【正文】 岸坡的巖石為片麻狀花崗巖，圍巖情況較好；有利于修建排洪系統(tǒng)和岸坡的穩(wěn)定性；* 選廠位于方沙溝的溝腦、與尾礦庫僅隔一道山梁，且選廠至溝腦的高差較小，20 / 110跨過溝腦便可采用自流排礦的輸送方式輸送尾礦，運(yùn)行中的輸送成本相對較低；* 庫區(qū)尾礦覆蓋范圍的下部沒有具有開采價值的礦床；* 兩岸的山體雄厚，沒有大的地質(zhì)構(gòu)造，不存在尾礦向臨溝的泄漏問題；* 庫區(qū)范圍內(nèi)沒有住戶，不用進(jìn)行大量的移民搬遷。2）方沙溝的缺點* 方沙溝溝道整體較為狹窄，相同的壩高形成的庫容量相對較小，降低了投資效益；* 溝底覆蓋層的厚薄不均，有的地段較厚，修建泄水塔時的開挖、回填量可能較大；* 初期壩上游壩腳處的左側(cè)有一小型的滑坡，雖然該滑坡體的方量不大，但是可能對初期壩上游反濾層的實施帶來一定的困難；施工及運(yùn)行中必須引起高度重視。3）庫址的確定洋縣鵬鑫礦業(yè)有限公司選廠已經(jīng)建成、該尾礦庫為續(xù)建工程。通過對周邊的實地考察，選廠及礦山周圍沒有更為合適的溝道可以利用，經(jīng)過與建設(shè)單位的充分協(xié)商、研究，最終將庫址選擇在方沙溝溝道內(nèi)。 尾礦庫的布置（1） 、初期壩為了充分利用方沙溝的地形資源，同時考慮到溝道底坡坡度的大小，以及壩下游設(shè)置消能、截滲、回水等設(shè)施的需求，將初期壩布置在溝口以內(nèi)、溝谷由寬變窄的地段；以便減小初期壩的堆筑工程量。（2） 、后期堆積壩后期堆積壩位于初期壩以上，從初期壩壩頂開始，按照 1： 的邊坡、高差每隔 設(shè)置一級 寬的馬道向上游堆筑。尾礦最終壩頂高程 ；壩頂寬度 ，由于右壩肩存在一沖溝，為了避免沖溝坡面洪水對壩頂產(chǎn)生沖刷，因此對右岸的壩頂寬度局部加寬。（3） 、主排洪系統(tǒng)考慮到方沙溝尾礦壩的高度達(dá)到 ，且溝道的轉(zhuǎn)彎較多；布置排洪涵洞方案21 / 110不僅水流條件不好，而且涵洞的結(jié)構(gòu)安全也難于保證；或者大幅度地提高工程的造價。根據(jù)方沙溝兩岸山體的巖性為片麻狀花崗巖、地質(zhì)條件好，山勢高、厚度大，以及最終壩體的高度接近百米的情況，其主排洪設(shè)施選擇排洪隧洞的方案。方沙溝尾礦庫庫區(qū)利用段呈現(xiàn)向左彎曲的趨勢，且?guī)煳泊嬖谟凶?、右兩條支溝；為了使得排洪隧洞的長度盡量減小，同時考慮到排洪隧洞的水流流態(tài)，利用庫尾左側(cè)的支溝，將隧洞的進(jìn)口布置在該支溝內(nèi)，以便將排洪隧洞的軸線盡量布置成直線，優(yōu)化洞內(nèi)的水流條件。鑒于上述情況，設(shè)計將排洪主隧洞安排在左岸的山體內(nèi)，溝道內(nèi)分別布置一號、二號泄水塔和相應(yīng)的支隧洞；三號泄水塔直接布置在左支溝、排洪主隧洞的進(jìn)口端。不僅減少了主、支隧洞的數(shù)量和長度，也得到了排洪隧洞軸線為直線的布置方案。（4） 、截滲、溢流壩根據(jù)方沙溝的地形資料，尾礦庫控制的匯水面積為 、溝道比降為%，下泄的洪水流量大、流速急，動能較大，必須進(jìn)行消能處理；以保護(hù)下游溝道免受沖刷破壞。按照保護(hù)下游水質(zhì)、防止尾礦下泄污染、保護(hù)環(huán)境的目的出發(fā)，在尾礦壩的下游設(shè)置截滲、回水設(shè)施是非常必要的；將透過壩體、壩基以及繞壩滲漏的滲瀝液再一次進(jìn)行攔蓄、收集，然后送回選廠重復(fù)使用或者經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)排放。本著“一物多用”的原則，在尾礦庫的下游布置溢流式的截滲壩，平時起到截滲、回水池的作用；行洪時局部涌高水位，形成消力塘的作用。（5） 、兩岸截排洪溝及馬道排水溝為了防止兩岸山坡形成的坡面洪水沖刷尾礦壩壩坡，在尾礦壩外邊坡與兩岸岸坡的交界處設(shè)置截排洪溝，以保護(hù)尾礦壩的安全。在初期壩及后期堆積壩的各級馬道上布置排水溝，攔截壩體的滲水及降雨在外邊坡上形成的水流，同樣達(dá)到保護(hù)尾礦壩外邊坡的穩(wěn)定與安全。