案例分析：盈利铁矿尾矿库修复方案设计

1概况

1.1项目背景

迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁矿尾矿库位于孟家沟村南1,Okm，为一平地型尾矿库，选厂位于尾矿库西北侧，在选厂北侧有一条公路通过，交通较为便利。

该矿山为民营矿山企业。主要从事铁矿石的选矿加工，矿石来源于孟家沟盈利铁矿。

选矿生产规模为25万tla。原矿品位35%，年产铁精粉10万t，年排尾矿15万t，合10万m3

选厂年工作制度为:年工作300天，每天3班，每班8小时。选矿方法为磁选，无选矿添加药剂。

迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁矿尾矿库建于1998年10月，2008年七月停止使用。2009年3月，河北邯邢矿业设计院有限公司提交了

《迁安市马兰庄汇源铁矿尾矿库闭库设计》。

迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁选矿厂要求我公司进行迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁矿尾矿库的修复方案设计。

1.2尾矿库自然概况

1.2.1尾矿库地理位置

迁安属于唐山市，位于河北省东北部，属半山区县级市，于1996年10月撤县设市，地处燕山南麓，滦河岸边，东经118°26′至118°55',北纬39°51至40°15之间，东西跨度3 9km，南北纵距45km，属暖温带、半湿润季风性气候，全年平均气温11,5`C。全年降水量711.9mm。全年日照2292小时，无霜期198天。总面积1208km2,总人口70万，共辖19个镇乡、1个城区街道办事处，有534个村、10个居委会。迁安地处环渤海环京津一级经济开发区内，区位优势明显，交通四通八达。京沈高速公路迁安出口距市中心仅12km，西距北京市195km,天津市160km，东至秦皇岛市75km，北至承德272 km，南距唐山港京

唐港区90km，与唐山市中心相距90km，境内现有铁路四条:京秦、大秦、通坨、卑水铁路。公路:国道2条，京沈高速、102国道:省道3条，三抚路、平青大公路、长城旅游路。

盈利铁矿尾矿库位于迁安市马兰庄镇孟家沟村南，选厂位于尾矿库西北侧附近。

1.2.2库区自然气象

该区矿产资源丰富，物产种类齐全，现已探明的矿藏达20多种，其中，金属矿藏主要是铁，储量达27.2亿t，矿石品位在30%左右，铁精粉年产量连续14年居全国县级地方铁矿首位，素有“铁迁安”之称。非金属矿藏主要是石灰石、白云石、花岗岩等。石灰石储量达5亿多t,主要作为水泥、石灰等产品的原材料，年开采量达200多万t;白云石储量达2.5亿t，花岗大理石储量达2. 5亿t.现已发现的动植物资源400多种，其中，“京东板栗”产于此地，驰名中外;花生、甘薯常年产量居全省第二位，是全省甘薯发展重点县;书画宣纸全国闻名，有“南宣北迁”美誉;地毯业已形成万人产业大军，在全国同行业名列第二，产品畅销世界

该库区属温带大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季高温湿润，季风气候特点显著。年平均气温10`C,月平均气温一7`C，四月平均气温12 `C ,七月平均气温25`C，十月平均气温11`C，极端最低气温-28℃，极端最高气温38,9`C，≥0`C积温4229`C, ≥10`C积温3876`C。年日照2672小时。六至八月为雨季，年平均降雨量700mm左右。十月上旬初霜，

四月中旬终霜，无霜期约175天二最大冻土深度0.8m。

境内河流较多，有滦河、青龙河、冷口沙河、白洋河、沙河等大小河流13条。滦河最大，自西向东南流经全市，境内流长50km，水量充足，最大流量达24800m³ls。全市水资源总量达3.27亿m3

1.2.3库区地形地貌

主要地貌类型为中低山区，地质构造位于燕山台褶带马兰峪复背斜轴部中段，出露地层主要为太古界迁西群地层，主要岩性为紫苏斜长片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、石英岩。

2工程设计依据

2.1设计采用的国家、地方主管部门的有关法律文件

（1)《中华人民共和国防洪法》(中华人民共和国主席令第88号，1998年1月1日施行);

（2）《中华人民共和国环境保护法》(中华人民共和国主席令第70号，1989年12月26日施行);

（3）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法( 2 004修订)》(中华人民共和国主席令第31号，2005年4月1日施行);

(4)《防治尾矿污染环境管理规定》(国家环境保护总局令第6号修订，1997年7月12日施行);

(5)《中华人民共和国水土保持法》(中华人民共和国主席令第39号，2011年3月1日施行):

（6)《土地复垦条例》(中华人民共和国国务院令第592号，2011年2月22日施行);

（7)《尾矿库闭库安全监督管理规定》(安监管管一字【2003】112号，2003年10月1日施行):

（8）《尾矿库安全监督管理规定》(国家安全生产监督管理总局令第38号，2011年7月1日施行);

（9）《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》(国家安全生产监督管理总局令第36号，2011年2月1日施行);

（10）《关于加强尾矿库安全生产工作的实施意见》(冀安监管一[2006]50号);

(11)《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》（冀安监管一【2005】55号);

