【正文】 圖 尾礦壩 洪水 運行工況下浸潤線及等勢線 通過上述滲流計算可知，該尾礦壩處于洪水運行工況下浸潤線較低， 未從壩坡逸出， 而且距離坡面有一段距離，不會對尾礦壩產(chǎn)生如管涌、流沙和坡表面沼澤化等滲流破壞現(xiàn)象。本次穩(wěn)定性分析所用巖土物理力學(xué)參數(shù)是在 參考遼陽縣雙合聯(lián)營選礦廠 尾礦庫勘察資料的基礎(chǔ)上并結(jié)合以往經(jīng)驗綜合選取，其計算參數(shù)見表 471。 圖 瑞典圓弧法中垂直條塊受力情況示意圖 （ 2）荷載組合及安全系數(shù) 本次計算是依據(jù)《選礦 廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》主要采用瑞典圓弧法進行穩(wěn)定性 計算 ，依據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》和《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》，壩體在各種運行情況下的荷載組合及最小安全系數(shù)為： （ 1）正常運行 =正常水位 +壩體自重，當尾礦庫為四等庫時，瑞典圓弧法最小安全系數(shù)為 ； （ 2）洪水運行 =最高洪水位 +壩體自重，當尾礦庫為四等庫時，瑞典圓弧法最小安全系數(shù)為 ； （ 3）特殊運行 =最高洪水位 +壩體自重 +地震，當尾礦庫為四等庫時，瑞典圓弧法最小安全系數(shù)為 。目前，對于尾礦壩抗滑穩(wěn)定性評價方法中，以瑞典圓弧法最為常用，下面將其介紹如下： 瑞典圓弧法： 該法假設(shè)條塊之間的作用力對圓弧形滑動面上的法向應(yīng)力分布沒有影響，則作用于各垂直條塊上的力如圖 所示，其抗滑力與下滑力之比即為安全系數(shù) Fs： ???????????]s i n)[(}t a n]s i nc os)[({rMQWLUWLcFciiiiiiiiiiS ???? 式中： i 為第 i 條塊； r 為圓弧半徑； αi為條塊地面中點切線與水平線夾角；Ui 是條塊地面中點處孔隙水壓力； Wi 為條塊重量； Qi 為作用在條塊重心處的遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 24 水平向地震慣性力， Q/i為作用在條塊重心處的垂向地震慣性力（向下為正），Mc 為 Qi對圓心的力矩之和； Li為條塊底部長度； ci和 φ i是條塊地面中點處的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。極限平衡法的基本思想是假定一 個可能的簡單形狀的破壞面，求出沿這個面調(diào)動起來的應(yīng)力狀態(tài)和可能獲得的強度，將此強度與應(yīng)力相比較，即與沿該面引起破壞所必需的應(yīng)力相比較，求出極限平衡狀態(tài)下的安全系數(shù)。 ②邊界條件 已知水頭邊界條件： HH? () 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 23 其中 H 為已知水頭值。當材料是各向同性時， Kx=Ky；當材料為各向異性時， Kx≠ Ky。 ①滲流控制方程 滲流計算依據(jù)的基本定律是達西 (Darcy)定律，表達式為 ： ikq ?? () 式中， q 是斷面流速， k 是材料的滲透系數(shù)， i 是水力坡降。 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 22 （ 1）計算原理 1） 滲流計算 浸潤線計算對于尾礦壩的抗滑穩(wěn)定性計算非常重要，在本次穩(wěn)定性評價中，由于尾礦庫尚未投產(chǎn)放礦，在本報告 僅計算洪水運行和特殊運行兩種工況下的穩(wěn)定性。對于沉陷塌坑，應(yīng)進行回填夯實處理；對于管涌塌坑，應(yīng)首先處理管涌后再進行回填。 （ 14）壩體出現(xiàn)滑坡，可采取以下處理措施： a）下游坡壓后戧加固壩體，后戧宜采用堆石料堆筑； b）放緩壩坡； c）降低壩體浸潤線。 b）對于較深的裂縫可采用灌漿法處理或上部開挖回填、下部灌漿的方法處理。開挖深度應(yīng)比裂縫盡頭深 ～ ，開挖長度應(yīng)比縫端擴展約 。 （ 12）當壩坡出現(xiàn)沖溝時，應(yīng)以土石及時分層夯實填平，并增設(shè)排水溝。 （ 11）每期子壩堆筑完畢，應(yīng)進行質(zhì)量檢查，檢查記錄需經(jīng)主管技術(shù)人員簽字后存檔備查。 （ 9）尾礦灘面及下游坡面上不得有積水坑。 （ 7）冰凍期、事故期或由某種原因確需長期集中放礦時，不得出現(xiàn)影響后續(xù)堆積壩體穩(wěn)定的不利因素。 （ 5）壩體較長時應(yīng)采用分段交替作業(yè)，使壩體均勻上升，應(yīng)避免灘面出現(xiàn)側(cè)坡、扇形坡或細粒尾礦大量集中沉積于某端或 某側(cè)。 （ 4）上游式筑壩法，應(yīng)于壩前 分散 均勻放礦，維持壩體均勻上升，不得任意在庫后或一側(cè)岸坡放礦（修子壩后移放礦管時除外）。清除雜物不得就地堆積，應(yīng)運到庫外。尾礦壩堆積坡比不得陡于設(shè)計規(guī)定 ； （ 3）每一期筑壩充填作業(yè)之前必須進行岸坡處理，將樹木、樹根、草皮、廢石及其他有害構(gòu)筑物全部清除。 尾礦排放 方式 及注意事項 尾礦排放方式：采用上游法， 多 支管壩前分散放礦。 