第一章总论
1.1 项目概况
新疆福海县****有限公司成立于2010年9月，是一家股份制有限公司。公司经营范围为铁矿石、铁精粉的加工及销售。已建选矿厂规模为年产10万吨铁精粉，年处理原矿30万吨。原矿品位32%，铁精矿品为65%，为低硫、低磷优质铁精矿。2013年8月委托我公司进行福海县****有限公司选矿厂尾矿库设计工作。
1.2 地理交通位置
新疆福海县****有限公司选矿厂距阿勒泰市约90Km，自阿勒泰至红山嘴方向，可直达厂区，行政区划隶属阿勒泰地区福海县境内管辖,交通便利（见交通位置图）。
交通位置图
1.3 建设条件
1.3.1 气象条件
福海县地处亚欧大陆中心，属大陆性中温气候区，春季冷暖变幅大，夏季短促，冬季严寒且漫长。降水较少，蒸发强烈，春、冬季大风较多，无霜期短，积雪覆盖时长达5个月之久。极端最高气温41℃，极端最低气温-42.7℃，年平均降水量121毫米，年蒸发量为1844.4毫米以上，年平均相对湿度在50%-70%。
1.3.2 地形、地貌
场区属低山-丘陵地貌，地形切割不强，相对高差一般在40米左右，山势起伏不大，因此选择三面围坝尾矿库，整个勘察区内地形为东高西低。
1.3.3 供电、供水条件
项目区用电依赖当地现有的供电系统，10KV供电线路距本区域10公里,需架设输变电设备，通过“T”型接入降压后向本项目供电，可满足现有项目用电。
在厂址西侧有一条小河流，可满足项目建成后用水需要。
1.4 设计依据
1.4.1 规范规程
1、《选矿厂尾矿设施设计规范》（ZBJ 1-90）；
2、《尾矿库安全监督管理规定》（2011第38号令）；
3、《尾矿库安全技术规程》（AQ 2006-2005）；
4、《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001）；
5、《土工合成材料应用技术规范》（GB 50290-98）；
6、《碾压式土石坝施工规范》(DL/T5129-2010)；
7、《水工建筑物抗震设计规范》(SL 203-97)；
8、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）；
9、《水工混凝土结构设计规范》（SL/T 191-96）；
10、《中华人民共和国消防法》（2009.05.01）；
11、《交流电气装置的接地》（DL/T 621-1997）；
12、《消防安全标志设置要求》（GB 15630-1995）；
13、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）。
1.4.2 基础资料
1、《新疆福海县****有限公司选矿厂尾矿库1:1000地形图》；
2、《新疆福海县****有限公司年处理10万吨铁精粉选矿厂建设项目可行性研究报告》兵团建工设计研究院 2011.4；
3、《新疆福海县****有限公司尾矿坝岩土工程勘察报告》新疆天地源工程勘察设计研究院(有限公司) 2013.7。
1.4.3 设计基本原则
1、贯彻执行国家安全生产监督管理总局令第38号《尾矿库安全监督管理规定》，确保尾矿安全运行。
2、在满足企业生产需要条件下，积极稳妥地采用可靠技术，以减少工程量，降低投资，缩短工期，方便生产和管理。
3、贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》在生产工艺中消除污染，保护环境。
4、充分利用荒地和贫瘠土地，不占、少占和缓占农田，减少动力消耗，尽可能考虑造地还田的原则。
1.5 建设规模
1.5.1 工作制度
选矿厂工作制度每年330d，每天3班，每班8小时。
1.5.2 尾矿规模
设计选矿厂生产能力30×104t/a，日处理原矿909.09t/d。生产服务期为20年。
选矿厂年产尾矿20×104t/a，日排出尾矿量606.06t/d。
1.6 设计方案
1.6.1 尾矿库
尾矿库库型为山坡型，等别为五等库。防洪标准：设计频率P=2%，重现期50年一遇。尾矿库总库容99.79×104m3，设计服务期为5.0年，暂不能满足选矿厂生产要求。
1.6.2 尾矿坝
尾矿坝为不透水土石坝，筑坝材料为清基废料和库区周边砂石料，坝顶标高为989.0m，坝顶宽度4m，最大坝高24m，坝轴线总长598.54m，上、下游边坡比均为1：2.0。
