欒川桃李溝尾礦庫擴容改造工程可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 對各工程地質層的抗剪強度指標進行統計，統計結果（結果為平均值）見表16。表16 地基土抗剪強度指標層號巖性直剪不固結不排水剪內摩擦角φq(度)粘聚力Cq(kPa)內摩擦角φq’(度)粘聚力Cq’(kPa)①尾粉砂②尾粉砂③尾細砂④尾亞砂⑤尾粉砂⑥尾細砂⑦尾亞粘土⑦尾粉砂⑦尾亞砂⑧尾亞粘土在本次勘探中，為了測得庫內地下水浸潤線的位置，對施工的主要勘探孔均進行了水位測量。為了降低尾礦壩浸潤線，業主在每層子壩堆積前都鋪設了土工布以及隔水塑料層，并且埋設了排滲管，總體來說該尾礦堆積壩防滲效果比較好。浸潤線的埋深和起伏情況詳見工程地質剖面圖1—1’、 2—2’、 3—3’、 4—4’、 5—5’、 6—6’、 7—7’。從剖面圖上可以看出：在垂直于壩軸線方向上，自尾礦壩坡頂至坡底，浸潤線近乎平行于壩底地形坡度線，埋深相對較深，～。在平行于壩軸線方向上，由于同一級子壩上的堆積條件不完全相同以及排滲措施的差異，在同一級子壩上水位線可能不盡相同，但是總體差異不大，浸潤線都近乎平行于壩頂表面。總體來說，由于業主單位對該尾礦壩采取的隔水防滲措施較好，同時，受尾礦壩的集排水設施及上游的攔沙攔水壩的控制，目前該尾礦庫內的浸潤線埋深相對較深，這種現象對尾礦庫的穩定是比較有利的。為了確定尾礦砂的滲透系數，對所取的原狀樣進行室內滲透試驗以測得其滲透系數，滲透試驗結果見附表，統計結果見表17。表17室內滲透系數成果統計表 層號特征值①②③④⑤垂直滲透系數Kv (cm/s)水平滲透系數KH (cm/s) 層號特征值⑥⑦⑦2⑧垂直滲透系數Kv (cm/s)水平滲透系數KH (cm/s)由以上表試驗成果可知：尾礦壩堆積體各工程地質層的滲透性與壩體堆積物的粒度及成分變化密切相關。第③、⑥工程地質層為稍密的尾細砂，由于其顆粒較粗，其滲透系數相對較大，滲透性好。第④、⑦⑧工程地質層為稍密到中密的尾亞砂和尾亞粘土，其顆粒較細，其滲透系數較小，滲透性較差。欒川縣潭頭金礦桃李溝尾礦庫位于欒川縣潭頭鎮境內，根據《建筑抗震設計規范》（GB 500112001）附錄A，欒川抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第一組。根據《建筑抗震設計規范》（GB 500112001）：飽和砂土和飽和粉土（不含黃土）的液化判別和地基處理，6度時，一般情況下可不進行判別和處理，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。本報告是把尾礦庫作為一個液化沉陷敏感區按7度的要求進行處理的。根據《上游法尾礦堆積壩工程地質勘查規范》（YBJ1186）之規定，可按照《建筑抗震設計規范》（GB500112001）的公式用標準貫入試驗判定液化。由于現場進行標貫試驗的鉆孔ZKZK9和ZK10的水位較深，按照規范表面以下15m沒有飽和砂土可判別為非液化，因此僅對鉆孔ZK和ZK2進行液化判別。液化判別結果見表18。