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1、上海梅山矿业有限公司XX矿库安全预评价报告上海梅山矿业有限公司XX矿库安全预评价报告 目 录前 言1第一章 安全预评价依据及评价范围31.1 评价依据31.1.1 法律、法规31.1.2 主要技术标准和规程31.1.3 技术资料41.1.4 其它41.2 评价范围41.3 安全预评价程序5第二章 尾矿库工程概况62.1 建设单位简介62.2 尾矿库工程概况62.2.1生产规模62.2.2选址及气象环境92.3 尾矿库生产工艺11第三章 主要危险、有害因素识别13第四章 评价单元的划分和评价方法选择154.1 评价单元的划分154.2 安全评价方法及其选择15第五章 XX矿库安全评价分析185.
2、1 尾矿库预先危险性分析（PHA法）185.2 尾矿库危险源的鱼刺图法分析255.3 尾矿库设计参数工程类比265.4 尾矿坝坝址、坝型合理性分析评价285.5 尾矿坝稳定性分析评价295.6 尾矿库排洪安全分析评价345.7 尾矿库一旦失事危害性评估38第六章 安全对策措施416.1 可行性研究报告提出的安全对策措施416.1.1 尾矿输送单元的安全对策措施416.1.2 尾矿库生产运营的安全对策措施416.1.3 安全管理单元的安全对策措施436.2 补充安全对策措施43第七章 主要结论和建议477.1主要结论477.2 建 议48附图：一次筑坝方案尾矿库平面图前 言上海梅山矿业有限公司是
3、隶属于上海宝钢集团梅山公司的全资子公司，已有近四十年的开采历史，目前该公司已建成为国内一流的地下矿山。该公司经一期工程、一期延伸工程、二期扩建工程的建设，已达到年产铁矿石400万t，年产铁精矿220万的生产能力。目前在二期扩建工程范围内进行开采，为了公司可持续发展正在进行二期延伸工程建设。按该公司的规划，二期扩建工程还可开采15年以上，二期延伸工程还将稳产18年。而该公司正在使用的梁塘尾矿库，按目前的生产规模至多可使用78年。因此建设新的尾矿库对上海梅山矿业有限公司而言是十分必要的，也是十分紧迫的。为此，上海梅山矿业有限公司委托中冶北方工程技术有限公司进行了XX矿库工程可行性研究，并于同年8月
4、北方工程技术有限公司提交了上海梅山矿业有限公司XX矿库工程可行性研究报告。根据国家发展和改革委员会、国家安全生产监督管理局关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知（发改投资20031346号）精神，落实国家经贸委20号令的有关规定，并根据国家非煤矿山安全评价导则（安监管技装字200393）文件精神，切实保障XX矿库的建设安全和生产安全，上海梅山矿业有限公司委托马鞍山矿山研究院安全评价中心对该尾矿库进行安全预评价。通过对XX矿库相关资料的收集和调查，以XX矿库库址现状、可行性研究报告和相关的国家法律法规为依据，对该尾矿库进行安全预评价，其目的是查找和分析XX矿库目前存在的危险有害因素及危险、
5、危害程度，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益；同时可作为安全生产管理部门实施监督管理、生产单位今后安全生产的依据。我中心评价人员在现场管理人员和技术人员的陪同下，对梅山铁矿XX矿库进行了现场调查、拍照，同时收集了相关的安全技术、安全管理等数据资料，以此作为评价的基础，进而做出符合现场实际的评价报告。第一章 安全预评价依据及评价范围1.1 评价依据1.1.1 法律、法规(1) 中华人民共和国安全生产法 (2) 中华人民共和国矿产资源法 (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) 建设项目(工