1.6.3 尾矿库排洪设施
本工程尾矿库为五等库，尾矿坝一次堆筑，最大坝高24m。防洪标准：设计频率P=2%，重现期50年一遇。尾矿库内汇水面积0.12km2，尾矿库调洪库容22195.6m3，可以容纳一日最大洪水总量1656m3，采用库内浮船泵站排水。库外采用拦洪坝加截洪渠方式排洪。
尾矿库排洪设施采用浮船式排洪泵站，兼做回水泵站。排洪泵选用两台型号SLS65-250（I）单级离心立式离心泵，额定参数：Q=65m3/h，H=72m，N=22kw，一开一备。排洪泵兼做回水泵，雨季排洪泵将在25.5个小时内将尾矿库的洪水排向选矿厂高位水池重复使用。可以满足库内排泄降雨量的要求。
尾矿库修建处为独立的山沟，没有地表来水量，雨季洪水来源仅由暴雨造成。库外 1.4km2汇水面积产生的洪水通过泄洪渠排出，其洪峰流量
Q2%=3.32m3/s，泄洪渠泄流量为19.75m3/s。泄洪能力大于Q2%，雨季洪水可以全部通过排洪系统排出库外。
1.6.4 尾矿输送
尾矿输送采用压力输送方式，尾矿浆排放浓度为33%。尾矿输送主管：采用DN100钢骨架复合管。尾矿输送支管：坝上放矿管采用DN100高密度聚乙烯（HDPE）管。尾矿输送管采用复合硅酸盐保温，厚度δ=30mm。尾矿浆采取坝顶分散均匀排放。
1.6.5 尾矿库回水利用
库内澄清水的回取，采用浮船式泵站。回水泵型号SLS65-250（I）单级离心立式离心泵，额定参数：Q=65m3/h，H=72m，N=22kw，一开一备。回水管用的DN125无缝钢管两条（一备一用），管线全长621m。管路沿尾矿库北侧向高位水池铺设，尾矿澄清水经回水管线送至选厂高位水池重复利用。
1.6.6 工程特性表
工程特性表见表1-1。
工程特性表表 1-1
第二章工程地质
本工程尾矿库岩土工程勘察结果依据2013年7月新疆天地源工程勘察设计研究院有限公司提交的《新疆福海县****有限公司尾矿坝岩土工程勘察报告》以下简称《岩土工程勘察》。
2.1 场地工程地质条件
2.1.1 地形与地貌
拟建场区属低山-丘陵地貌，地形切割不强，相对高差一般在40米左右，山势起伏不大，因此选择三面围坝尾矿库，整个勘察区内地形为东高西低。
2.1.2 岩土特性描述
根据钻孔及探井揭露，在勘探最大深度20m范围内，揭露拟建场区地层岩性自上而下依次为冲填土、强风化砂岩：
①冲填土：灰黄色，松散，稍湿，主要成分为砾石，夹有角砾，角砾含量小于30%，该层厚度在1.4～8.3m，上部含有植物根系。
②强风化砂岩：青灰色，风化成碎块状、碎屑状，砂质结构，层状构造，上部呈强风化状态，最大可见厚度12.4m，往下风化程度逐步减弱，场地内均有分布。
③中风化砂岩：青灰色，风化成碎块状、碎屑状，砂质结构，层状构造，上部呈强风化状态，最大可见厚度12.4m，往下风化程度逐步减弱，场地内均有分布，该层未揭穿。
2.1.3 地下水
勘察期间，勘探最大深度范围内，各钻孔均未揭露地下水。根据矿区水文地质资料显示，拟建场区地下水属基岩裂隙水，地下水水位大于20
米，地下水对本工程无影响。
2.1.4 不良地质作用
根据勘察及区域地质资料反映，拟建场区及周边300米范围内无活动断裂穿越，并未有如泥石流、岩熔、崩塌等其它不良地质作用。
2.2 地基土岩土性能指标、评价
2.2.1 地基土主要特征及工程性能
根据地层岩性特征、室内测试成果和当地已有建筑经验，综合确定承载力特征值为：
②强风化砂岩承载力特征值 f ak=400Pa
变形模量 E0＝40MP
内摩擦角Φ=45°
③中风化砂岩承载力特征值 f ak=600Pa
变形模量 E0＝40MP
内摩擦角Φ=45°
2.2.2 地基土对建筑材料腐蚀性评价
依据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）【2009版】,拟建场区环境类别属Ⅲ类，该地基土 PH值在7.7～7.9之间，易溶盐总含量在0.516%～0.517%mg/kg之间，属硫酸盐渍土。土样中SO42-含量分别为2430～2440mg/kg，故地基土对混凝土结构具有弱腐蚀性；土中Cl-含量为660～860mg/kg，故地基土对混凝土中的钢筋中等腐蚀性。
综上所述，地基土对建筑材料腐蚀性综合评价为具有弱腐蚀性。
2.3 场地类别及场地地震效应评价
