Centrale hydro-électrique
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，通常水力发电站和水坝共同建设
与联合工作图：A：发电机B：涡轮1：定子2：转子3：拱门4：涡轮叶片5：水流6：发电机轴
水电站大坝断面图
水力发电（：Hydroelectric power）是运用水的势能转换成电能的发电方式，其原理是利用水位的落差()在重力作用下流动()，例如从河流或水库等高位水源引水流至较低位处，流的水流推动轮机使之旋转，带动发电机发电。高位的水来自太阳热力而蒸发的低位的水份，因此可以视为间接地使用太阳能。由于技术成熟，是目前人类社会应用最广泛的。
以水力发电的工厂称为水力发电厂，简称水电厂，又称水电站。
以大坝储水形式发电的水力发电是否属可再生能源存在争议。随着长时研究，以大坝储水发电所造成的问题慢慢地被发现。这种发电方式造成的问题包括大坝造成的环境会产生强烈的温室气体，而大坝对原有环境的破坏是永久性的、不可逆转的，但发电功能的寿命却是有限。
惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼（实际控制输出力量的小水门）使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，发电机加入励磁后，发电机创建电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。
水力发电的种类
惯常式水力发电
水库式水力发电
水库式水力发电（英语：Conventional hydroelectricity），又称堤坝式水力发电。是以储水形成，其最大输出功率由水库及出水位置与水面高度差距决定。此高度差称为扬程又叫落差或水头，而水的势能与扬程成正比。
川流式水力发电
（英语：Run of the river hydroelectricity），又称或径流式水力发电。川流式水力发电站的堤坝相当小，有的甚至没有堤坝。流经的水若不用作发电就会即时流走。在美国，这种方式的电站产能相当该国耗电量的13.7%(2011年计)。
调整池式水力发电
是界于式水力发电及之间的发电方式，和水库式水力发电一様会兴建拦水坝，形成的湖泊称为，但调整池只容纳一天的水量，因此规模比一般水库要小。
是以因潮汐引致的海洋水位升降发电。一般都会建水库储内发电，但也有直接利用潮汐产生的水流发电。全球适合潮汐发电的地方并不多，英国有八处地适合，估计其潜能促以满足该国20%的电力需求。
抽水蓄能式水力发电
抽水蓄能式水力发电（英语：Pumped-storage hydroelectricity），是一种储能方式，但并不是能量来源。
当电力需求低时，多出的电力产能继续发电，推动电泵将水泵至高位保存，到电力需求高时，便以高位的水作发电之用。此法可以改善发电机组的使用率，在商业上非常重要。
优点及缺点
发电时无污染物排放
与其他可再生能源一样，水力发电在运作时机乎全无污染物排放。(但并不是无碳排放)
营运成本低及稳定
水力发电无需燃料，发电成本不会受燃料价格影响，加上运作高度自动化，运作时所需人手少，故营运成本低。以为例，若连续以最大发电量发电计，出售5至8年电力就可以收回建造成本。
可按需供电
水力发电可以按用电量需要而快速调整发电量。水力发电启动时间仅为数分钟，只需60至90秒就能达至全功率输出，烧气发电所需时间更短。因此，小型水力发电站可以用作调节供电量的缓冲。
发电以外的其他用途
水库有储水功能，可以控制水流量，有一定程度的上下游水量分布调节能力， 故可以降低洪水泛滥造成的损失及蓄备灌溉用水。在某些地理环境下，水库能降低河水流速，改善航运。
大部份其他发电方式只要更换新设备就可以延长发电寿命，但水力发电由于水库内淤泥堆积，寿命有限，由50至200年不等，一般约为100年。
淤泥堆积的速率视乎水库大小与沉积物多少。在美国，大型水库平均每年减少0.2%的容量，而中国的主要水库平均每年减少2.3%的容量。
溃堤会导至大量人命伤亡及经济损失，因此水坝品质必需极高，大型水坝承受巨大水压，地质堪察、设计、计划、测试及建造等成本相当高。
破坏生态环境
大形水库会导致上游大面积土地被水淹没，导致栖息地细碎化，破坏生物多样性，失去生产力较高的低地、草原，破坏生态价值高的湿地、河谷及森林。
而下游同样会受影响，原本会流至下游的沉积物在有水力发电站后会大幅减少，这是因为发电机组所排出的水中含有的沉淀物非常少，使下游河床被冲刷，又先去沉淀物的补充，导至水土流失，最终下游的原有地貌会逐渐被侵蚀，河堤，会受影响，肥沃的冲积土减少。
阻碍水中生物迁徙，阻外其繁殖，部份物种可能因而绝种，减少了物种多样性。水库会使水温上升，因而导致鱼群数量及种类减少。
而且这些破坏是永久性、不能逆转的。
能源依赖水流
水力发电虽然不需燃料，但需要水源，当一个地区重度依赖水力发电供电后，若发生天旱而水流减小时，该地区就会发生供电不足的情况。若发电与生活用水都依赖同一水源，情况就更严重。
全球气候变化也导至发生水流短缺可能性增加，有研究指出，每当全球气温上升2度，就会减少10%降雨量，有可能导至河流水量下跌40%，巴西的水力发电量也预计在本世纪末会因此而减少7%。
上游居住在将被淹盖的土地上的人口需被迁移，2000年，全球因此而被迁移的人口有4千至8千万。
并不是任何地点都适合建水库，除需在适合的水源及地形外，还需考虑一系列因素，包括地质结构、对自然环境影响、对当地居民影响等。
水坝的其他影响
减少灌溉用水 — 可作大型水库增大水面表面面积，增加了水的蒸发量，也就减小了下流河水的总量，实质性地减小了可用作灌溉用水。