6、程)劳动安全卫生监察规定(6) 建设项目(工程)劳动安全卫生预评价管理办法(7) 尾矿库安全管理规定(8) 非煤矿矿山安全生产许可证实施条例1.1.2 主要技术标准和规程(1)金属非金属地下矿山安全规程（GB 16424-1996）(2)金属非金属露天矿山安全规程(GB16423-1996)(3)选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）(4)工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002)(5)建筑设计防火规范(GBJ16-87；2001年修订版)(6)矿山电力设计规范(GB50070-94)(7)生产过程安全卫生要求总则(GB12801-91)(8)工业企业总平面设计规范(GB50187-93)(
7、9)建筑物防雷设计规范(GB50057-94)(10)建筑物抗震设计规范(GB50011-2001)(11)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-1992)(12)(13)重大危险源辩识(GB18218-2000)(14)供配电系统设计规范(GB50052-95)(15)电气设备安全设计导则(GB4064-83)(16)企业职工伤亡事故分类标准(GB6441-1986)(17)生产过程危险和有害因素分类与代码(GB/T13861-1992)(18)安全评价通则(19)非煤矿山安全评价导则(20)安全预评价导则1.1.3 技术资料(1)上海梅山矿业有限公司XX矿库工程可行性研究(2
8、)采矿手册第六卷，冶金工业出版社1991年11月(3)安全评价（第三版），煤炭工业出版社(4)矿山安全性评价与安全事故的预防及处理实务全书 (5)矿山特种作业人员安全操作资格考核规定(6)上海梅山矿业公司提供的有关资料。1.1.4 其它 （1）安全评价合同书1.2 评价范围根据评价合同书的要求， 本次评价范围为上海梅山矿业有限公司XX矿库。1.3 安全预评价程序根据国家安全生产监督管理局下发的非煤矿山安全评价导则，本次安全评价依照图1-1程序进行。图11 安全评价程序第二章 尾矿库工程概况2.1 建设单位简介上海梅山矿业有限公司是隶属于上海宝钢集团梅山公司的全资子公司，是我国特大型地下开采的冶
9、金矿山。该公司经一期工程，一期延伸工程，二期扩建工程的建设，已达到年产400万吨铁矿石的生产规模。为了公司可持续发展，目前正在进行二期延伸工程建设。建成后可保证铁矿石稳产18年。该公司一期工程建设使用了山口村尾矿库，该库已于1996年闭库并已复垦。二期扩建工程利用了原南京市吉山铁矿的梁塘尾矿库，经过改扩建，于1999年投入使用。上海梅山矿业有限公司选矿厂2004年年尾矿排出量815966t，现在选厂的尾矿均排入梁塘尾矿库。该尾矿库达到最终设计标高85m时，总库容为1050万m3。1997年12月起至2004年末，选矿厂排入梁塘尾矿库的尾矿为446.4万m3,尚余库容603.6万m3，按2004
10、年排出尾矿量81.6万t计，梁塘尾矿库还可服务8年左右。为了满足矿山未来生产的需要，2005年梅山矿业有限公司委托中冶北方工程技术有限公司进行了XX矿库工程可行性研究，并于同年8月北方工程技术有限公司提交了上海梅山矿业有限公司XX矿库工程可行性研究报告。2.2 尾矿库工程概况2.2.1生产规模上海梅山矿业有限公司目前已建成为国内一流的地下矿山，该公司经一期工程、一期延伸工程、二期扩建工程的建设，生产能力已达到年产铁矿石400万t，年产铁精矿220万t。公司为了达到稳产的目标，保持企业可持续发展，配合正在进行二期延伸工程建设，拟在南京市江宁区丹阳镇山景村的山区里建设XX矿库。XX矿库采用一次设计