按《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范
（GB50011-2010）划分，该地区地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第二组，特征周期0.40s，相对应的抗震设防烈度为6度。
本次勘察未实测地层波速，根据拟建场区区域地质资料，依据场区地层特点及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）划分，场地土类型为中硬土，拟建场区场地类别为Ⅱ类。另据区域地质资料显示，拟建场区无活动断裂带，场地不发生地震液化及其它不良地质作用，该场地为可进行建设的一般场地。
2.4 筑坝场地及基础建议
2.4.1 场地、地基稳定性评价
根据拟建场区岩土体的特征及原位测试成果，对各类岩土体综合评价如下：
①层冲填土:该层组成成分较复杂，工程力学性质较差，不能做为天然持力层，应挖除。
②层强风化砂岩:该层场地均有分布，工程力学性质好，可作为拟建坝址的天然持力层。
2.4.2 地基稳定性评价
从坝体的布置上，坝体将直接置于②层强风化砂岩层上，岩层岩性单一，不构成坝基滑移的边界条件，因此坝基是稳定的。
2.4.3 基础开挖建议
根据场地岩土工程条件和附近的成功经验，基坑开挖应采用放坡开挖，其允许边坡值按有关规范规定选用。当放坡条件不具备时，应采取一定的支护措施。
2.5 结论与建议
1、据本次勘察，拟建场地内未发现不良工程地质现象，场地和地基土相对是稳定的，可做建筑场地。
2、在勘探深度15米范围内，②层强风化砂岩及③层中风化砂岩可作为基础持力层，地基基础方案建议采用天然地基。
3、场地内地基土承载力特征值可采用2.2.1中建议值。
4、勘察期间，各勘探点在勘探深度范围内均未遇见地下水，根据矿区水文地质资料显示，地下水水位大于20米，可不考虑地下水对坝基的影响。
5、岩土体对尾矿坝建筑材料腐蚀性综合评价为具有弱腐蚀性。基础设计施工可按照相应的有关规范《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）执行。
6、按《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）划分，该地区地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第二组，特征周期0.40s，相对应的抗震设防烈度为6度。场地土类型为中硬土，拟建场区场地类别为Ⅱ类。
7、据区域地质资料显示，无活动断裂，无不良地质作用，综合判定拟建场地为抗震一般地段。
8、本地区标准冻结深度为2.0米。
2.6 对《岩土工程勘察》报告的评述
根据《水利水电工程地质勘察规范》、《尾矿堆积坝工程地质勘察规程》要求以及设计深度需要，新疆天地源工程勘察设计研究院有限公司提交的《岩土工程勘察》报告进行评述。
本工程地处地震区，工程区无不良地质现象，场地和地基稳定，适宜进行本工程的建设。该报告中对工程地质性质、地层、地震、地下水对本工程的影响，基本满足设计需求。
根据《岩土工程勘察》报告提出的结论和建议，本次设计按照以下原则进行。
1、设计抗震设防烈度为6度，地震加速度值为0.05g。
2、尾矿库设计中可不考虑地下水对本工程的影响。
3、尾矿坝筑坝材料采用土石料。
4、确定将筑坝基础选在冲填土以下的强风化砂岩及中风化砂岩上，作为天然基础持力层。施工前对筑坝材料进行击实试验，以确定碾压参数。
第三章尾矿库
3.1 选矿及尾矿指标
3.1.1 选厂工艺流程
破碎工艺为三段破碎、一段闭路筛分，入筛分前抛废，细碎前预留二次抛废作业，筛分作业共三个产品，即筛下物（-13mm）入选，筛上物（+40mm）返回细碎，中间粒级（13mm～-40mm）作为入炉块矿堆存。
磨选工艺主要用于处理干抛、筛分后产生的磁铁矿沫（<13mm）。磨选流程为二段闭路磨矿，阶段磨选，一段磨矿—一段分级—一段磁选—二段磨矿—二段分级—二段磁选—三段磁选—过滤，磁选尾矿浓缩后经过底流泵至工业废弃物堆存库，经过旋流器浓缩后沉砂入工业废弃物堆存库，溢流自流回选厂，再经浓缩后底流泵至压滤车间。铁精矿经过滤机过滤后露天堆放。筛分作业中10～40mm粒级作为成品块矿单独存放，干选废石运至工业园区工业废弃物堆存。