表18 液化判別表孔號層號試驗深度（m）標貫擊數N（擊）液化臨界擊數Ncr（擊）代表厚度（m）液化指數ILE判別結果液化指數單孔合計液化等級ZK1 (水位：)⑦12不液化非液化⑦10不液化⑦8不液化⑦10不液化⑧11不液化ZK2 (水位：)⑦116不液化非液化⑦116不液化通過以上的液化判別可知，本次判別液化的2個勘探孔均為非液化，綜合判定本尾礦庫場地為非液化場地。該場地的液化等級還需考慮影響水位變化等諸多因素，建議在今后尾礦壩的運行過程中，根據不同時期、不同條件進行驗算，以便對尾礦壩采取及時相應的技術措施，保證其安全運行。 按照“GB 500212001”規范附錄G,，屬于濕潤區，又壩體為強透水性層和含水量大的弱透水層，因此擬建場地環境類型為Ⅱ類。:（1）受環境類型影響的水對砼結構腐蝕介質評價～、～～,無腐蝕性。（2）受滲透影響的水對砼結構腐蝕介質評價～～，具弱腐蝕性。（3）水對混凝土中鋼筋的腐蝕性評價 , 無腐蝕性。（4）水對鋼結構的腐蝕性評價～～11之間，CL+SO42=～，小于500 mg/L，具弱腐蝕性。綜上所述，本場地排滲水對砼具有弱腐蝕性，對混凝土中鋼筋無腐蝕性,對鋼結構具弱腐蝕性。從工程地質剖面及各工程地質層的物理力學指標統計結果來看：本尾礦庫內的第①、⑥和⑧工程地質層為相對軟弱地層。從物理力學指標統計結果表中可以看出第①層尾粉砂由于剛堆積，處于欠固結狀態，其壓縮性較大；第⑥和⑧工程地質層壓縮模量相對其它地層較小，壓縮性較大，在壩體載荷作用下易產生較大沉降，易引起尾礦庫失穩，應引起業主及設計部門的高度重視。現場踏勘初期壩體無明顯位移、沉降、塌陷滑坡等現象；壩體無縱、橫向裂縫、變形。壩體下部有水滲漏，說明該初期壩的排滲設施運行狀況良好。由于該初期壩為干砌石透水壩體類型，其穩定性驗算可參照重力壩的穩定性計算公式方法進行計算。根據2004年7月中非地質工程勘查研究院提交的《欒川縣潭頭金礦有限公司桃李溝尾礦庫安全評價報告》對尾礦初期壩進行的穩定性計算，根據《選廠尾礦庫設計規范》（ZBJ190），尾礦壩等級為三級時。說明在其設定的參數條件下計算出的初期壩的安全系數能滿足要求。按照規范，對現堆積壩的穩定性評價應從正常運行、洪水運行和特殊運行三個方面根據瑞典圓弧滑動面法進行分析評價。正常運行指尾礦庫水位處于正常水位時的情況；洪水運行指尾礦庫水位處于最高洪水位時的工況；特殊運行指尾礦庫水位處于最高洪水位，同時又遇到設計烈度的地震時的工況。欒川縣潭頭金礦桃李溝尾礦壩等級為三級壩。經計算：正常運行時尾砂堆積壩抗滑穩定最小安全系數K＝＞，洪水運行時K＝＞，特殊運行時K＝＞。經現場調查及相關的資料分析，庫區內裸露的巖石主要以砂巖、安山玢巖為主，有兩條小斷裂穿過庫區。壩基附近巖石裸露條件較好，巖石質地堅硬，庫區地表覆蓋層較薄。在庫區內的D2和D7地質調查點（位置詳見《欒川縣潭頭金礦桃李溝尾礦庫擴容改造巖土工程勘察勘探點平面布置圖》）處發現兩處崩塌，崩塌方量約為1020m3，為小型崩塌。崩落的石塊堆積在山坡上，少量落入庫區尾礦堆積體上，對尾礦庫的安全威脅較小。此外，在現堆積壩體北側D15地質調查點處有一處潛在滑坡體，其組成主要為第四系殘、破積碎石土，方量約為200～500 m3，下緣為筑壩挖方所形成的臨空面，一旦具備了滑動的條件易產生滑動，將對其下方尾礦堆積壩體及排水渠造成巨大的危害。目前庫岸基本處于穩定狀態。