诱发地震 — 储水量大及深的水库会产生巨大压力，这压力会改变原有的地壳受力情况而导致地震，历史上第一次水库诱发地震在阿尔及利亚于1932年发生，时至今日，有证据证明有最小70次地震与水库有关。1963年，意大利的一次水库诱发的地震中有2600人死亡。
溃坝后的板桥水库
水坝形成的水库储有大量水，若一旦因为天灾（例如地震或特大洪水）、工程质量、设计或人为因素（例如战争）而溃堤可导致严重人命伤亡及经济损失，例如1975年的中国的河南「75·8」溃坝事件，包括板桥水库在内的60多座水库接连溃堤，受灾人数1015万人，死亡人数2.6至23万，比的死亡人数（包括事后因而生癌而死亡的人数）多超过8至60倍。
在战争中，大坝也经常成为战略目标，水电站是发电设施，有战略价值外，在及也有过故意破坏水坝引发洪水的例子。
水力发电与其他发电方式的比较
2013年全球电力来源
& 煤: 9,632,955 GWh (41.2%)
& 天然气: 5,066,215 GWh (21.6%)
& 石油: 1,027,602 GWh (4.4%)
& 核能: 2,478,216 GWh (10.6%)
& 水力: 3,874,417 GWh (16.6%)
& 风力: 636,781 GWh (2.7%)
& 生质能: 368,869 GWh (1.6%)
& 太阳能光伏: 139,053 GWh (0.6%)
& 其它: 181,579 GWh (0.8%)
2013年全球总发电量:
23,405,687GWh
数据源:IEA
水力发电每度电的发电成本显然较目前部份广泛应用的发电方例如火电、核电、低，但预计将比风力发电相当。。
供电稳定性
相对太阳能及风能等可再生能源，水力发电量相对稳定，但并不及火力发电及核能发电，原因是水源、流量等会随季节、气候改变。
在电力工业角度来说，水电是调节性最好的电源之一。由于只需一开闸门就立刻可以发电，水电通常在输电网络中可以扮演承担调峰、调频、事故备用等角色。在调节性能这一点上，能够与水电媲美的只有及发电。、
对环境影响及温室气体排放
水库对环境有相当及不可逆转的影响及破坏，相比其他可再生能源，例如太阳能、风力发电等，较不环保。而且水库式水电站寿命有限，可持续发展方面也不及其他可再生能源，但一般情况下仍然比石化燃料发电环保。
不同环境下下水力发电的排放量分别可以很大。由于水坝有相当深度，在底层形成缺氧层做就生物的厌氧分解，动植物分解后形成，也有少量二氧化碳，是一种比强超过30倍的，加剧。在温带，如加拿大及北欧，温室气体的排放只有一般水力发的2-8%，但在热带地区，水力发电所产生的温室气体会比使用石化燃料的火力发电还多，极端情况下可达石化燃料的火力发电多3.5倍。。而季节性的水位变化会为水库不断提供分解物，使水库内的生物的厌氧分解持续不断。
此外，由于水坝工程浩大，兴建水坝所产生的温室气体是火力发电的数百倍。
全球使用水电的情况
全球水力发电设备量
水力发电设备量
占再生能源百分比
占所有能源百分比
全球水力发电总量每年都不停在增长中，但在全球可再生能源所占比重就不断下降，近年由于中国、俄国、巴西等发展水力发电，所以比重的减少有所放慢。
各国使用情况
据2004年统计，世界上大约有五分之一（20%）的电力供应是来自水力发电，至2011年则下降至16%。
现在全球有150个国家使用水力发电，有24个国家的水电比重超过90%，至少有三分之一的国家的电力供应以水电为主。有75个国家主要依靠水坝来控制洪水，全世界约有近40%的农田是依靠水坝提供灌溉。
至今，水力发电仍然是最低成本的可再生能源，2002年在南非约翰内斯堡举行的联合国可持续发展委员会的高峰会议，在非洲国家的强烈要求，经过激烈的争论，会议确认大型水电站应该与小水电一样，享有清洁的可再生能源的地位。同时为了减少全球温室气体的排放，会议还制订了计划书、鼓励国际合作、支持有关国家开发水利水电，实现可持续发展。
世界水力发电前十名之国家
总共（亿千瓦时/年）
水电（亿千瓦时/年）
百分比（%）
其它来源包括潮汐能和垃圾发电
中国水力发电的情况
水能资源十分丰富，在总储量居世界第一，2011年水力发电量是世界之冠，是整个欧洲的173%，美国的211%，在2010年中国的水力发电量占全世界水力发电量的17%。按照2008年中国初级能源消费结构的数据，中国的水电、和占能源消费总量的比重偏低，只有百分之八点九，所以需要积极发展可再生能源。
比较其他国家来说，的水能利用率偏低是不争的事实，因此的水力发电还有很大的发展空间。然而，水库会对环境造成不可逆转的破坏，必需小心考虑对环境的影响，而且需注意中国的全年实质水力发电量与水力发电机组的最大发电量比为0.37，水力发电机组的闲置率比大部份已发展国家高。
根据中国在2004年的水能资源普查结果计算，如果将已知的（可开发）水能资源充分开发，以100年计算，中国的常规一次能源总量将能够增30%以上，相应地煤炭在总能源中的比重则可下降至51.4%，水能资源比重将上升到44.6%。如果要以200年计算，水能资源将大大超过其他任何能源资源，成为的第一大常规能源。
以2004年曾引起激烈争论的水电站作为例子，假若水电站一旦建成，就相等于建造一座。如果加上其自身的发电效益，其总发电量效益几乎接近于两个。相当于每年节省8000万吨原煤，如果不选择建设水电站，就相等每年流失掉8000万吨原煤，以及同时增加8000万吨原煤所制造出来的（这并未考虑到水力发电的水库所产生的温室气体排放量）。
著名水电站
：世界上最大的水电站。其人工水库以面积计算，在全球排第24位。
：位于长江中游，三峡大坝下游38公里。
小浪底水电站：位于黄河中游，三门峡水电站下游130公里，现时小浪底水库被称为北方的「小千岛湖」，景色优美。
：又称千岛湖，位于中国西南部的淳安县和境内。
丹江口水库：位于和淅川县之间，南水北调工程中线起点。
伊泰普水电站：南美洲最大的附近，世界上第二大水电站。