11、，分期占地的方式，达到最终设计标高时，占地面积为1350亩。尾矿库设计初期坝标高为112.5m，坝高26.5m，最终设计标高为190.0m，坝体总高104m。总库容3040万m3，以年排出尾矿量64.7万m3计算，可服务42年。尾矿库参数汇总于表2-1。表2-1 尾矿库参数一览表序号名称内容备注1初期坝坝型透水废石坝2初期坝坝高26.5m3初期坝内外坡比1:21:24最终坝高104m5后期坝类型废石筑坝6后期坝内外坡比1:1.75/1:1.757汇水面积(km2)0.998尾矿库等别29总库容（万m3）3040尾矿库运行期间，随着库容增加，坝体加高，库的等别也随之变化。XX矿库等别从最初的四等
12、库，变为最终的二等库(具体见表2-2)。表2-2 XX矿库运行期间库等别表 标高（m）库容（万m3）坝高（m）设计采用等别112.510226.5四146.080160.0三186.02273100.0二XX矿库的坝高程面积变化曲线、高程库容变化曲线见图2-1。图 2-1 XX矿库库容特性曲线图尾矿库排水系统由5座窗口式溢水塔和排水管道组成。窗口式溢水塔高度分别为11m、11m、21m、26m、25m。排水管采用圆形，直径采用1.5m、0.8m，总长为1192m。尾矿输送距离约为40公里，设计尾矿输送量为110万t/a（210m3/h）,尾矿浓度50%，采用一段泵输送尾矿矿浆（浓度50%），由
13、选矿厂总砂泵站直接送到XX矿库坝上。选用进口210/15.0的隔膜泵一台，泵的输送流量为210 m3/h，压力为15.0Mpa。管道为D24514无缝钢管二条，一条工作，一条备用。若干年后，随着采矿和选矿规模的变化，或尾矿量的增加，尾矿量将超过110万t/a，届时增加输送泵和输送管线。2.2.2选址及气象环境上海梅山矿业有限公司XX矿库位于江苏省南京市江宁区丹阳镇山景村，距上海梅山矿业有限公司选矿厂约38公里，库区有简易乡村沙石路与外部公路相通，交通比较方便。库区交通位置图见图2-2。图2-2 XX矿库库区交通位置图该尾矿库坐落于山景村境内的鸡笼山山脚下，周围有几个较高的山包，其中有土山头、鸡
14、笼山、老虎头山、龙山等，最高者为标高285m的鸡笼山。地貌为三面高山环抱，沟底平缓，沟口窄小，库区周围标高多在200m左右，最低标高80m左右，为一典型的山谷型尾矿库（见照片2-1）。照片2-1 XX矿库坝址（局部）库区所在地区地震基本烈度为7度。库区位于长江以南，在气候区划分上，属北亚热带湿润气候。处于西风环流控制之下，季风显著，四季分明。冬季多偏北风，天气晴朗、寒冷、干燥；夏季多东南风，天气炎热、雨量充沛；春季多东北东风；秋季渐受北方冷空气团控制，天气干燥凉爽。该地区年平均气温15.4，最高43,最低-14。年平均相对湿度76, 年平均风速2.6米/秒。年均降水量1031.3毫米,一月最大
15、降水量781.7毫米, 一日最大降水量179.3毫米, 十分钟最大降水量28.1毫米，其中春，夏季下雨较为集中，夏季（6至8月）的降雨量为443.2毫米，占年降雨量的45。2.3 尾矿库生产工艺尾矿库生产包括修筑初期坝、尾矿输送、子坝堆筑、尾矿排放、尾矿库水位控制、水压和位移监测等工艺。尾矿库运营流程见图2-3。图2-3 尾矿库运营流程第三章 主要危险、有害因素识别根据尾矿库的设计和运营规划，大中型尾矿库的危险、有害因素一般主要有：（1）软弱基础、坝体内软弱夹层如果尾矿坝基础存在软弱层或坝体内存在软弱夹层，将会产生对尾矿坝稳定性不利因素。（2）尾矿库库址尾矿库库址的选择应多方案论证比较，库区不
16、宜位于工矿企业、大型水源地、大居民区、名胜古迹的上游，以免尾矿库发生事故时，造成重大的生命财产的损失。（3）尾矿筑坝材料及筑坝工艺筑坝材料选择和筑坝工艺、反滤层铺设、坝体护坡等不符合设计和相关规范、规程要求，对尾矿坝稳定不利等等。（4）渗漏情况尾矿坝没有按设计和规范要求施工，将导致坝体渗水，造成坝前沼泽化、管涌，甚至会导致尾矿库溃坝的危险。（5）排洪系统排洪(水)设施不符合设计和相关规范、规程要求,例如丼基处理、井体浇筑、管基开挖、浇筑，管道铺设等等。排洪(水)设施不完善或系统失效，将造成漫坝和溃坝的严重事故。（6）尾矿输送系统尾矿输送系统包括尾矿输送管路、尾矿排放口等，输送系统失效或出现故障