3.1.2 尾矿主要指标
选厂规模：30×104t/a，909.09t/d
尾矿量：20×104t/a，606.06t/d
尾矿比重：2.65t/m3
尾矿干容重：1.5t/m3
尾矿排放浓度：33%
选厂工作制度：330天/年，三班生产
尾矿浆水固比：1:3.0
尾矿粒度组成：-200目占43.33%
选厂服务年限：20年
3.2 尾矿库库址选择
3.2.1 库址选择的原则
选择尾矿库是综合考虑下列原则：
1、不宜位于工矿企业、大型水源地、水产基地和大型居民区上游；
2、不宜位于大型居民区及厂区最大频率风向的上风侧；
3、不迁或少迁村庄；
4、不宜位于全国和省重点保护名胜古迹的上游；
5、不宜位于有开采价值的矿床上面；
6、避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；
7、筑坝工程量小、生产管理方便；
8、汇水面积小、有足够的库容库长。
3.2.2 库址的选择
尾矿库库址的选择应综合考虑地形、汇水面积、与选厂的距离、尾矿库周边环境影响及技术经济等因素。
建设单位有关人员和设计组成员赴现场踏勘，对新疆福海县****有限公司选矿厂尾矿库库址进行了比选。最终和建设单位讨论确定尾矿库库址位于选矿厂西侧原尾矿库址，设计确定新建尾矿坝位于原坝体下游。
选定尾矿库址位于选矿厂西侧，地形呈浅V型，山势起伏不大，相对高差5m左右，地势东高西低，东侧为一狭长沟谷，尾矿库区汇水面积为0.12k㎡，库外汇水面积为1.4k㎡，选厂和生活区位于尾矿库东北侧，距离尾矿坝轴线300m处有一条矿区道路，尾矿坝轴线下游500m处为当地的畜牧养护站。尾矿库三面筑坝，形成的总库容约99.79万m3，尾矿库服务年限为5.0年。
优点：
1、可利用已有尾矿库设施，避免重复投资。
2、尾矿库距离选矿厂较近，尾矿输送采用压力输送，输送距离380m。
3、尾矿库距离选厂较近，方便管理。
缺点：
1、尾矿库库容量小，不满足选矿厂20年的生产需要。
2、尾矿坝最大高度为24m，坝轴线598.54m，一次性筑坝土方量较大。
3、尾矿坝下游有条砂砾石道路，尾矿坝轴线距离该路最短距离为300.0m。
3.2.3 尾矿库安全对周边环境的影响
本工程尾矿库库型为山坡型，尾矿坝最大坝高24m，选矿工艺为磁选，选矿过程中不添加选矿药剂，尾水中不含选矿药剂残余成分。根据《岩土工程勘察报告》，尾矿库所在区域可不考虑地下水，微量渗透尾矿水不会对地下水和下游造成影响。
为提高坝体的安全度，确保下游环境安全，本次设计采取如下措施：
1、采用坝前均匀排矿，形成最小干滩长度40m，有效保护尾矿坝不受尾矿水冲刷，减小坝体渗漏量；
2、严格按规范要求设置排洪系统，充分发挥排水系统的泄流能力，有效降低雨季库内水位，确保坝体安全；
4、设计要求企业，委托具有相应资质的施工、监理和安全评价公司，做好尾矿库建设的相应工作，为尾矿库的安全管理打下坚实的基础；
5、设置安全可靠的通讯设施、设备，确保现场人员及管理人员及时获取信息；
6、组建尾矿坝事故抢险队伍，编制尾矿坝事故应急预案，尾矿库企业应建立应急救援组织；
7、设置上坝道路为安全管理提供交通条件；
8、制定尾矿坝安全管理机构和定期检查制度；
9、负责尾矿库安全的企业领导应取得培训合格证；
10、负责尾矿坝的岗位工人和其它特殊岗位工人应取得安全上岗合格证；
11、企业应取得尾矿库安全生产许可证；
12、尾矿库相关设备、工作人员、管理人员配备齐全，安全投资到位；
13、企业应按设计的要求严格管理，确保防尾矿库排洪安全，并针对尾矿库排洪安全内容编制事故应急预案；
14、及时掌握雨情、震情，为安全管理提供信息；
15、尾矿库的建设一定程度上破坏了库区周边的生态地貌，应通过植树绿化等措施改善库区周围的生态环境；
16、按规定设置坝体安全监测设施，通过定期观测，积累数据，为尾矿库安全管理提供科学依据；
17、严禁利用尾矿库蓄水，严防洪水漫顶，造成垮坝事故；
18、尾矿库严禁擅自加高和延期使用；
19、企业应对选矿厂全体员工进行安全教育，防止尾矿库淹溺等安全事故发生；
20、尾矿库周边设置警示牌和铁丝网围栏，防止非工作人员进入。
综上所述，企业应按设计施工，按设计要求严格管理，减小尾矿库事故发生的可能性，及早发现事故隐患，及时消除隐患，确保企业职工安全，确保尾矿库周边居民和财产安全。
