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东大山铁矿尾矿坝改造设计
2011-05-22
简要介绍了金昌铁业(集团)有限责任公司东大山铁矿尾矿坝的改造设计方案,重点介绍了坝体工 程、尾矿输送及回水工程的设计,并对坝体的稳定性进行了计算分析。
ApSriulꢀpp2l.010ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 201增0年ꢀ 刊4 月 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 东大山铁矿尾矿坝改造设计 张 荣 川 金 昌 铁 业 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 ) ( 摘 ꢀ 要 ꢀ 简 要 介 绍 了 金 昌 铁 业 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 东 大 山 铁 矿 尾 矿 坝 的 改 造 设 计 方 案 , 重 点 介 绍 了 坝 体 工 程 、 尾 矿 输 送 及 回 水 工 程 的 设 计 , 并 对 坝 体 的 稳 定 性 进 行 了 计 算 分 析 。 关 键 词 ꢀ 尾 矿 坝 ꢀ 改 造 ꢀ 设 计 ꢀ ꢀ 金 昌 铁 业 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 ( 原 酒 钢 公 司 河 西 堡 铁 厂 ) 东 大 山 铁 矿 尾 矿 库 位 于 永 昌 县 城 北 约 0 km。 地 理 坐 标 : 东 经 102°01′34″, 北 纬 38°27′50″。 东 大 山 铁 矿 矿 区 地 处 河 西 走 廊 中 段 , 占 地 面 积 1 895. 00 m。 采 用 上 游 筑 坝 方 式 筑 坝 , 初 期 坝 长 ( 平 均 ) 169 m, 服 务 年 限 为 15 年 , 由 于 下 游 无 居 民 区 或 河 流 , 所 以 本 次 设 计 选 用 山 谷 型 尾 矿 库 , 初 期 库 容 42 万 m3 , 后 期 坝 库 容 154 万 m3 , 尾 矿 库 总 库 容 196 4 31 786. 92 m2 , 最 高 海 拔 2 209 m, 相 对 高 差 150 ~ 万 m 。 3 1 2 60 m。 属 于 中 温 带 干 旱 气 候 区 , 具 有 干 燥 少 雨 , 多 1. 2. 3ꢀ 尾 矿 库 防 洪 标 准 的 确 定 风 旱 寒 、 日 照 充 足 、 温 差 大 、 寒 暑 变 化 剧 烈 的 显 著 特 征 , 为 典 型 的 大 陆 性 气 候 。 尾 矿 库 南 侧 500 m 处 为 其 选 矿 厂 和 戈 壁 滩 , 其 它 三 面 环 山 。 一 条 简 易 公 路 由 河 西 堡 通 往 其 选 矿 厂 和 库 区 , 交 通 较 为 方 便 。 尾 矿 库 库 区 最 高 海 拔 1 935 m, 最 低 海 拔 1 858 m, 平 均 高 差 为 40 m 左 右 , 山 上 植 被 稀 少 。 2007 年 在 原 尾 矿 库 服 务 即 将 结 束 时 , 将 其 东 侧 的 原 尾 矿 库 子 坝 进 行 了 改 造 扩 容 。 尾 矿 库 的 防 洪 标 准 根 据 使 用 期 库 的 等 别 , 综 合 考 虑 库 容 、 坝 高 、 使 用 年 限 及 对 下 游 可 能 造 成 的 危 害 等 因 素 , 按 照 30 年 一 遇 的 标 准 进 行 设 计 。 