（6） 、排滲設(shè)施考慮到方沙溝尾礦庫的堆積高度較高，為了盡量降低壩體浸潤線的高度，在壩底沿溝道布置排滲盲溝，促使?jié)B瀝液垂直滲流。與此同時，在初期壩頂及各級馬道高程層面布置壩體排滲管，以降低靠近外邊坡22 / 110處壩體浸潤線的高度，以利于壩坡的抗滑穩(wěn)定性。 尾礦庫主要設(shè)施的運(yùn)行方式（1）尾礦堆存方式按照地質(zhì)勘探的結(jié)果和《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 （GB 183062022）的劃分，方沙溝尾礦庫庫址區(qū)的地震設(shè)防烈度為 Ⅵ度。按照《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》 AQ 20222022 和《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》ZBJ 190 的規(guī)定，考慮到投礦成本及我省尾礦庫的管理經(jīng)驗等因素，方沙溝尾礦庫的運(yùn)行方式選擇為均勻放礦、上游式尾礦筑壩的方法堆存尾礦。（2）尾礦壩* 初期壩考慮到當(dāng)?shù)氐膸r石儲量大、抗壓強(qiáng)度高、軟化系數(shù)一般均大于 ，設(shè)計初期壩采用碾壓透水堆石壩。其良好的透水性能可以有效地降低堆積壩體內(nèi)的浸潤線高度，有利于壩坡的穩(wěn)定與安全。作為尾礦壩的基本支撐構(gòu)筑物，在尾礦庫投入運(yùn)用之前，應(yīng)按照法定程序、委托具有相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)施工、監(jiān)理隊伍一次建成，經(jīng)竣工驗收合格后、尾礦庫方可投礦運(yùn)用。* 后期堆積壩后期堆積壩利用脫水、固結(jié)的尾礦砂、由人工修建子壩，尾礦漿沖填筑壩。后期堆積壩是在尾礦庫的運(yùn)用過程中逐步形成的，由建設(shè)單位在運(yùn)行中逐步實施。但是必須嚴(yán)格按照設(shè)計的投礦規(guī)模、運(yùn)行方式、堆積外邊坡的形式及布設(shè)相應(yīng)的排滲措施進(jìn)行堆筑。在各級子壩的修筑中，應(yīng)特別注意兩岸岸坡強(qiáng)透水層、有機(jī)質(zhì)層的清除，以免跑渾、漏砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。（3）排洪系統(tǒng)排洪系統(tǒng)包括庫區(qū)泄水塔、排洪主支隧洞以及兩岸截排洪溝等設(shè)施。其中：* 庫區(qū)泄水塔庫區(qū)泄水塔必須由專業(yè)的施工、監(jiān)理隊伍承建，并預(yù)制塔身的蓋板；在尾礦庫運(yùn)23 / 110行過程中，由運(yùn)行單位隨著灘面的升高、逐步進(jìn)行封蓋。當(dāng)二號泄水塔啟用以后，及時封堵一號排洪支隧洞；當(dāng)三號泄水塔啟用以后，及時封堵二號排洪支隧洞；三號泄水塔不封堵，為永久的泄水建筑物。溝道的洪水自最低進(jìn)水口開始進(jìn)流，隨著尾礦灘面的升高逐步封蓋；從防洪安全的角度出發(fā)，封蓋的頂坎高程（即進(jìn)水坎高程）與尾礦灘頂?shù)母卟?，首先必須滿足庫區(qū)溢洪高度所對應(yīng)的灘長和最小干灘長度的要求。* 排洪主支隧洞排洪主、支隧洞是方沙溝尾礦庫的主要排洪建筑物，在尾礦庫投入運(yùn)行之前，和初期壩相同，應(yīng)由專業(yè)的施工、監(jiān)理隊伍施工。* 兩岸截排洪溝初期壩下游壩坡兩岸的截排洪溝應(yīng)與初期壩同時修建；后期堆積壩外邊坡對應(yīng)的兩岸截排洪溝可以隨著灘面的升高、由運(yùn)行單位逐步建成。運(yùn)用中、尤其是每年的汛期之前和每一次行洪之后，必須經(jīng)常進(jìn)行檢查、巡視，發(fā)現(xiàn)淤堵、及時清理，發(fā)現(xiàn)破損、及時修補(bǔ)；保證截排洪溝的通暢。兩岸截排洪溝必須建設(shè)在兩岸岸坡上，不允許坐落在尾礦渣上。