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福 建 省 地 方 标 准
DB35/T97.2-2004
代替 DB35/T97.2-2001
福建省质量技术监督局
DB35/T97.2-2004
本标准是对 DB35/T97.2-2001 《八仙茶 茶树品种》的修订。本标准规定
了八仙茶的品种来源、特征、特性、经济性状，对识别八仙茶具有指导作用。
本标准由福建省质量技术监督局提出。
本标准主要起草单位：诏安县科学技术局、诏安县农业局、诏安县质量
技术监督局。
本标准主要起草人：郑兆钦、王旭东、吴雄明、张程宗、林厦、陈火顺、
钟继春、张巨成。
本标准于 1999 年 9 月首次发布。
本标准于 2001 年 9 月第一次修订。
标准分享网 免费下载
DB35/T97.2-2004
本标准规定了八仙茶茶树品种来源、特征、特性和经济性状。
本标准适用于八仙茶茶树品种特征。
1965 年发现于诏安秀篆镇（原叫大叶黄柦），在诏安县白洋乡（原西潭
乡） 汀洋村八仙山下茶场培育成功， 因而命名 “八仙茶” ， 属无性系品种。 1994
年经全国农作物品种审定委员会审定为 “国家级茶树品种” 。
小乔木状、树姿半开展，分枝部位较高，分枝角 40 度—50 度。
大叶型、叶片长椭圆行，长约 11cm，宽约 5cm，长宽比 2.2 左右。叶尖
钝或渐尖，叶缘平整，叶齿浅而钝，叶面微隆起，叶肉薄，质柔软，叶色黄
绿，侧脉 7—10 对。
萌芽整齐，腋芽两侧有紫色斑点，节间较长，一芽三叶，长约 5.5cm，
百芽重 90g—120g。
花冠大小中等，花量较少，一般只开花不结果。
早芽种，越冬芽的萌芽发于二月下旬，四月上旬开采 （乌龙茶），十二
月中、下旬芽梢停止生长。
DB35/T97.2-2004
抗红蜘蛛能力较强，抗寒性较弱，冬季气温低于-5℃地区不宜种植。
每公顷年均产干毛茶 3000 公斤以上。
适制八仙乌龙茶，香气高，滋味浓，耐冲泡，回味甘爽，初泡稍有苦涩
八仙茶茶树品种适宜制造加工青茶、绿茶、红茶等茶类。
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某蓄水池的标准水位记为0m,如果用正数表示高于标准水位的高度,那么：如下（1） 0.08米和-0.2米各代表什么?（2） 水面低于标准水位0.1米和高于标准水位0.33米分别怎样表示?请问大家是不是加上正号负号就行?草民定感激不尽,铭记在心
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（1） 0.08米和-0.2米各代表什么?答：0.08米表示高于标准水位0.08米-0.2米表示低于标准水位0.2米（2） 水面低于标准水位0.1米和高于标准水位0.33米分别怎样表示?答：-0.1米和0.33米第二题加上正负号就行第一题不能这么回答（0.08米表示高于标准水位0.08米-0.2米表示高于标准水位-0.2米）
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嵩县金牛有限责任公司 牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书工程代码： 【908-2009】长 春 黄 金 设 计 院二 ○ 一 二 年 六 月河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书长春黄金设计院院 长： 张 维 滨副院长：纪强总工程师 ：焦 建 团项 目 负 责 人：宋 学 杰河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书参加设计人员专 尾 尾 尾 概业 矿 矿 矿 算姓 张 王 何 张名 礼 学 晓 民 明 亮 晓 兰签 名河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书目录1 项目概况......................................................... 1 1.1 项目名称 ..................................................... 1 1.2 交通位置、自然地理、区域经济概况 ............................. 1 1.3 建设项目的必要性 ............................................. 3 2 设计原则和依据................................................... 3 2.1 设计原则 ..................................................... 3 2.2 设计依据 ..................................................... 3 2.3 选矿工艺资料 ................................................. 6 3 尾矿库工程地质和水文地质勘察..................................... 7 3.1 地质构造 ..................................................... 7 3.2 地形地貌 ..................................................... 8 3.3 工程地质分区 ................................................. 