3.3 尾矿库库容计算
依据选厂提供的1:1000地形图计算尾矿库库容，计算结果详见尾矿库库容计算表3-3及库容曲线图。
尾矿库库容计算表表3—3
3.4 尾矿库等级及防洪标准
3.4.1 确定尾矿库工程等别
根据中华人民共和国行业标准《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90的规定，由已知的坝高及其相应的库容查表3-3确定工程等别。
本工程主要建筑物为尾矿坝。尾矿坝最大坝高24m，总库容为99.79×104m3，根据坝高和库容查表3-4。确定该尾矿库等别为五等，主要构筑物级别为5级。
尾 矿 库 等 别 表 3-4
3.4.2 确定洪水重现期
根据中华人民共和国行业标准《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90的规定，由已确定的建筑物等别查表3-5可确定尾矿库建筑物的防洪标准。根据本工程尾矿库为五等，则确定其防洪标准初期和中后期统一为：频率P=2%，重现期50年一遇。
尾 矿 库
防 洪 标 准 表3-5 3.5 尾矿库洪水计算
3.5.1 尾矿库洪水计算
根据已确定尾矿库等别以及防洪标准进行尾矿库洪水计算。由于本工程缺乏当地水文资料，因此设计参照与本工程相邻地区水文资料以及《尾矿工程》、《选厂尾矿设施设计规范》进行尾矿库洪水推算。根据新疆年最大24小时点雨量均值等值线图查得福海县24小时最大点雨量24_
H =10mm ，C v =0.6，C s =3.5C v 。尾矿库内汇水面积为0.12km 2，库外汇水面积为1.4km 2。洪水计算采用推理公式的修正简式进行计算（计算过程略），计算结果见表3-6。
洪峰流量、洪水总量计算表 表3-6
3.5.2 尾矿库调洪库容计算
1、尾矿沉积滩平均坡度计算
尾矿沉积滩平均坡度按照以下公式计算：
6
1503
1)(1.0Q
VB d C i =
式中： i ——尾砂冲积坡度；
d 50——尾砂中值粒径，暂定0.03×10-3m ； C ——矿浆固体重量比，33％；
V ——尾矿不冲流速，设计取0.15m ／s ； B ——放矿口宽度，15m ； Q ——矿浆流量，0.003m 3/s 。 经计算，i=0.025，取 i=2.5％。 2、调洪计算
计算调洪库容时沉积滩坡度按2.5%考虑，最小干滩长度按40m 计算，调洪计算结果见表
3-7。
调洪计算结果表 表3-7
3.6 尾矿库服务期
尾矿库服务年限由公式W
V A d 8
.0??=
γ有效确定。
尾矿坝坝顶标高989.0m，尾矿库的有效标高987.3m，对应的库容83.7×104m3。选厂年生产尾矿量W=20×104t，尾矿堆积的干容重γd按1.5t/m3计算，库容利用系数按照0.8计算，经计算尾矿库服务期为5.0年。
为确保尾矿库及周边设施安全，本期尾矿库服务期满后，不得继续使用，及时进行闭库设计，企业应另选库址堆存选矿厂剩余服务期内产生的尾矿。
第四章 尾矿坝
4.1 尾矿坝顶高程
本工程坝体结构级别为5级，根据上游式尾矿坝最小安全超高为0.4m ，工程区地震设防烈度为6度，考虑地震涌浪高度0.5m 。依据计算尾矿沉积滩平均坡比0.025，尾矿坝最终安全超高确定为1.0m 。澄清水澄清深度按照0.5m 计算。经调洪演算，调洪高度为0.2m 。本工程尾矿坝服务年限为5.0年，所需有效库容对应的标高为987.3m ，因此坝顶标高按照下式计算。
H=H 有效+h 澄清+h 调洪+△h
式中：H —坝顶标高，m ；
H 有效—有效库容对应的标高987.3m ； h 澄清—澄清水深度0.5m ； h 调洪—调洪高度0.2m ； △h —安全超高1.0m 。 计算得到尾矿坝顶高程为989.0m 。 （1）尾矿坝特征水位 最高洪水位：988.0m ； 正常蓄水位：987.8m ； （2）尾矿坝服务期
由已确定的有效库容对应的标高987.3m ，查得有效库容83.7×104m 3。本工程尾矿库为山坡型，根据库型选择尾矿库初期库容利用系数取0.8，则尾矿坝服务年限为5.0年。
年有效0.510
208
.05.1107.838.04
4=????=??=
W V A d γ 4.1.2 坝体结构
1、坝型