為了防止粉塵污染，在初期壩以上，在每年筑壩完成后應(yīng)在尾礦堆積壩遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 19 外坡鋪 厚的山皮土，并在其上種植草皮或紫穗槐、沙棘和枸棘子等灌木。 初期壩總方量約為 。 該尾 礦庫初期壩采用庫區(qū) 石料堆筑而成，經(jīng)上述計算，初 期壩高為 ，最大壩長 約為 ，設(shè)計壩頂寬為 ，上、下游坡比均為 1： 。 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 18 通過以上計算得知：該尾礦庫 200 年一遇最大 24 小時降雨的洪水總量為 萬 m3，而該尾礦庫最小調(diào)洪庫容 為 萬 m3，尾礦庫庫區(qū)調(diào)洪后排洪構(gòu)筑物應(yīng)泄流量為 。 通過上述計算可以看出洪水過程線概化為三角形，排水過程線近似為直線的簡單情況，調(diào)洪庫容和泄洪流量之間的關(guān)系可按以下公式計算。 遼陽縣中正選礦廠 尾礦庫位于東部Ⅲ 4 區(qū)，故主峰洪水歷時 T=51 小時。當 rp 大于 時洪水過程線按水文手冊給定的過程線。 （ 3）洪水總量計算 設(shè)計洪水總量按下列公式計算： FPFPKKW PPPF ?????????? 面三三三三三 PP ?? FPPW P ????? ?? )( P24P)24(P)24( 面面三三三 ? P24PP24 ）（三三 ??? WWW 式中： W 三 P、 W（三 24） P 和 W24P 分別為不同頻率的設(shè)計三日洪量、前鋒洪量和主峰洪量（即 24 小時洪量），萬 m3； α 三 p和 α （三 24） p分別不同頻率的三日洪量徑流系數(shù)和前鋒洪量徑流系數(shù)； P 三 P 面 和 P24P 面 分別為不同頻率三日、24 小時設(shè)計面暴雨量， mm； F 為匯水面積， km2。 根據(jù) 1： 10000 地形圖，該尾礦庫庫區(qū)匯水面積為 ，主溝長度為，平均坡降為 30‰。 表 452 上游式尾礦壩的最小安全超高與最小灘長 壩的級別 1 2 3 4 5 最小安全超高（ m） 最小灘長（ m） 150 100 70 50 40 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 13 由上表可以看出該尾礦壩最小安全超高與最小干灘長度分別為 和。 表 451 尾礦庫防洪標準 尾礦庫等別 一 二 三 四 五 洪水重現(xiàn)期 （年） 初期 100～ 200 50～ 100 30～ 50 20～ 30 中、后期 1000～ 2020 500～ 1000 200～ 500 100～ 200 50～ 100 因此，該尾礦庫防洪標準為：初期為 P=%（ 50 年一遇）；中期為 P=%（ 100 年一遇）；后期為 P=%（ 200 年一遇）。 表 441 尾礦庫等別 等 別 全庫容 V（萬 m3） 壩高 H（ m） 一 二等庫具備提高等別條件者 二 三 四 五 V≥ 10000 1000≤ V＜ 10000 100≤ V＜ 1000 V＜ 100 H≥ 100 60≤ H＜ 100 30≤ H＜ 60 H＜ 30 防洪標準 根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（ ZBJ190） ， 本次設(shè)計尾礦庫相應(yīng)防洪標準（洪水重現(xiàn)期） 為 ：初期 30～ 50 年 一遇洪水；中期、后期 100～ 200 年一遇洪水 。本尾礦庫設(shè)計，考慮壩遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 12 高與庫容量二方面條件 ， 按 總 壩高 ，尾礦庫等別為 四 等庫；按庫容量104m3，尾礦庫等別為 五 等庫。 尾礦庫等別 依據(jù) 《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》 （ ZBJ— 90） 規(guī)定，尾礦庫各使用期的設(shè)計等別應(yīng)根據(jù)該期的全庫容和總壩高分別確定，取其等級高者作為設(shè)計等級?？紤]利用系數(shù)，有效庫容為 萬 m179。 經(jīng)計算，尾礦庫庫容 計算結(jié)果表見表 431 表 431 尾礦庫庫容計算及服務(wù)年限 標高（相對標高） （ m） 面積 （ m2） 相對庫容 （ m3） 累計庫容 （萬 m3） 使用年限 （年） 充填系數(shù) 有效庫容 （萬 m3） 根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（ ZBJ190），尾礦庫初期壩應(yīng)按貯存半年以上的尾礦量并滿足調(diào)蓄洪水和尾礦澄清水的要求設(shè)計。 庫容量及服務(wù)年限 依據(jù)公式： dWV ?? ??? g?? 式中， V 為所需尾礦庫有效庫容 ( 3m )； W 為尾礦庫設(shè)計年限內(nèi)需貯存的尾礦量 ( t )， 當采用上游式尾礦筑壩時，即為選礦廠排出的尾礦量 ； 當采用下游式尾礦筑壩時，則為選礦廠排出的尾礦量扣除筑壩用粗尾砂量； d? 為尾礦庫內(nèi)的尾礦平均 堆積干容 重 ( 3mt )，由于缺少該資料，本報告依據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》第 條規(guī)定， 選定尾礦真比重為 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 11 容重為 ，該選廠尾礦 平均 堆積干容重由 γd=β 當 尾礦庫附近沒有足夠的筑壩石料時， 可以 采用庫內(nèi)開采的風(fēng)化料筑壩，但必須做好排滲設(shè)施 。