8 3.4 地层分布及地层结构 ........................................... 9 3.5 岩、土物理力学性质 .......................................... 12 3.6 地下水 ...................................................... 13 3.7 不良地质作用 ................................................ 14 3.8 岩土工程评价 ................................................ 14 3.9 结论和建议 .................................................. 18 4 尾矿库设计...................................................... 20 4.1 尾矿库库址选择 .............................................. 20 4.2 库址及周边环境 .............................................. 21 4.3 尾矿排放方式 ................................................ 23 4.4 尾矿坝 ...................................................... 23 4.5 尾矿库库容计算 .............................................. 28 4.6 排洪设施 .................................................... 29 4.7 库区防渗 .................................................... 43 4.8 库区排渗 .................................................... 43河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书4.9 尾矿坝抗滑稳定分析 .......................................... 44 4.10 尾矿库运行 ................................................. 52 4.11 进度计划 ................................................... 53 5 尾矿输送........................................................ 54 6 尾矿回水........................................................ 56 7 尾矿库监测系统.................................................. 57 8 通讯、照明及上坝道路............................................ 62 9 环境保护........................................................ 63 9.1 设计依据 .................................................... 63 9.2 环境保护标准 ................................................ 64 9.3 设计原则 .................................................... 64 9.4 矿区环境概况 ................................................ 65 9.5 尾矿污染源及其治理措施 ...................................... 66 9.6 建设项目对周围地区的环境影响分析 ............................ 66 9.7 环境管理机构 ................................................ 67 9.8 结论与建议 .................................................. 67 10 水土保持....................................................... 67 10.1 尾矿库概况 ................................................. 67 10.2 设计依据及采用的技术规范、标准 ............................. 68 10.3 可能造成的水土流失及其危害 ................................. 68 10.4 水土流失防治方案 ........................................... 69 11 尾矿库安全管理................................................. 71 12 尾矿投资概算................................................... 