17、，不仅影响正常生产，出现堵管、爆管、尾矿倒流等生产事故和伤人事故，而且会影响到尾矿的均匀放矿和调整干滩长度的能力，降低了调洪能力，进而影响到整个坝体的稳定。（7）坝体结构要素，尾矿排放工艺尾砂坝的设计参数、堆筑工艺是否符合规范和安全管理要求，直接关系到尾矿坝的稳定性，也是导致坝体垮塌主要原因。（8）供电照明动力系统对于靠动力输送尾矿的尾矿库，如高低压电器设备运行欠佳，易产生安全事故；供电系统可靠性如何将直接影响尾矿输送系统的安全；夜间照明不好，危险不能及时发现，也可能造成严重事故。（9）矿山安全管理系统尾矿库安全与领导的重视程度及相关人员的工作态度有很大关系，如领导不重视，疏于管理；相关工作人
18、员工作麻痹大意，都可能导致尾矿库严重事故。第四章 评价单元的划分和评价方法选择4.1 评价单元的划分一个作为评价对象的建设项目或者系统，一般是由相对独立、互相联系的若干部分组成。以系统作为评价对象时，按一定原则将系统划分为不同的单元进行评价。划分评价单元是为评价目标和评价方法服务的，要便于评价工作的进行，有利于提高评价工作的准确性。根据前面对尾矿库危险、有害因素的辨析，按照尾矿库作业流程将该系统分为尾矿输送单元、尾矿库建设运营单元和尾矿库安全管理单元三个单元。4.2 安全评价方法及其选择通过对XX矿库现有资料的分析和实地考察，结合本次安全预评价要求，运用相应的评价方法对该库进行系统的安全预评价
19、，预测事故触发的原因，系统地了解危险状况信息。 选择安全评价办法应遵循充分性、适应性、系统性、针对性和合理性的原则，根据该尾矿库目前的实际特点，本次安全预评价中采用了预先危险性分析法、鱼刺图法和工程类比法等三种方法对尾矿库安全进行危险分析和安全评价。(1) 预先危险性分析法预先危险性分析法（Preliminary Hazard Analysis），简称PHA法，主要用于项目在开发初期阶段和项目实施阶段分析有关危险因素失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的后果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中存在的潜在危险，确定其危险等级。其主要功能： 大体识别与系统有关的主要危险； 鉴别产生危险的原
20、因； 估计事故出现对系统产生的影响； 判定已识别的危险性等级，并提出消除或控制危险性的措施。在本次评价中，我们首先对尾矿库建设和运营管理中可能存在的有害、危害因素进行分类，并对导致各种危害危险的触发条件进行了详细的分析，对照类似尾矿库的有关经验确定出该种危害要素所造成的危害进行了等级划分，作为尾矿库今后在生产中的重点管理对象。 (2) 鱼刺图分析法鱼刺图分析是安全系统工程的重要分析方法之一，属因果分析法。因其形状像鱼骨或鱼刺，故称为鱼刺图法。图中将事故结果列在右边，再用一条带箭头的干线指出事故结果。事故的主要原因直接指向干线，相关的次要原因则在主要原因的两旁。对于尾矿库安全工程，其最重大的安全
21、事故便是尾矿库垮坝，本次安全预评价将利用鱼刺图法分析尾矿库垮坝的各种原因，用于对尾矿库危险因素的预测和分析。针对该选矿厂尾矿库的工程特点，我们分析了导致尾矿库垮坝的基本原因，从而确定主要原因，以便在今后的生产中进行重点防范。 (3)工程类比法对于尾矿库结构设计可采用数值计算法或工程类比法。由于数值计算法需要相应的试验参数，而目前这方面的工作还未进行，积累的资料不足以进行数值分析。因此对尾矿库结构设计安全评价采用工程类比法。工程类比法是依据大量的工程实例以及专家和工程技术人员积累的工程经验，以及已经掌握的工程地质水文地质资料和其它相关的技术数据，利用相近或类似的工程实例与拟建的尾矿库的设计参数进