* 下游截滲、溢流壩尾礦壩下游的截滲、溢流壩既是排洪建筑物的組成部分，也是截滲、回水建筑物；在初期壩的建設(shè)中應(yīng)一同實施。* 馬道排水溝及觀測設(shè)施對初期壩壩體的觀測設(shè)施、庫區(qū)的基準(zhǔn)樁、最終壩頂標(biāo)示樁以及馬道排水溝均應(yīng)由初期壩的施工隊伍一同完成，一同竣工驗收。后期堆積壩的觀測設(shè)施由運(yùn)行單位逐步實施。 尾礦庫的庫容及等級 尾礦庫的庫容1）尾礦庫庫容方沙溝尾礦庫依據(jù)業(yè)主提供的庫區(qū) 1：1000 地形圖，按照上游式尾礦筑壩方式，采用等高線法對庫容進(jìn)行量算。24 / 110按照尾礦堆積壩下游平均坡度為 l：，最終沖填壩頂標(biāo)高 進(jìn)行量算?？尚纬傻淖罱K全庫容為 萬 m3?？紤]沉積灘的坡度、滯洪庫容、安全超高等要求，設(shè)計初期壩以下庫容利用系數(shù)為 ，尾礦庫的總利用系數(shù)為 ；方沙溝尾礦庫可以利用的有效總庫容為 萬 m3。方沙溝尾礦庫的庫容計算及計算結(jié)果見表 31《方沙溝尾礦庫庫容計算表》所示。表 31 方沙溝尾礦庫庫容計算表 高程（m）面積（m 2）高差（m）庫容（m 3）累積庫容（m 3）有效庫容（m 3）備注882 0892 6303 10 107140 107140 42856902 15125 10 213580 320720 128288912 27591 10 336145 656865 262746 初期壩頂920 39638 8 326328 983193 507492928 41944 8 359212 1342405 776901936 47859 8 404744 1747149 1080459944 53327 8 459008 2206157 1424715952 61425 8 542988 2749145 1831956960 74322 8 642776 3391921 2314038967 86372 7 646821 4038742 2799154 最終壩頂2）尾礦庫的服務(wù)年限按照洋縣鵬鑫礦業(yè)有限公司選礦廠日處理礦石 、年生產(chǎn) 300d、尾礦產(chǎn)率為 80％、尾礦堆積干容重為 ，年入庫的尾礦量為 萬 m3。方沙溝尾礦庫建成后，可形成的總有效庫容為 萬 m3，按照 理規(guī)模，該尾礦庫可以為選廠服務(wù) 年。 尾礦庫工程的等級及防洪標(biāo)準(zhǔn)1）工程等級的確定25 / 110經(jīng)計算，方沙溝尾礦庫最終全庫容為 萬 m3，最終總壩高為 。按照《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》ZBJl—90 和國家標(biāo)準(zhǔn) 《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB5020194 中關(guān)于尾礦庫等級劃分的規(guī)定。尾礦庫的等別劃分表等 別 全庫容V（10000m 3）壩 高 H(m)一 二等庫具備提高等別條件者二 V≥10000 H≥100三 10000V≥1000 100H≥60四 1000V≥100 60H≥30五 100V 30H? 根據(jù)最終全庫容指標(biāo)，方沙溝尾礦庫應(yīng)劃分為Ⅳ等工程；? 根據(jù)最終總壩高，尾礦庫應(yīng)劃分為Ⅲ等工程。按照“當(dāng)兩者劃分的等差為一等時，以高者為準(zhǔn)；”的規(guī)定；方沙溝尾礦庫確定為Ⅲ等尾礦庫工程。2） 洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的確定依據(jù)建設(shè)部《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》和國家標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，Ⅲ等尾礦庫工程的初期洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為 50—100 年一遇；中、后期洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為200—500 年一遇?？