(12)《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);

（13）河北省安全生产监督管理局关于全省尾矿库隐患排查治理工作的实施意见》(冀安监管一【2008】24号);

（14）《河北省人民政府办公厅关于加强尾矿库安全生产工作的若干规定》(办字【2011】4号);

(15 )关于贯彻落实省政府办公厅加强尾矿库安全生产工作的若干规定的通知》(冀安监管一【2011】10号);

（16）《河北省安全生产监督管理局关于进一步规范非煤矿山建设项目安全评价、安全设施“三同时”监督管理的通知》(冀安监管一【2011】86号);

(17)《关于进一步加强尾矿安全监管工作的通知》(承市安监字【2012】13号);

(18)《迁安市人民政府关于印发迁安市矿山生态环境恢复治理实施方案的通知》(迁政发【2011】63号)。

2.2设计采用的主要技术规范、规程、标准

（1）《一般工业固体废物贮存、处置场污染拄制标准》（GB18599-2001);

(2)《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005);

（3)《中国地震动参数区划图》（2010年修订)（GB18306-2001);

（4)《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93);

(5)《水工建筑物抗震设计规范》（DL5037-2000);

(6)《尾矿设施施工及验收规程》（YS5418-95):

（7）《开发建设项目水土保持方案技术规范》(SL2 04-98 );

(8)《地表水环境质量标准》( GB3838-2002);

(9)《尾矿库安全监测技术规范》(AQ2030-2010)

(10)《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBL1-90)。

2.3设计采用的参考资料

(1)《尾矿坝设计手册》(2007年6月):

(2)《水工设计手册》。

2.4设计依据的基础资料

(1)《唐山市水文手册》(1997年):

(2)尾矿库区1:1000现状地形图(2012年3月)

(3)迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁矿尾矿库闭库设计》(河北邯邢矿业设计院有限公司，2009年3月):

3工程地质和水文地质条件

3.1工程地质条件

根据《迁安市马兰庄汇源铁矿尾矿库闭库设计》(河北邯邢矿业设计院有限公司，2009年3月)中对库区工程地质条件的描述:地质情况不详，企业应在尾矿库施工图设计前补做工程地质勘察报告，并进行坝体稳定性分析，为设计提供依据，如果报告参数相差较大，需要补充或修改设计相关内容，报告的内容应符合设计委托的要求，重点包括区域地质构造、水文地质条件、地层结构、库岸的稳定性及不良地质现象、尾矿力学指标、坝体稳定性系数等。

3.2库区地震效应

根据国家《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)的划分，该区抗震设防烈度为7度地区，设计地震分组为第一组，基本地震加速度值为0.15g。

4尾矿库设计情况

2009年3月，河北邯邢矿业设计院有限公司提交了《迁安市马兰庄汇源铁矿尾矿库闭库设计》，根据该闭库设计，初期坝采用透水堆石坝。

初期坝就近建在坝坡外侧，坝高为2m，坝顶宽2. 5m,初期坝顶标高为168.64-169.90m，初期坝顶长1050m，坝内外坡坡比均为1:2，坝坡取定1: 2,库区最终形成16 7.7 m，可以保持占地面积最小。

4.1规整坝体边坡和库底

设计对尾矿坝进行规整，设计最大尾矿堆积标高167.7m，最大坝高为27.58m，库容量为48. 2万m3，尾矿库闭库等级为五等。坝坡坡比调整到1: 2。在坝坡面上设置护坡，可防止雨水带出尾矿砂，可以提高坝坡面的稳定性，可以防止坝坡上粉尘飞扬。

护坡从初期坝顶和排水明渠内侧起开始构筑。

护坡采用浆砌块石结构，厚度300mm，内侧布置一层碎石垫层，厚度为100mm。

4.2坝面平整

按最终设计标高进行场地平整二坝面布置应考虑通行要求、排洪要求、复垦和植被要求。

最终设计尾矿坝面标高为167.7m,覆土厚度为300m，最终坝面标高为168.0m，从四周向排水系统入口形成缓坡，入口处标高为166.5m。场地填挖方平衡，填挖方量为12000卖m3。库区不能出现积水区。

4.3排洪构筑物与防洪措施

4.3.1库内排水系统

尾矿库在库内外明渠式排水系统，排水明渠采用浆砌石结构，断面800 X800mm，长度为110m，坡度不小于5%。

4.3.2坝外截水沟

本设计在初期坝外设置截水沟排水系统。截水沟断面0.6*0.6m，为浆砌石结构，沟底纵向底坡小于0.5%，长度为1050m截水沟采用浆砌石结构，水泥砂浆的强度等级不小于M7.5，块石的强度等级不小于MU40.雨季前和降雨后应对截水沟清淤及加固。

4.3.3库外排水明渠

库外排水明渠设置在库内排水系统出口，其作用是接纳库内正常排出尾矿水汇入下游河道。库外排水明渠可直接开挖形成，局部可用块石砌护，库外排水明渠底宽0 . 8m高度0. 8m,底部不小于5%。