22、行对比，从而对其安全性作出初步评价。第五章 XX矿库安全评价分析根据国家相关安全法律、法规、规程和国家安全生产监督管理局的非煤矿山安全评价导则精神，针对中冶北方工程有限公司提供的上海梅山矿业有限公司XX矿库工程可行性研究报告，结合XX矿库的场地情况，本次安全预评价采用了预先危险性分析法、鱼刺图法分析法、工程类比法对该尾矿库进行分析、评价，具体评价如下：5.1 尾矿库预先危险性分析（PHA法）本次评价按管理尾矿库的流程特点将尾矿库划分为3个评价单元，即尾矿输送单元、尾矿库建设运营单元和尾矿库安全管理单元等三个单元，在这三个单元中，根据各单元的特点又划分成不同的次级单元。应用预先危险性评价方法对X
23、X矿库的有关危险、有害因素失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的后果，作宏观的分析，并确定其危险等级。本次评价中，我们首先对本尾矿库系统中的有害、危险因素进行分类，并对导致各危险、有害因素的触发条件进行了详细的分析，同时对各种触发条件下的事故模式进行预测，并对照类似矿山的有关数据，确定出该种危险、其目的是辨识系统中存在的潜在危险，确定其危险等级。PHA法的评价结果不代表实际安全状况。把评价结果中的危险等级高的危险、有害因素，作为XX矿库在今后生产中加以重点防范的对象PHA法在分析系统危险时，为了衡量危险性的大小及其对系统破坏性的影响程度，可以将各类危险性划分为四个等级，见表5-1。表5-
24、1 危险等级分类表级别危险等级可能导致的后果安全的不会造成人员伤亡及系统破坏临界的处于事故的边缘状态，暂时还不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低性能，但应予排除或采取控制措施危险的会造成人员伤亡和系统破坏，要立即采取防范对策措施灾难性的造成人员重大伤亡及系统严惩破坏的灾难性事故，必须予以果断排除并进行重点防范根据矿山尾矿库的结构特点、工艺特点及PHA法的原理，我们按照评价单元的划分，列出了尾矿库18条危险因素及危害后果，结合危险性等级划分，列出尾矿库的危险源、触发原因及危险等级（表5-2），作为评价基础。表5-2 预先危险性分析表评价单元序号危险、有害因素可能产生的后果触发原因危险等级措施尾矿输
25、送单元1泵站设计及运行是否良好不能保证矿浆稳定无漏损送至尾矿库能力不匹配，检修不及时 按规范设计，加强人员培训，制定规章制度，严格管理2没有足够的事故池及备用泵不足以应付突发事故事故池容积太小或没及时清理，备用泵不足按设计要求设置事故池及备用泵3尾矿输送线路和设施的设计不合理不能满足矿浆输送的实际需要能力不匹配，线路不合理，破管，漏浆，漏矿按规范要求进行合理的设计4不按规程要求对尾矿输送线路加强监测、管理与维护易发生破管、喷浆和漏矿事故，影响矿浆安全输送管理不到位，破管，喷浆，漏矿按规范要求加强尾矿输送线路监测、管理与维护尾矿库建设运营单元5尾矿坝工程地质、水文地质及气象资料不满足设计规范要求
26、不足以保证尾矿库建成并安全运行不符合岩土工程勘察规范按规范要求收集工程地质、水文地质及气象资料满足设计要求6尾矿库库址选择不得当易引起粉尘污染、水源污染。垮坝或其他事故汇水面积过大，工程、水文地质条件不利，居民区旅游区及其他不宜建库之处按规范要求进行多方案技术经济比较，选择合理的尾矿库库址7尾矿坝的最小安全超高与最小滩长不符合规范要求不能保证足够的调洪能力尾矿排放不合理，存水过多严格按有关规定控制最小安全超高与最小滩长8尾矿坝抗滑稳定最小安全系数不满足规范要求易引起溃坝事故的发生尾矿坝设计、施工不按规程进行，浸润线太高，日常维护管理不当按规范要求筑坝，加强观测，考虑各种载荷组合，进行稳定性计算