经 过 现 场 勘 察 , 可 在 尾 矿 库 上 游 800 m 处 垂 直 河 道 方 向 利 用 原 有 路 基 , 设 置 拦 河 坝 将 库 区 上 游 洪 水 拦 截 , 通 过 排 洪 沟 引 出 库 区 。 拦 洪 坝 可 充 分 利 用 已 有 路 基 , 并 采 用 浆 砌 块 石 构 筑 。 所 建 拦 洪 坝 坝 长 100 m, 标 高 1 895. 00 m。 该 拦 洪 坝 及 排 洪 道 可 作 为 尾 矿 库 的 永 久 排 ( 防 ) 洪 设 施 。 1 ꢀ 尾 矿 库 设 计 1 . 1ꢀ 设 计 技 术 参 数 2ꢀ 坝 体 工 程 尾 矿 真 密 度 为 2. 8 t " m3 , 平 均 粒 度 为 0. 114 ~ . 124 mm; 主 厂 房 排 出 尾 矿 浓 度 11% , 尾 矿 输 送 及 设 计 的 初 期 坝 为 透 水 堆 石 坝 , 后 期 坝 为 直 接 冲 填 筑 坝 法 的 上 游 式 尾 矿 筑 坝 。 0 放 矿 浓 度 16% ; 年 排 放 尾 砂 量 29 万 t; 尾 矿 库 库 型 为 山 谷 型 ; 尾 矿 库 设 计 等 级 为 Ⅳ级 ; 工 程 所 在 地 区 地 震 烈 度 为 7 度 。 2. 1ꢀ 初 期 坝 根 据 尾 矿 坝 的 使 用 要 求 以 及 运 行 特 点 , 尾 矿 初 期 坝 坝 型 采 用 堆 石 坝 是 较 为 合 理 的 , 坝 基 要 求 座 在 稳 定 基 岩 上 , 最 大 坝 高 17 m, 坝 顶 宽 5 m, 坝 长 169 m, 内 坡 坡 比 1∶ 1. 8, 外 坡 坡 比 1∶ 2。 初 期 坝 内 侧 用 碎 石 及 土 工 布 做 反 滤 层 。 初 期 坝 施 工 时 应 根 据 岩 土 工 程 勘 察 报 告 进 行 清 基 , 坝 基 应 清 除 耕 植 土 及 松 散 的 碎 石 土 , 使 坝 基 坐 落 至 岩 基 或 原 状 戈 壁 土 层 上 , 初 期 坝 按 7 度 地 震 标 准 设 防 。 1 1 . 2ꢀ 具 体 设 计 . 2. 1ꢀ 库 址 特 征 汇 水 面 积 16 万 m2 , 与 选 矿 厂 直 线 距 离 500 m, 库 区 无 耕 地 , 下 游 除 选 矿 厂 外 无 重 要 设 施 或 居 民 、 重 要 河 流 , 一 条 由 河 西 堡 通 往 其 选 矿 厂 和 库 区 的 简 易 公 路 从 一 侧 经 过 。 库 区 坡 降 3. 9% , 主 沟 可 利 用 长 度 785 m, 工 程 未 作 地 质 勘 察 , 依 据 现 场 踏 勘 , 表 层 多 为 杂 填 土 及 耕 植 土 , 其 下 为 原 状 戈 壁 土 层 。 筑 坝 石 料 为 坚 硬 的 花 岗 岩 、 正 长 石 、 辉 长 石 、 闪 张 荣 川 ( 1965— ) , 男 , 金 昌 铁 业 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 , 副 总 经 理 , 高 级 工 程 师 , 737000 甘 肃 省 金 昌 市 。 1 . 2. 2ꢀ 尾 矿 库 设 计 尾 矿 库 设 计 初 期 坝 高 1 875. 00 m, 后 期 坝 高 为 · 39· 增 刊 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2010 年 4 月 长 石 、 斑 岩 、 硅 质 砂 岩 及 石 灰 石 等 , 禁 用 页 岩 、 角 砾 K = WcosфtgΨ/ ∑ 06. 03 × 0. 781 / 192. 07 = 1. 24 > 1. 20 W′sinф = ∑ 岩 、 泥 灰 岩 等 。 3 2 . 