建議業主單位應重視對尾礦庫周圍地質災害的預防工作，加強監管和防備，以盡量減少對尾礦庫安全運營構成威脅的因素。泄洪塔及庫區排水塔在庫區上游攔水壩附近，位于庫區上游左岸，塔基附近基巖出露，基巖為震旦系下統高山河組砂巖，巖石堅硬，呈中微風化，巖體完整性較好，巖石地基承載力為1500KPa。隧洞線路在庫區左岸山體內，附近基巖大多裸露，隧洞穿過的地層為震旦系下統高山河組砂巖和下元古界上熊耳群安山玢巖，其中震旦系下統高山河組砂巖，巖石堅硬，呈中微風化，巖體完整性較好，巖石地基承載力為1500KPa；下元古界上熊耳群安山玢巖，呈灰綠、黃綠色，具杏仁狀構造，部分斑狀結構，斑晶為石英、長石。巖石裂隙較發育，巖石地基承載力為4000KPa，排水隧洞未見有斷裂穿過。1）庫區尾礦壩各層尾礦砂的物理力學性質指標見表12及表13；庫區尾礦壩各層尾礦砂的顆粒分析指標見表11；庫區尾礦壩各層尾礦砂的標準貫入試驗成果統計見表14；庫區尾礦壩各層尾礦砂的壓縮性見表15；庫區尾礦壩各層尾礦砂的抗剪強度指標見表16。2）欒川抗震設防烈度為6度，但本報告是把尾礦庫作為一個液化沉陷敏感區按7度的要求進行評價的。現狀條件下，通過液化判別綜合判定本尾礦庫場地為非液化場地。由于液化的判別是根據勘探孔目前的水位來確定的，本次液化判別的水位是勘察期間所取得的該尾礦壩的水位，隨著天氣、尾礦庫運營等因素的影響，水位會發生較大的變化，液化等級可能會隨之改變。3）該尾礦壩防滲設施建設較好，目前尾礦壩的浸潤線埋深相對較深，這種現象對尾礦庫的穩定是比較有利。4）尾礦壩堆積體各工程地質層的滲透性與壩體堆積物的粒度及成分變化密切相關。對于顆粒相對較粗的尾細砂，其滲透系數相對較大；而對于顆粒相對較細的尾亞砂和尾亞粘土，其滲透系數相對較小，滲透性也相對較差。5）本尾礦庫內的第①、⑥和⑧工程地質層為相對軟弱地層。第①層尾粉砂由于剛剛堆積，其壓縮性較大；第⑥和⑧工程地質層壓縮模量相對其它地層較小，壓縮性較大，在壩體載荷作用下易產生較大沉降，易引起尾礦庫失穩，應引起業主及設計部門的高度重視。6）通過對壩體排滲出的水進行取樣分析，結果表明尾礦排滲水對砼具有弱腐蝕性，對混凝土中鋼筋無腐蝕性,對鋼結構具弱腐蝕性。 7）根據業主提供的資料及現場勘察資料：尾礦初期壩為透水堆石壩，根據《欒川縣潭頭金礦有限公司桃李溝尾礦庫安全評價報告》在其設定的參數下對尾礦初期壩進行的穩定性計算，計算結果顯示該初期壩穩定。8）對于堆積壩采用瑞典圓弧滑動面法進行了現狀運行狀態下的穩定性計算，計算結果顯示現狀正常運行條件下該堆積壩穩定。壩體在洪水位運行以及特殊運行時的穩定性計算顯示，尾礦壩是穩定的。設計部門在擴容改造設計時，應依據具體情況對尾礦壩進行各種工況下的穩定性驗算，以確保改造后的尾礦庫平穩安全運行。9）在庫區內發現兩處小型崩塌，此外，在現堆積壩體上部北側有一處潛在滑坡體，如果產生滑動，將會對壩體造成巨大的危害。建議業主單位應重視對尾礦庫周圍地質災害的預防和治理工作，加強監管和防備，以盡量減少對尾礦庫安全運營構成威脅的因素。10）建議在今后尾礦壩的運行過程中，應根據尾礦壩在不同時期、不同條件下進行勘察驗算，以便對尾礦壩采取及時相應的技術措施，保證其安全運行。11）建議業主單位對尾礦壩加強監測和管理，并制定相關的危險事故處理應急預案。