如果選擇土壩，則為了保證尾礦庫的安全，必須做好土壩的排滲設(shè)施以降低尾礦壩的浸潤線，這樣一方面增加了 投資成本，另一方面也增加了施工難度 。 透水堆石壩 ： 有較好的透水性，可 有效 降低尾礦壩的浸潤線，加快尾礦遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 10 固結(jié)，利于尾礦壩穩(wěn)定 ， 而且取材方便， 施工簡單， 成本較低 。 初期壩壩型 初期壩作為尾礦壩的支撐棱體 壩型選擇應(yīng)考慮就地取材、施工方便、節(jié)省投資。場地工程地質(zhì)條件較好， 是比較理想的尾礦 庫庫址 。 庫址的選擇 經(jīng)設(shè)計人員 和業(yè)主 現(xiàn)場實地調(diào)查， 對選礦廠附近自然形成的溝谷， 進行對比分析論證，最終確定 尾礦庫 擬建選礦廠東側(cè)溝谷， 該溝谷 三面依山坡，一面溝口 ，溝口較窄，溝內(nèi)開闊 ，溝谷斷面呈“ U”字型， 溝谷 匯水面積約為， 縱深長度約為 ，平均寬度約為 。依據(jù) 《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（ ZBJ190） 和 《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》（ AQ20202020） 相關(guān)條款 規(guī)定， 在選擇尾礦庫時應(yīng)綜合考慮下列原則： （ 1） 不宜位于工礦企業(yè)、大型水源地、水產(chǎn)基地和大型居民區(qū)的上游； （ 2）不應(yīng)位于全國和省重點保護名勝古跡的上游； （ 3）應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴重區(qū)域； 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 9 （ 4）不宜位于有開采價值 的礦床上面； （ 5）匯水面積小，有足夠的庫容和初、中期庫長。 具體見選礦技術(shù)工藝流程圖 ： 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 8 圖 選礦技術(shù)工藝流程圖 4 尾礦庫主要設(shè)計方案 本次尾礦庫設(shè)計充分利用現(xiàn)有設(shè)施及條件，本著技術(shù)可行經(jīng)濟合理的原則，在保證壩體 安全的前提下，盡可能延長尾礦庫的服務(wù)年限。 設(shè)計基本原則 （ 1）嚴格遵循現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標準； （ 2） 貫徹“環(huán)境保護、造福人民”和“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，滿足安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護、節(jié)能等要求，認真做好資源利用的工作； （ 3）設(shè)計力求符合實際，主體工藝設(shè)施必保，生產(chǎn)輔助設(shè)施配套，本著安全實用，技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的原則進行； （ 4）嚴格執(zhí)行國家環(huán)保法，生產(chǎn)安全和工業(yè)衛(wèi)生等規(guī)定，務(wù)使“三廢”排放達到國家標準； （ 5） 積極慎重地采用 符合國情、安全可靠、經(jīng)濟合理的 新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，以確保設(shè)計的先進性和經(jīng)濟性； （ 6） 在滿足生產(chǎn)要求和確保安全的前提下，充分利用荒地和貧瘠土地，不占、少占和緩占農(nóng)田，有條件時可考慮造地還田和尾礦庫閉庫后復(fù)田； 遼陽縣中正選礦廠尾礦庫可行性研究報告 7 （ 7）充分回收利用尾礦澄清水，少向下游排放。 3 設(shè)計依據(jù) 國家、地方政府和主管部門的有關(guān)法律、法規(guī) （ 1）《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》 （ 2020 年 6 月 29 日第九屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十八次會議通過 ） ； （ 2）《中華人民共和國礦山安全法》（ 1992 年 11 月 7 日中華人民共和國主席令第六十五號公布）； （ 3）《中華人民共和國礦山安全法實施條例》（ 1976 年 10 月 11 日經(jīng)國務(wù)院批準發(fā)布）； （ 4）《中華人民 共和國礦產(chǎn)資源法》（ 1986 年 3 月 19 日第六屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十五次會議通過）； （ 5）《關(guān)于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》安監(jiān)督協(xié)調(diào)字[2020]56 號； （ 6）《尾礦庫安全監(jiān)督管理規(guī)定》