2ꢀ 后 期 坝 考 虑 地 震 力 时 : 后 期 坝 采 用 上 游 法 堆 筑 , 即 利 用 尾 矿 自 身 逐 级 K = [ ( Wcosф - Qi sinф) tgΨ] / W′sinф + M/ R) = ∑ 向 上 游 冲 填 筑 坝 。 每 级 子 坝 由 人 工 利 用 固 结 尾 砂 分 层 碾 压 、 堆 筑 而 成 。 因 矿 区 废 石 较 多 , 子 坝 亦 可 采 用 废 石 、 土 石 料 分 层 碾 压 、 堆 筑 而 成 。 ( ∑ 298. 21 × 0. 781 / 216. 86 = 1. 07 > 1. 05 ꢀ ꢀ 按 照 滑 弧 半 径 35. 7 m, 经 计 算 尾 矿 坝 抗 滑 动 稳 定 系 数 为 : 正 常 运 行 1. 24, 符 合 《 选 矿 厂 尾 矿 设 施 设 计 规 范 》 规 定 的 抗 滑 稳 定 安 全 系 数 , 且 满 足 地 震 力 坝 坡 稳 定 计 算 , 故 在 设 计 要 求 条 件 下 尾 矿 坝 为 稳 定 。 尾 矿 浆 由 输 送 管 道 送 至 坝 顶 , 通 过 分 散 管 在 坝 前 均 匀 、 分 散 轮 换 放 矿 , 使 坝 体 协 调 上 升 , 有 利 于 尾 矿 的 脱 水 、 固 结 , 增 强 坝 体 的 稳 定 性 。 设 计 冲 填 坝 外 坡 为 1∶ 6; 自 标 高 1 875. 00 m 起 始 , 最 终 冲 填 标 高 1 8 95. 00 m, 堆 筑 20 m 坝 应 严 格 控 制 冲 填 坡 度 。 后 期 4ꢀ 尾 矿 与 回 水 输 送 坝 每 升 高 5 m 设 一 级 马 道 , 马 道 宽 2 m。 坝 体 与 两 岸 结 合 处 设 岸 边 截 洪 沟 , 尾 矿 冲 填 坝 马 道 内 侧 设 马 道 排 水 沟 。 坡 向 两 岸 边 设 截 洪 沟 。 在 每 级 马 道 标 高 布 设 水 平 排 渗 管 网 , 集 渗 管 采 用  150 软 式 透 水 管 。 渗 水 引 入 马 道 排 水 沟 排 出 。 后 期 坝 如 采 用 废 石 堆 筑 时 , 坝 内 侧 用 碎 石 土 及 尾 矿 砂 堆 筑 。 尾 矿 输 送 泵 站 利 用 原 有 泵 站 , 尾 矿 输 送 管 线 为 地 面 明 设 , 从 泵 房 放 矿 点 高 差 30 m, 水 平 距 离 长 1 010 m, 双 管 输 送 , 管 线 长 度 1 850 m, 输 送 管 采 用 抗 磨 损 的 金 属 陶 瓷 内 衬 复 合 钢 管 , 管 径 DN200, 外 壁 作 正 常 防 腐 ( 冷 底 子 油 、 沥 青 玛 蹄 脂 、 玻 璃 丝 布 各 一 3 层 , 厚 度 3 mm) , 输 送 量 130 m / h, 日 输 送 尾 矿 量 3 库 区 内 山 体 两 侧 因 高 度 不 足 , 会 发 生 侧 面 漏 矿 现 象 时 , 应 依 托 原 有 山 体 地 势 , 在 该 部 位 设 置 侧 壁 堆 高 坝 , 高 度 与 该 部 位 的 后 期 坝 同 高 。 后 期 坝 堆 筑 前 , 靠 山 体 的 接 触 部 分 应 除 清 除 树 木 、 树 根 、 乱 石 和 浮 土 。 应 充 分 利 用 筑 坝 季 节 , 保 证 坝 体 强 度 。 3 000 m , 管 下 每 6 m 设 400 × 400 × 200 ( h) 混 凝 土 支 墩 ( 共 350 个 ) , 管 道 架 设 于 支 墩 上 , 支 墩 下 沿 管 线 作 1 m × 0. 5 m × 0. 3 m 混 凝 土 基 础 , 管 道 每 200 m 设 套 筒 伸 缩 器 ( 共 12) , 同 时 在 坝 脚 下 设 安 全 放 矿 阀 门 ( 2 个 ) 。 