27、与分析9是否进行渗流计算及渗流控制避免引起坝体、坝基发生渗透变形以及由渗透压力影响坝体的稳定没进行相应的计算或计算有误按规范要求进行必要的渗流计算，加强对渗流系统的观测和维护10尾矿库的防洪标准及防洪排水设施不符合规范要求易引起坝面沼泽化、管涌、冲沟、冲刷坝肩，危及尾矿库的安全相关计算有误，防排水构筑物设置不当，日常维护不力按规范要求进行水文及调洪计算，设置防排水构筑物，加强对防排水系统的观测和维护11尾矿排放与筑坝不符合设计要求易引起渗流不畅，排水不畅，子坝跨塌，危及整个尾矿库的安全库后放矿，独头放矿，不按设计要求筑坝按规定放矿与筑坝，建立健全规章制度，专人负责12是否按规程对尾矿库及尾矿设
28、施进行检查与监测不利于及早发现问题，影响尾矿库的安全生产坝体位移、沉降、固结、浸润线，尾矿排放，防排水系统等关键项目及部位的检查与检测不符要求定期或不定期对尾矿库的筑坝现状及工艺、排洪、汇水等项目进行检查，并且对关键部位进行监测，以确保尾矿库安全运行13不按规定控制尾矿库水位不利于尾矿库调洪及尾矿坝体安全存水过多，以调洪高度代替安全超高，管理不到位按规范和设计要求，严格控制尾矿库最小安全超高及各项防洪措施14抗震标准不符合规范要求引起滑坡,破坏尾矿设施不符合尾矿设施设计规范或设计要求按设计规范和设计要求执行15尾矿回水系统不符合设计或生产要求不利于尾矿库水量调节,保持水量平衡水量平衡计算有误，
29、回水泵站、回水池能力不足，取水点不当按计要求设置回水系统，满足水量平衡及澄清距离的要求安全管理单元16不按要求编制和落实尾矿库安全生产的各项规章制度无法从制度上保证尾矿库安全运营没认识到各项规章制度对安全生产的重要性按要求编制和落实尾矿库安全生产的各项规章制度17不按要求编制并组织落实各种灾害应急预案不利于尾矿库抢险和工程救护，并且有可能扩大灾害损失有麻痹、轻视和侥幸心理按要求编制并组织落实各种灾害应急预案18不按要求组织尾矿库安全管理人员的培训无法保证各项措施的真正落实人员不落实，思想不重视按要求组织尾矿库安全管理人员的培训通过上面的预先危险性分析，对照XX矿库的现有资料和可研报告，XX矿库
30、的尾矿坝工程地质、水文地质及气象资料、尾矿坝的最小安全超高与最小滩长、尾矿坝抗滑稳定、尾矿库的防洪标准及防洪排水设施、尾矿排放与筑坝的方面应重点控制，这些因素是控制XX矿库的安全生产的主要因素，一旦失控时可能会造成系统损坏或降低其性能，甚至会造成人员生命财产的损失，应予排除或采取控制措施。5.2 尾矿库危险源的鱼刺图法分析尾矿库运营管理单元是尾矿库安全生产最关键的单元，该单元中最严重的安全事故是尾矿坝垮坝，鱼刺图分析法着重于分析尾矿库溃坝的主要原因，并且对其进行预测和分析，以起到警示作用。形成尾矿库溃坝的主要原因有设计因素、水的因素、管理因素地质因素和其它因素五大类，其鱼刺图分析见图5-1。图
31、5-1 尾矿库危险源的鱼刺图分析分析该尾矿库现有的基础资料和现场实地察看，结合鱼刺图分析的五大因及各类别次级因素，可以看出XX矿库目前最大的安全隐患是尾矿库地质资料欠缺。这将给尾矿库的设计、建设和运营带来安全隐患。5.3 尾矿库设计参数工程类比由上海梅山矿业有限公司XX矿库工程可行性研究报告，XX矿库最终占地面积1350亩，其设计参数为：初期坝坝型 ：透水废石坝初期坝坝高 ：26.5m初期坝内外坡比 ：1:21:2 后期坝坝高 ：77.5m后期坝内外坡比 ：1:1.75/1:1.75汇水面积(km2) ：0.99尾矿库等别 ：2根据资料龙王池尾矿库采用的是废石筑坝，初期坝高68m，初期坝内外坡
32、比均为1:1.7和1:2，后期坝内外坡比同样是1:1.7和1:2。由于废石筑坝的资料较少，用表5-3列出了我国部分矿山排土场结构参数，用工程类比法与XX矿库的设计参数进行类比。表5-3 我国部分露天矿排土场参数矿 山岩 性基底坡度（）台阶数（个）堆置高度(m)边坡角()台阶高总高度台阶坡角总坡度眼前山铁矿千枚岩、混合岩152532025783424.5齐大山铁矿石英片岩、千枚岩、混合岩314305038432535大孤山铁矿石英片岩、千枚岩、混合岩503152567353732东鞍山铁矿千枚岩、混合岩3203445503633甘井子石灰石矿闪长岩、石英岩30551122020303830大冶铁