72 12.1 编制说明 ................................................... 72 12.2 投资分析 ................................................... 73河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书1项目概况1.1 项目名称 项目名称： 嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库 （接替库） 工程 承办单位：嵩县金牛有限责任公司 1.2 交通位置、自然地理、区域经济概况 （1）企业概况 嵩县金牛有限责任公司是于 2007 年 6 月在原河南省嵩县金牛有 限责任公司的基础上，由中国黄金集团公司控股(60%)、嵩县黄金公 司(40%)参股组建的集采、选、冶为一体的股份制企业。公司位于河 南省嵩县大章乡，始建于 1988 年。现有职工 998 人，其中专业技术 人员 157 人，总资产 8000 万元。下设东湾、店房、牛头沟三个分矿， 采选能力 1000 吨/日。 特别是 2008 年，中国黄金集团公司投入资金 5000 余万元，在金 牛公司开展“地质探矿大会战”，取得探矿增储金金属量 67 吨的辉煌 战绩。目前，公司探矿总面积达 100 余平方公里，保有黄金地质储量 金金属量 75 吨，为企业持续健康发展奠定了坚实的资源基础。 （2）矿区地理交通位置 牛头沟矿区位于嵩县县城西 55km，区内交通以公路为主。矿区 南距大章乡 25 km，有简易水泥公路相通，大章乡至嵩县县城有县级 公路相通，嵩县至洛阳 80 km 有公路与洛～栾主干公路相交，交通较 便利。矿区地理坐标：东经 111?42′15″～111?44′00″，北纬 34? 10′″～34?13′00″，面积 9.78km2。交通位置见图 1 一 11河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书图 1 一 1 交通位置图（3）自然地理与经济概况 地形地貌：勘查区位于熊耳山北麓，山势陡峻，切割强烈。最高 点为矿区北部， 海拔标高 1805m， 最低点为矿区东南， 海拔标高 953m， 相对最大高差 852m。属豫西中低山区，山高坡陡，植被发育，以灌 木林为主,森林覆盖率 50%左右,基岩露头少。 河流：该区属黄河流域伊河水系，次级水系较发育，均为山间小 溪，自西向东从矿区流过，再向南汇入伊河。区内地表水主要靠大气 降水补给，山间溪流均为季节性河流，旱季则基本干涸。 地震:根据国家地震烈度区域划分,矿区所在地基本地震加速度 值为 0.05g,地震烈度为 5 度,抗震设防烈度为 6 度。该县于 1960 年 曾发有感地震一次，震级为 3.5 级。 经济概况:区内经济以农业为主，粮食能够自给。2河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书1.3 建设项目的必要性 嵩县金牛有限责任公司牛头沟选矿厂配套的牛头沟尾矿库已达 到相应坝高，企业拟准备闭库，已委托评价单位和设计单位分别进行 了闭库现状评价和闭库设计，牛头沟尾矿库若闭库，牛头沟选矿厂无 库可用，因此，公司急需续建一新尾矿库配套牛头沟选厂接续使用。 通过与主业现场勘查，拟定马家沟尾矿库为接替库。 2 设计原则和依据2.1 设计原则 （1）认真贯彻执行国家有关法律和法规； （2）认真贯彻“安全生产法” ，本着“安全第一，预防为主”的 方针，保证矿山生产安全； （3）认真贯彻“环境保护法” ，保护环境，清除污染； （4）认真贯彻“土地法”“森林法”“水资源法”的精神，尽 、 、 量少占或不占耕地和林地，节约用水，保护水资源； （5）技术可行，经济合理，积极采用先进而实用的新工艺、新 技术和新材料； （6）管理方便，易操作。 2.2 设计依据 2.2.1 国家、地方政府、主管部门的有关安全的法律、法规 （1） 《中华人民共和国安全生产法》 （2002 年 11 月 1 日起实施） ； （2） 《中华人民共和国矿山安全法》 （1993 年 5 月 1 日起实施） ； （3） 《中华人民共和国矿山安全法实施条例》 （1996 年 10 月 303河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书日劳动部第 4 号令） ； （4） 《中华人民共和国矿产资源法》 （1996 年修正，1997 年 1 月 1 日起实施） ； （5） 《中华人民共和国劳动法》 （1995 年 1 月 1 日起实施） ； （6）中华人民共和国环境保护法》1989 年 12 月 26 日起施行） 《 （ ； （7） 《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》 （安监管 协调字[2004]56 号） ； （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） （9） 《非煤矿矿山建设项目安全设施设计与竣工验收办法》 （国 家安全生产监督管理局第 18 号，2005 年 2 月 1 日实施） ； （10）关于印发〈金属非金属矿山尾矿建设项目初步设计“安全 专篇”编写提纲〉的通知》 （安监总管一[2012]45 号， 2012 年 4 月 10 日实施） ； （11） 《关于贯彻落实加强建设项目安全设施“三同时”工作的 要求的通知》 （2003 年 10 月 25 日安监管司办字[2003]92 号） ； （12） 《防止尾矿污染环境管理规定》 （） ； （13） 《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》 （国发 〔2010〕23 号） ； （14） 《中华人民共和国水污染防治法》()； （15） 《中华人民共和国职业病防治法》()； （16） 《中华人民共和国水土保持法》()； （17） 《工伤保险条例》(国务院令第 586 号，)； （18） 《关于贯彻落实国家安全监督总局办公厅要求做好尾矿库 安全生产许可的通知》 （豫安检管一[ 号，）4河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书2.2.2 采用的主要技术规范、规程、标准 （1） 《尾矿库安全技术规程》(AQ)； （2） 《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1―90)； （3） 《尾矿设施施工及验收规程》 （YS） ； （4） 《水工混凝土结构设计规范》 （SL/T191―2008） ； （5） 《水工建筑物抗震设计规范》 （DL） ； （6） 《碾压式土石坝设计规范》 （SL274―2001） ； （7） 《岩土工程勘察规程》 （SL274―2001） ； （8） 《建筑地基基础设计规范》 （GB5） ； （9） 《水工隧洞设计规范》 （DL/T） ； （10） 《土石坝养护修理规程》 （SL210―1998） ； （11） 《重大危险源辨识》 （GB1） ； （12） 《开发建设项目水土保持技术规范》 （SL204―1998） ； （13） 《建筑抗震设计规范》 （GB） 。 2.2.3 其他设计依据 （1） 《关于嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库扩建工程项目 建议书的批复》 ，嵩发改[ 号，； （2） 矿方提供的尾矿库库区 1:1000 及 1:10000 地形图； （3） 《嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库续建工程 可行性研究报告》 ，长春黄金设计院，2012 年 3 月； （4） 《嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库续建工程安全预评 价报告》 ，河北科防冶金安全评价有限公司，2012 年 3 月； （5） 《嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库岩土工程勘察报 告》 ，河南省洛阳豫西水文地质工程地质勘察公司，2011 年 12 月；5河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书（6） 《嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库安全条件论证报 告》 ，2012 年 3 月； （7） 《嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库安全条件论证报告 咨询意见》 ，2012 年 3 月； （8） 《嵩县金牛有限责任公司马家沟尾矿库（接替库）工程初 步设计安全专篇审查意见》 ，2012 年 5 月 10 日及 2012 年 6 月 7 日 （两次会议） ； （9） 《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》 ，2005 年； （10） 《河南嵩县金牛公司牛头沟金矿选冶试验研究报告》北京 有色金属研究总院，2009 年 4 月。 （11） 《尾矿库安全监测技术规范》 （AQ，2011 年 5 月 1 日起实施） 。 （12） 《洛阳市人民政府办公室关于进一步加强尾矿库安全管理 工作的通知》 （洛政办〔2012〕44 号） 。 2.3 选矿工艺资料 （1）生产规模：300t/d； （2）生产服务年限：80a； （3） 选矿厂工作制度：333 天/年，3 班/天，8 小时/班； （4）尾矿真比重：2.7t/m3 （5）磨矿细度：-200 目占 80%； （6）选矿厂排尾重量浓度：40%； （7）选矿工艺：全泥氰化； （8）本区地震烈度 6 度。6河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书3 3.1尾矿库工程地质和水文地质勘察 地质构造3.1.1 大地构造位置测区在大地构造单元位置属华北地台南缘，位于熊耳山隆断带。 3.1.2 区域地质构造从河南省 1：500000 地质图及豫西地区大地构造分区图上可看 出，区域上最显著的构造景观是近东西向，北西西向展布的区域性大 断裂，即南部的马超营大断裂、黑沟～栾川大断裂。 3.1.3 测区内地质构造通过工程地质测绘调查，测区范围内无断裂、褶皱等大的构造痕 迹，受区域构造影响，岩层产状局部反映出倒转褶皱现象，但不十分 明显，岩体分布有裂隙（节理） ，在沟的岸坡地段发育有数组压扭节 理和数组剪节理。现场实测主要节理的总特征是高角度，多在 70?左 右，北北西向节理多于北北东向，在北北西向节理中以 NE310～350? 为优势方位，节理面光滑，延伸较远，属压扭性结构面；而北北西向 节理中以 25～60?为优势方位，节理面较粗糙，延伸较近，值得注意 的是在初期坝上游发育一北东东向断裂，倾角约 80 度，宽度约 1m， 受此断裂影响，初期坝上游岩层裂隙较发育。总之，测区内节理的总 特征为：数组节理互相切穿、交错呈“X”型的剪节理，多为闭合裂 隙，裂隙宽度 1～2mm，裂隙平整，岩石表面呈黄灰色，灰褐红色。 少量裂隙中充填褐红色残积土。