3 ꢀ 坝 体 的 稳 定 性 计 算 尾 矿 放 矿 管 长 22 × 7. 5 = 165 m, 于 坝 体 边 坡 上 架 设 , 上 端 与 输 送 管 连 接 , 连 接 处 设 放 矿 阀 , 每 10 m 设 放 矿 支 管 ( 共 23 个 ) , 采 用 抗 磨 损 的 金 属 陶 瓷 内 衬 复 合 钢 管 , 管 径 DN100, 外 壁 作 正 常 防 腐 ( 冷 底 子 油 、 沥 青 玛 蹄 脂 、 玻 璃 丝 布 各 一 层 , 厚 度 3 mm) , 管 下 设 钢 支 架 , 将 放 矿 支 管 悬 挑 于 坝 体 上 , 悬 挑 长 度 设 计 坝 体 的 最 终 设 计 标 高 为 1 895. 00 m, 其 中 初 期 坝 设 计 标 高 为 1 875. 00 m, 坡 比 为 1∶ 1. 8, 坝 体 材 料 为 透 水 坝 ; 后 期 坝 标 高 1 895. 00 m, 坡 比 为 1 ∶ 6. 0。 尾 矿 比 重 2. 8, 抗 剪 强 度 C = 0, Ψ = 38°, 尾 3 3 矿 干 容 重 为 1. 6 t/ m , 浮 容 重 为 0. 95t/ m , 孔 隙 水 压 力 忽 略 不 计 , 位 于 7 度 地 震 区 。 1 0 m, 同 时 放 矿 支 管 5 处 , 轮 流 放 矿 。 放 矿 支 管 长 3 × 20 = 460 m, 是 将 尾 矿 引 到 尾 矿 中 部 的 管 道 , 上 根 据 坝 坡 稳 定 性 公 式 : 2 K = WcosфtgΨ/ W′sinф, ∑ ∑ 端 直 接 与 放 矿 管 连 接 , 采 用 耐 磨 橡 胶 软 管 , 管 径 式 中 , W、 W′ 为 第 i 条 土 条 的 质 量 ; φ 为 第 i 条 的 滑 面 倾 角 ; Ψ 为 内 摩 擦 角 ; R 为 滑 动 半 径 , m。 考 虑 地 震 力 时 坝 坡 稳 定 性 公 式 : DN100。 尾 矿 回 水 收 集 系 统 采 用 渗 水 井 与 集 水 井 联 合 收 集 方 式 , 在 尾 矿 自 然 坡 度 的 最 低 点 设 置 尾 矿 回 水 集 水 井 3 座 , 以 收 集 尾 矿 上 部 自 然 澄 清 的 清 水 , 在 尾 矿 底 部 设 置 直 径 为 1. 5 m 的 渗 水 井 25 座 ( 每 30 m 一 座 ) , 以 收 集 尾 矿 中 自 然 下 渗 的 清 水 , 收 集 于 渗 水 井 中 , 集 水 井 和 渗 水 井 中 收 集 的 回 用 水 通 过 井 底 部 连 接 的 管 道 , 靠 重 力 自 流 排 放 至 选 矿 车 间 前 蓄 水 池 , 供 生 产 使 用 , 管 道 长 1 650 m, 渗 水 井 之 间 连 接 的 管 路 K = ∑( [ ( Wcosф - Qi sinф) tgΨ] / W′sinф + M/ R) ∑ 式 中 , W、 W′ 为 第 i 条 土 条 的 质 量 ; Qi 为 作 用 在 条 块 重 心 处 的 水 平 向 地 震 惯 性 力 , Q = KHC α W; M 为 水 i z i 平 惯 性 力 Q 对 圆 心 的 矩 , M = Qie, t/ m; e 为 地 震 力 i 至 滑 动 中 心 的 力 臂 , m; φ 为 第 i 条 的 滑 面 倾 角 ; Ψ 为 内 摩 擦 角 ; R 为 滑 动 半 径 , m。 ( 下 转 第 43 页 ) · 40·
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