33、矿石灰岩、大理岩407011035422835水厂铁矿片麻岩、花岗岩1530230401153640由表5-3可以看出，排土场总体边坡角一般在3035，XX矿库采用废石筑坝，分期实施。初期坝内外坡比1：2，后期废石坝内外坡比1：1.75（相当于29.74），总坝高104米，废石坝外坡坡度较陡，而且排土场基本不会出现长时间高水位的状态。因此，后期废石坝稳定性的可靠程度不够。5.4 尾矿坝坝址、坝型合理性分析评价该尾矿库选址在南京市江宁区丹阳镇山景村以北的山沟内。山沟俯视呈“椭圆”形，三面高山环抱，山体标高由80m至200m，高差达120m，沟内分布两条较长的岔沟，沟底平缓，沟底平均纵坡7%。山沟
34、的周边山体坡度较陡，沟口窄小，两岸山坡陡峭，用初期坝拦截，所形成近似于“碗状”库容，周边没有大型的居民住宅区和工矿企业，选作储存尾矿的尾矿库较为适宜。根据可行性研究报告，该尾矿库筑坝方式采用废石一次筑坝分期实施的方案。设计初期滤水堆石坝高度26.5m。符合规范要求的初期坝坝高应满足储存选矿厂半年以上的尾矿量的要求。初期坝坝顶宽取4m，内外坡比均为为1:2，后期废石筑坝内外坡比均为1:1.75（见图5-2）。初期坝内坡面铺设加筋土工布反滤层，反滤层外铺河卵石保护层。图5-2 尾矿坝示意图梅山矿业公司选矿厂排出的矿浆平均浓度15%，经高效浓缩池浓缩后，尾矿浓度提高到50%。浓度50%的尾矿，仍然使
35、用坝上分散放矿的方法进行尾矿的水力充填堆坝，尚无生产的工程实例，需要通过高浓度尾矿筑坝实验，得出高浓度尾矿筑坝的方法和所采取的生产与工程措施。根据综合尾矿粒度组成得出：dp=0.052mmd+0.074mm占16.84%d0.0335mm占67.72%说明了用以尾矿筑坝的粗粒级尾矿较少，而细粒级尾矿含量大，颗粒级配比例不良，作为筑坝材料可能会给坝体的稳定造成极为不利的影响。因此，在不具备尾矿筑坝的条件下采用废石一次筑坝分期实施是合理的。下一步设计中应注意，废石堆筑方式应分层堆筑、分层碾压，尾矿坝外坡每隔一定高度应留有一定宽度的马道，不应出现一坡到顶的情况。5.5 尾矿坝稳定性分析评价该尾矿坝采
36、用废石一次筑坝分期实施，物理力学指标根据排土场和工程经验取值；尾矿物理力学参数参照老尾矿库取值；尾矿库基础根据该地区揭露的岩层综合取值。见表5-4。表54 稳定性计算物理力学参数一览表 岩 土 名 称天然容重饱和容重采 用 强 度 指 标r( KN/m3 )rb( KN/m3) C( Kpa) ( 度)尾矿1922028坝体21.523035尾矿库基础22.23028根据选矿厂尾矿设施设计规范的规定，本次尾矿坝稳定性计算考虑的荷载有：A、坝体自重。B、正常水位的渗透压力。C、坝体及坝基中的空隙水压力（超静孔隙水压力）。D、最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力。E、地震荷载。按地震烈度七度，地震影
37、响系数0.025考虑。根据尾矿库运行的工况，其荷载组合见表55。表55 荷载组合表 荷 载 组 合ABCDE正常运行总应力法有效应力法洪水运行总应力法有效应力法特殊运行总应力法有效应力法本次采用瑞典圆弧法计算尾矿坝的稳定性，采用有效应力法，考虑孔隙水压力，采用有效强度指标对坝体进行稳定分析。其计算公式为：式中：Fs安全系数；Cii第i土条滑面上的有效凝聚力和有效内磨擦角；Ui作用于第i土条底面中点处的孔隙水压力，其计算可采用此条块中点到浸润线的水柱高度代替；Li第i土条底面弧长；ai第i土条底面中心的法线（过圆心）与过圆心的铅直线间的夹角；Wi第i土条的重量。稳定性计算结果见表5-6和图5-3