5尾矿库现状

5.1尾矿库周边环境

该尾矿库库区周边为低山丘陵地区，高差变化很小，库区范围内坝脚标高在134.2m—164.7m之间。尾矿库东面有一个马兰民爆服务站，上坝路在南面，选矿厂在尾矿库的西北方向约50m处。尾矿库周围没有文物古迹，没有风景旅游区和自然保护区。孟家沟村距离尾矿库1.0km。尾矿库周围雨水进入不到尾矿库区。

5.2尾矿设施现状

经过现场踏勘未见初期坝，

现状尾矿库为一个库区，尾矿坝由尾砂直接堆筑而成，尾矿坝底最低标高约为134,2m,坝顶最高标高约为168.5m,最大坝高为34.3m,已堆库容约48.2万m3，现状尾矿库东西长约260米，南北长约420米，大致呈椭圆形状。现状尾矿库库内无存水。尾矿坝北侧坝体外边坡约为

1 :1.8，西侧坝体外边坡约为1：2.0，东侧坝体外边坡约为1:1.2-1:1.6，现场踏勘未见安全观测设施。

5.3现状尾矿库存在问题

现根据尾矿库现状，从尾矿库与原设计相符情况、排洪能力及坝体稳定性等方面分析现状尾矿库存在的问题:

5.3.1尾矿库与原设计相符情况

根据现场踏勘及迁安市马兰庄镇孟家沟盈利铁矿尾矿平面现状图可知，尾矿库坝坝局部边坡较陡，坝顶不平整，坝顶高差相差较大，库区滩面不平整，坝坡没有排渗设施，现场踏勘未见初期坝和安全观测设施。

5.3.2现状排洪能力

现状库内未见排水系统。

5.3.3现状坝体稳定性复核

现状尾矿库坝外边坡局部只有1:1.2，不能满足《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90)中规定的最小坡度的要求。

6工程修复设计

本次工程修复设计以原闭库设计为依据结合尾矿库现状，针对尾矿库存在问题进行工程修复，工程修复后该尾矿坝最大坝高34.5m,库容约48.2万m3,尾矿库等级为四等，尾矿坝外边坡约为1:2.0，工程修复

内容包括:尾矿设施修复、排洪能力复核和坝体稳定性复核。

6.1尾矿设施修复工程

6.1.1初期坝

在尾矿库的东面和南面建初期坝，初期坝采用透水堆石坝。

初期坝就近建在坝坡外侧，坝高为2m,坝顶宽2.5m，初期坝顶标高为148.2-158.4m，初期坝顶长569.3m，坝内外坡坡比均为1: 2,坝体内坡构筑砂石反滤层，在尾矿库西侧、北侧和东侧个别地方坝坡外侧无足够位置建设初期坝的，在坝坡外侧做贴坡处理，坝体结构图详见图K1385S05。尾矿库平面位置见图K1385 S03,图中坝轴线位置可根据实际情况适当调整，坝体工程堆石量约为8500m3

6.1.2坝坡加固及平整

由于现状尾矿坝边坡局部较陡，稳定性较差，且坝顶高差相差较大，坝顶不平整，需对坝顶进行平整，调整外边坡。设计对现状尾矿坝体进行削坡处理，对坝顶和库区进行平整。最终尾矿坝顶标高为168.70m。坝外边坡坡比调整为1:2.0，对于现状北侧局部和西侧外坡坡度大于1:2.0的坝段不进行调整。由于堆积坝较高，在尾矿库西面坝坡上设一条马道，在东、南两面各设两条马道。马道上设置排水沟。削坡工程量约为45000m3。

削坡采用液压反铲挖掘机，由上至下分层将削坡区域尾砂挖出，设计每层挖除1.0m，削坡进行时应避免其他大型机械在库内作业，防止尾砂振动液化，确保在边坡稳定的情况下进行削坡，削坡应避开雨天施工。

根据现状尾矿库地形图，为防止水土流失、雨水冲刷和尾矿粉尘飞扬的污染，设计在尾矿库外坡设置厚度为300mm的干砌石护坡，在最终滩面覆盖山皮土，覆土厚度为300mm。设计在覆土上种植棉槐和沙棘，种植密度为1m*1m同时播撒根系发达草种进行绿化。

6.1.3排水系统整治

现状尾矿库无排水系统，设计在库内设置浆砌石排水沟排出库内洪水，排水沟断面尺寸为600*800mm，侧壁和底厚均为300mm，长度约为315m。为防止雨水冲刷坝坡和尾矿库内积水渗水排出，在尾矿坝外坡坝脚设置坝脚截水沟，坝脚截水沟与外坝坡贴坡链接，断面为600*600，侧壁和底厚均为300mm，长度约为965m，坝脚排水沟采用浆砌石结构，靠近内侧水平方向每隔1m设置排水管，排出尾矿坝内的渗水，排水管采用直径50mmPVC管，断面图见图K1385 S05。坝脚排水沟连向尾矿库下游河道。修建坝内和坝外排水沟约需980m3石料。

坝脚排水沟通过库外排水沟接向下游河道库外排水沟由机械直接开挖而成，断面为图形断面，底宽为1m,高位1m，两侧边坡为1:2.0。