特別是在雨季，應實時監測水位變化及壩體變形情況，注意初期壩及壩體坡面保護工作，制定洪水易發季節和地震條件下應急預案，必要時應對下游廠礦及居民進行緊急撤離。第二章 尾礦庫原設計內容及現狀簡述 尾礦庫原設計內容簡介該尾礦庫原設計單位是冶金部秦皇島黑色冶金礦山設計院，設計尾礦庫初期壩為透水堆石壩，（），壩頂寬3m，總庫容為103104m3。設計（生產規模為100t/d選廠）可服務年限13年。尾礦庫于1994年建成并投入使用。，為保證選廠正常生產，企業委托冶金部長春黃金設計院于2001年10月對該尾礦庫做了擴容設計。，總庫容由103104m3增加到170104m3。增加庫容67104m3，可滿足生產規模300t/d選廠10年生產排尾礦之需求。設計內容簡介如下：設計尾礦庫初期壩為透水堆石壩， （），壩頂寬3m，內外坡比為1：2。外坡干砌大塊石護坡。，采用上游法堆筑尾砂壩。采用渠槽法人工筑子壩。子壩結構尺寸為外坡比為1：2，頂寬5m，依次堆至最終壩頂，總平均外坡比為1：4。（1）壩坡面排水溝每隔4級尾砂子壩（垂高10m），在子壩頂設置馬道排水溝，凈斷面規格為寬深=,漿砌石結構。馬道排水溝從中間以1%坡降坡向壩兩肩截水溝。（2）壩肩截水溝在兩壩肩與兩岸山坡結合處順自然地形地勢設置壩肩截洪溝，一直修到最終堆積壩頂，壩肩截水溝采用漿砌石結構，其斷面規格為寬深＝，用于截排山坡雨水，防止雨水沖刷壩坡面。（1）初期壩排滲初期壩為濾水壩，在初期壩內坡設置土工布反濾層，土工布規格為500g/m2土工布。（2）尾砂堆積壩排滲每隔4級尾砂子壩（垂高10m），結合排水溝設置水平排滲管，排滲管為φ=150mm鉆孔鋼管且外包規格為500g/m2土工布，每根長40m，水平間距10m。滲出水排入相應壩面馬道排水溝進入壩肩截水溝，由壩肩截水溝導入下游水系。由于尾礦壩最終堆積高度比原設計堆積高度增加19m，庫底排水管D＝，，即達到原設計標高。承壓能力有限，按最大尾礦堆積高度，經計算校核，后期已不能滿足結構穩定要求，且有很多不確定性因素。所以原庫內排水設施不能再用。一旦壓碎、壓裂會影響尾礦庫使用和上游水庫的泄洪，不但影響生產，而且會造成尾礦壩垮壩危險。需新建庫內排水設施。增設排水斜槽（）長30m，排水豎井（D=）一座，井深33m與長500m排水隧洞（）相接，用以排泄尾礦庫區澄清水和庫區雨、洪水。新的排水設施建成后，應將原排水設施進行封堵。，最大壩高24m，，為漿砌石結構。壩基采用帷幕灌漿，壩內設有混凝土防滲心墻。在壩前設有供選廠生產用水的取水井，,為鋼筋混凝土結構。在壩南端一側設溢水井，并與尾礦庫內排水設施相連。設計在原攔水壩的基礎上，進行加固加高，“方案Ⅰ。壩后坡（水庫側）1：，壩外坡（尾礦庫側）下部采用原壩坡比，加高段采用1：”；“方案Ⅱ采用塊石或風化料堆筑，內外坡比為1：2，基礎坐在尾砂灘面上”。，即可滿足所需年限的生產要求，。 尾礦庫現狀欒川縣潭頭金礦有限公司桃李溝尾礦庫位于選礦廠西北約200m處的山溝內，于1994年建成并投入運行。該尾礦庫的《安全現狀評價報告》于2004年7月由中非地質工程勘查研究院編制。現狀評價結論認為：欒川縣潭頭金礦尾礦庫運行正常，判定安全度為正常庫。于2006年6月30日取得安全生產許可證，編號：（豫）FM安許證字[2005]CWK00