7河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书3.2地形地貌拟建尾矿库(坝)区地处伏牛山西段北坡， 一级地貌单元属豫西南 中-低山区，测区内二级地貌单元属岭脊～沟谷型，区内地形起伏较 大，切割比较剧烈，海拔高度 922.0 -1185.9m，相对高差 263.9m， 沟谷两岸坡岩石裸露。主沟谷走向 140～150°，支沟谷走向 10～ 180°，总地势为东西两岸岭脊高，中间谷底低，沟谷断面坝址处呈 “V” 字型， 两岸无阶地分布， 沟谷两岸岸坡基本对称， 岸坡坡度 30～ 70°，初期坝坝轴线处谷底宽 5～10m。库区中部沟底较宽阔，呈“U” 字型，谷底标高 940～1040.00m，总趋势表现为 NW 向高 SE 向低，纵 向比降 8～13%，初期坝轴线谷底标高 933.00m。区内植被覆盖率约占 70%以上，以灌木和杂草为主，乔木次之。宽阔谷底区含碎石粉质粘 土覆盖处种植农作物。 3.3 工程地质分区根据工程地质调查和勘探及试验资料综合分析， 结合地形地貌和 岩层出露情况，将测区及临近区域划分为 3 个工程地质区（单元） ： Ⅰ：岭脊区 该区主要分布的测区两侧部分， 地貌形态为浑圆或长圆状及鱼脊 状的岭脊，标高 85.00m，地形起伏较大，总趋势西北高 东南低，呈较缓坡状，局部较陡，植被较发育，地质营力表现为以剥 蚀为主，表层主要为强风化的斜长片麻岩，鞍部较低凹处为第四系中 更新统棕红色、棕黄色粉质粘土，剥蚀作用较强的较高处零星分布中 等风化的岩石，形成悬崖峭壁孤峰的地貌景观。8河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书II：沟谷斜坡区 该区主要分布在沟底与岭脊之间的斜坡地带， 占测区的大部分面 积，标高 930.00～1050.00m，地形起伏较大，由两侧向谷底倾斜， 坡度 30～40 ?，局部大于 80?，总的趋势为两侧高中间低。测区的中 段两边坡相对较缓，地质营力表现为堆积为主，剥蚀为辅。表层主要 为第四系全新统覆盖，局部全风化斜长片麻岩，部分地段地势低凹处 为第四系上更新统褐黄色、棕黄色含碎石粉质粘土，堆积厚度 0.7～ 3.2m。 Ⅲ：冲沟谷底区 分布在测区的中间的较宽阔地带，呈南、北两端窄，中段相对较 宽阔的沟内，长约 1000m，宽 10～70m，该区内发育有谷中沟，局部 下切作用较强，形成次级“V”型沟，堆积碎石、块石等，北、中段 表现为堆积为主，下切为辅；南段表现为下切为主，有零星堆积物。 该区的多被新近的坡洪积～冲洪积物含碎石粉质粘土和块石覆盖， 部 分地段出露强～中等风化斜长片麻岩，可见少量的崩塌的碎石、块石 和巨石。 3.4 地层分布及地层结构据本次工程地质测绘，测区内地层分布为：A 第四系全新统坡洪 积含碎石粉质粘土、碎石，主要分布在沟谷的坡麓低凹地带及谷底的 较宽阔地带，厚度一般 0.7～3.2m；第四系冲洪积碎石、块石，主要 分布在沟谷二次下切的“V”字型小冲沟之内，厚度一般 1.5～1.8m， 另外，在沟谷的岸坡较缓或低凹处覆 0.2～1.0m 的含碎石（角砾）腐 殖土；B 太古代斜长片麻岩：测区大面积坡岩及岭脊的平缓鞍部为强9河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书风化岩层，个别地段为全风化岩层，同时，在山脊的顶端，风化较强 烈和谷底冲刷（侧蚀）作用较强烈的地段，零星出露中等及微风化岩 石，在两侧山谷斜坡分布有较多中等风化岩石。据地层出露、探井及 钻孔揭露资料，地层岩性依次为： 第四系松散层： ①1 块石（ Q al? pl ） ： 4 杂色，块石与块石间多架空接触，其间局部充填碎石、角砾。块 石磨圆程度一般，多为次棱角状～亚圆状，粒径一般大于 80cm，块 石、碎石母岩以斜长片麻岩为主，少量石英脉岩等，厚 1.5～1.8m， 平均厚 1.7 m，分布在谷底，在 TK18、TK25 、TK26 处出露。 ①含碎石粉质粘土（ Q dl ? pl ） ： 4 浅灰黄色、褐黄色，软塑，光滑反应稍有光滑，摇振反应无，干 强度中等，韧性中等，含少量碎石、角砾，其中植物根系较发育，富 含腐殖质， 主要分布在谷底的宽阔及缓坡的地凹地带， 0.8～3.2m， 厚 平均厚 1.73m，分布在谷底及斜坡地带。 ②强风化斜长片麻岩（ Arth ） ： 褐灰黄色， 中粗粒鳞片粒状变晶结构， 片麻状构造。 裂隙极发育， 岩体较破碎，风化裂隙面呈灰黄色，其中部分裂隙被风化岩石碎屑充 填，沿节理面风化强烈，岩石多被切割成小于 20cm 的小块，敲开的 岩块可见模糊的片麻状构造，岩块用手可折断，可用镐挖，岩石坚硬 程度等级为软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级 V 类。该 层厚 0.3～0.8m，平均厚 0.42m。 ③中等风化斜长片麻岩（ Arth ） ：10河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书灰色、灰白色，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。节理较 发育，沿节理面有锈色渲染，岩石锤击声较脆，不易击碎，主要矿物 为斜长石、石英、角闪石和云母等，岩石坚硬程度分类为较硬岩～坚 硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为 III 类。仅在钻 孔处揭穿，本次揭露厚度 0.7～1.8m。 ④微风化斜长片麻岩（ Arth ） ： 灰白色、黑灰色，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。稍有 裂隙发育，岩心呈长柱状。仅在钻孔中揭露，最大揭露厚度 5.0m， 未揭穿。 