38、图5-8。表5-6 尾矿坝稳定性计算结果表工程名称剖面编号工 况安全系数计算结果评定初期坝A- A正常运行1.532符合规范洪水运行1.133符合规范特殊运行1.032符合规范后期坝A- A正常运行1.305符合规范洪水运行1.051不符合规范特殊运行0.974不符合规范图5-3 初期坝正常运行工况计算滑弧示意图图5-4 初期坝洪水运行工况计算滑弧示意图图5-5 初期坝特殊运行工况计算滑弧示意图图5-6 废石坝正常运行工况计算滑弧示意图图5-7 废石坝洪水运行工况计算滑弧示意图图5-8 废石坝特殊运行工况计算滑弧示意图从表5-7可以看出，大部分工况下尾矿坝的稳定性可以满足要求。但是尾矿库运行到
39、后期，在洪水和特殊的运行工况下稳定性不能满足规范要求。在下一步的设计中，应适当放缓外坡坡角，或者根据尾矿坝专门勘察结果和筑坝材料力学参数确定后对后期废石坝各种工况下的稳定性进行复核计算。通过慎重的稳定性计算，提出安全、合理的后期废石坝的外坡比。需要说明的是本次稳定性计算的各种岩土物理力学指标是基于工程经验判断选取的，计算结果仅供参考。5.6 尾矿库排洪安全分析评价5.6.1 排洪设计方案概况采用废石一次筑坝方案时，排水系统由5座窗口式溢水塔和排水管道组成。窗口式溢水塔高度分别为11m、11m、21m、26m、25m。排水管采用圆形，直径采用1.5m、0.8m，总长为1192m。5.6.2 排洪
40、安全评价分析XX矿库设计采用的尾矿库防洪标准依据尾矿库使用期间的相应等别按规范规定的防洪标准确定，可行性研究报告中尾矿库设计采用的防洪标准见表5-7。表5-7 XX矿库废石筑坝防洪标准 标高（m）使用时间（年）坝高（m）库容(万m3)等别规范规定的防洪标准(年)设计采用防洪标准（年）112.51.026.5102四305050130.04.5744.0369四100200100146.09.960.0801三200500200190.042.28104.03040二5001000500由表5-7可以看出，防洪标准的选择基本是合理的。另外需增加坝高为100m时防洪标准500年一遇；坝高60m10
41、0m运行后期防洪标准应有所调整。1、洪水计算根据江苏省暴雨洪水图集（1984）有关计算参数如下：a、多年平均最大24小时降雨量H24=110mm；b、24小时暴雨变差系数Cv=0.55及Cs=3.5Cv；c、暴雨衰减指数n(0.550.8)；d、汇水面积F=0.99km2；e、主河道坡降J=7.1%；f、主河道长度L=1.057km。 采用水电部科学院的推理公式计算各指定频率p的洪峰流量。全面汇流条件下，即tc时部分汇流条件下，即tc时洪水总量计算公式采用以上式中：p离均系数，；p 指定频率，；H24p指定频率最大24小时降雨量mm；Sp 雨力，mm；tc 产流历时，h； 产流历时内的平均损失
42、率，mm/h； 降雨历时的径流系数；0当=1时流域的汇流时间，h； 流域内的汇流时间，h；J 主河道坡降；L 主河道长度，km；F 汇水面积，km2；h24 年24小时径流深，mm；24 24h降雨历时的径流系数。洪水计算结果见表5-8。表5-8 洪水计算结果等 级设计洪水频率（%）最大24h降雨量H24p（mm）洪峰流量Qm（m3/s）洪水总量Wt（万m3）四2283.828.02523.657四1325.631.82827.818三0.5367.434.95632.153二0.2421.341.21537.7462、调洪演算调洪演算采用任意时段的水量平衡公式为：式中：Q1、Q2时段始、终尾矿库的来洪量；q1、q2时段始、终尾矿库的泄洪量；V1、V2时段始、终尾矿库的蓄洪量。计算结果见表5-9。表5-9 调洪演算结果堆积标高（m）等 级频率 p（%）正常水位(m)最高洪水位(m)安全超高(m)调洪库容Vt（万m3）最大泄流量q（m3/s）112.5四2109.