紤]到方沙溝尾礦庫的壩高較高，且位于國家重點工程“南水北調(diào)”工程的水源涵養(yǎng)地范圍。采用行業(yè)《規(guī)范》 、國家《標(biāo)準(zhǔn)》的上限進(jìn)行設(shè)防為宜。因此，方沙溝尾礦庫的初期設(shè)計洪水采用 100 年一遇；中、后期采用 500 年一遇洪水進(jìn)行設(shè)防。26 / 110第四章 水文分析及洪水計算 尾礦庫流域特征參數(shù)方沙溝尾礦庫位于陜西省漢中市洋縣桑溪鎮(zhèn)李家莊村的方沙溝內(nèi)，由于尾礦壩控制的流域面積較小，沒有可以利用的相關(guān)洪水實測資料，但控制的流域全部位于漢中地區(qū)境內(nèi)。因此，設(shè)計洪水采用《漢中地區(qū)實用水文手冊》 （以下簡稱《手冊》 ）介紹的“經(jīng)驗公式法” 、 “推理公式法”分別進(jìn)行計算，分析比較后合理選用。尾礦庫所在流域的特征參數(shù)采用 1/10000 地形圖進(jìn)行量算，流域特征基本參數(shù)如下：匯 水 面 積： F=；溝 道 長 度： L=；溝道水文比降： J=‰庫區(qū)利用段比降： J=‰ 設(shè)計洪水計算 經(jīng)驗公式法“經(jīng)驗公式法 ”是建立洪峰流量與匯水面積的相關(guān)公式對設(shè)計洪水進(jìn)行估算，其基本形式為：27 / 110 4—1npPFCQ?式中：Qp相應(yīng)頻率的洪峰流量（ m3/s） ；Cp綜合參數(shù)；F尾礦庫控制匯水面積（km 2） ；n指數(shù)；查《手冊》 ，工程屬于江北區(qū)，查洪峰流量與集水面積經(jīng)驗公式分區(qū)圖，可得到不同頻率的 Cp 值、n 值，并代入上式進(jìn)行計算。由于《手冊》中沒有 500 年一遇洪水的計算參數(shù)，故將其各頻率的參數(shù)繪圖、延伸，采用擬合公式予以表達(dá)，然后求出 500 年一遇的洪水計算參數(shù)。如圖 41 所示。圖 41 參數(shù)取值曲線圖計算參數(shù)的選擇及洪水計算結(jié)果見表 41 所示：表 41 參數(shù)選擇 設(shè)計頻率 P(%) 經(jīng)驗參數(shù) Cp 指數(shù) n 洪峰流量 (m3/s) y = (x) 01020304050600 100 200 300 400 500 600 700頻 率 PCp28 / 110 推理公式法“推理公式法”是由暴雨間接推求設(shè)計洪水的一種方法：由于設(shè)計流域面積很小，暴雨按 3 小時進(jìn)行控制，不考慮點面折減系數(shù)和流域形狀改變系數(shù)。查《手冊》基本參數(shù)并進(jìn)行計算，可得到設(shè)計流域不同歷時的暴雨量，其結(jié)果見表 42。表 4—2 設(shè)計流域不同歷時暴雨量成果表 t (小時)p=%項目 1/6 1/3 1 3Ht 　 Cvt 　 Ktp 　 Ht 面 　 t (小時)p=%項目 1/6 1/3 1 3Ht Cvt Ktp Ht 面 按照《手冊》中的暴雨雨型，對設(shè)計流域的暴雨進(jìn)行時程分配，分配結(jié)果見表 43。表 4—3 設(shè)計暴雨面降雨時程分配成果表 t(小時) 1/3 2/3 1 3212 3123P=%H3p(mm) t(小時) 1/3 2/3 1 2 3P=%H3p(mm) 29 / 110根據(jù)本區(qū)域的水文地質(zhì)特征，流域產(chǎn)流方式為蓄滿產(chǎn)流，即在土壤蓄水量達(dá)到最大蓄水量以前，降雨全部為損失，達(dá)到最大蓄水量以后，所有降雨量全部產(chǎn)生徑流。根據(jù)《手冊》的規(guī)定,該流域土壤最大蓄水量 Im=，前期影響雨量Pa=2/3*Im=，流域的潛流百分?jǐn)?shù)為 20%，100 年一遇洪水的潛流量為：20%=，時段平均潛流量為 ；500 年一遇洪水的潛流量為：20%=，時段平均潛流量為 ,修正時段潛流量為 ，從產(chǎn)流過程中扣除時段潛