及工艺为我国内同行业一般水平,是较为成熟的应用型技术,所采用的设备也是国家行业标准产品,现阶段存在新科研成果、新工艺、新技术、新设备由于投资大、基建期长、技术工艺复杂等原因在设计中暂不采用。
2.3影响排土安全的主要因素及防范措施
本着贯彻“安全第一,预防为主、综合治理”的安全生产方针,根据国家及省、市关于安全生产的法律、法规、技术规范标准以及有关矿山生产实践经验,对影响矿山安全的危险、有害因素进行分析评价。
防范措施分别按照生产工序和发生频率高、危害性大的事故类型为单元制定,并特别强调对主要危害因素进行防范。
2.3.1推土机作业危险因素分析及防范措施
推土过程全部由移动式机械设备完成,在作业过程中受作业环境(扬尘、雨天、大风、夜晚等)影响容易发生挂碰、碾压、撞车、翻车等交通事故。
(1)推土机在倾斜工作面上作业时,允许的最大作业坡度应小于其技术性能所能达到的坡度。
(2)推土机作业时,刮板不得超过平台边缘。
推土机距离平台边缘小于5m时,必须低速运行。
禁止推土机后退开向平台边缘。
(3)推土机发动时,严禁人员在机体下面工作,机体近旁不准有人员逗留。
推土机行走时,禁止人员站在推土机上或刮板架上。
发动机运转且刮板抬起时,司机不得离开驾驶室。
(4)推土机的检修、润滑和调整,应在平整的地面上进行。
检查刮板时,应将其放稳在垫板上,并关闭发动机。
禁止人员在提起的刮板上停留或进行检查。
(5)推土时,在排土场边缘严禁推土机沿平行坡顶线方向推土。
(6)排土场作业区内因雾、粉尘、照明等因素使驾驶员视距小于30米或遇暴雨、大雪、大风等恶劣天气时,应停止排土作业。
(7)排土作业区照明必须完好,灯塔与排土挡墙距离15~25米,照明角度必须符合要求,夜间无照明禁止排土。
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