各层分布及地层结构见《工程地质图》《工程地质剖面图》《地 、 、 质柱状图》 。图 3-1 初期坝纵剖面图11河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书图 3-2 初期坝横断面图含碎石粉质粘土：浅灰黄色、褐黄 色，软塑，光滑反应稍有光滑，摇振 反应无，干强度中等，韧性中等，含 少量碎石、角砾，上部植物根系较发 育，富含腐殖质。强风化斜长片麻岩：褐灰黄色，中粗 粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。 裂隙极发育，岩体较破碎。 中等风化斜长片麻岩：灰色、灰白 色，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻 状构造。节理较发育，沿节理面有锈 色渲染，岩石锤击声较脆，不易击 碎。 微风化斜长片麻岩：灰白色、黑灰 色，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻 状构造。稍有裂隙发育，岩心呈长柱 状。图 3-3 初期坝轴线处钻孔柱状图3.5 3.5.1岩、土物理力学性质 松散层物理力学性质据土工试验成果，按《岩土工程勘察规范》GB5 的第 1.4.2 条进行岩土参数分析和选定，第四系全新统含碎石粉质粘土属 中～高压缩性土。块石为低压缩性土。成果详见《物理力学试验统计 表》《土工试验成果汇总表》和《颗粒分析结果表》 ， 。对于碎石土的 内摩擦角，由于其与天然休止角相等或近似相等，故采用天然休止角 法确定，根据野外测试，其天然休止角因碎石土成份不同及含水量大 小不等而不同，一般为 30～40?，为安全起见内摩擦角取 30?，粘聚 力为 0。 3.5.2 岩石主要物理力学性质 根据工程需要，本次坝基（肩）处取中等～微风化岩石，筑坝石12河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书料取微风化～未风化岩石，试验成果见附表，统计结果见表 3-1。岩石物理力学性质指标统计表表 3-1岩 位 置 石 类 别 风 化 程 度 指标 颗粒密 度 ρs 3块体密 度 (天然) ρ (g/m ) 6 2.78 2.70 2.73 0.028 0.010 0.992 6 2.82 2.55 2.73 0.123 0.045 0.9743饱 含水 率 吸水 率 和 吸水 率 饱和系 数抗压强度（MPa） 软化系 天然 干燥 饱和 数?（%）?a（%）(g/cm )?sa（%） 6 0.84 0.35 0.62 0.246 0.399 1.329 6 0.72 0.31 0.48 0.167 0.347 1.203 6 0.69 0.52 0.59 0.078 0.132 1.109 6 0.82 0.43 0.66 0.160 0.240 1.141频数 最大值 坝 基 (肩) 区 斜 长 片 麻 岩 中 等 风 化 最小值 平均值 标准差 变异系 数 修正系 数 频数 最大值 筑 坝 石 料 斜 长 片 麻 岩 微 ～ 未 风 化 最小值 平均值 标准差 变异系 数 修正系 数6 2.80 2.72 2.76 0.034 0.012 1.010 6 2.87 2.73 2.82 0.060 0.021 1.0126 0.26 0.08 0.21 0.071 0.349 0.712 6 0.33 0.08 0.21 0.099 0.479 0.7206 0.45 0.24 0.35 0.100 0.282 1.233 6 0.38 0.23 0.30 0.060 0.200 1.1176 112. 4 40.9 71.3 31.5 65 0.44 3 1.36 66 107.4 38.9 68.0 30.29 0 0.445 1.368 6 90.2 82.9 86.7 3.046 0.035 0.971 6 78.2 68 72.6 3.473 0.048 0.961 6 0.88 0.79 0.84 0.033 0.040 0.9673.6地下水库区地下水类型分基岩裂隙水和松散层孔隙潜水。 基岩裂隙水主要赋存基岩裂隙密集带， 以大气降水及第四系中更 新统和全新统松散地层中的孔隙潜水补给为主， 水量多少受岩体裂隙 发育情况、岩石破碎程度及大气降水多少控制，以地下径流方式向沟 谷排泄和以下降泉形式排泄。13河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书第四系全新统松散层孔隙潜水，主要赋存于坡洪积碎石土中，地 下水埋藏深度浅，一般为 0.8～2.9m，主要受大气降水补给，以潜流 的形式顺沟排泄。 据现场渗水试验资料计算， 沟中松散层含碎石粉质粘土的综合渗 透 0.05～0.13m/d。 根据水样分析资料，按照《岩土工程勘察规范》GB5 中表 12.2.1～表 12.2.5-1 进行腐蚀性评价，地下水对砼和砼结构中 的钢筋无腐蚀性。 3.7 不良地质作用据调查，库区内没有滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、活动性断层等 大的不良地质作用分布，仅在沟两岸的坡脚处分布少量坡积碎石土， 可见少量的规模很小的岩石崩塌体，沟底局部可见少量巨大滚石，在 雨季特大洪水时会携带碎石向下游滚动，但对本工程的实施影响不 大。 3.8 3.8.1 岩土工程评价 场地稳定性评价（1）初期坝坝基的稳定性 根据尾矿库库容及总坝高，拟建尾矿库工程规模属三级中型。据 探井（槽）及钻孔揭露，坝址及坝肩存在厚度不一的松散覆盖层和强 风化岩层，其均匀性较差，强度较低，宜进行剥离清除，其下的中等 风化斜长片麻岩强度较高，分布稳定，为较好基础持力层。鉴于坝体 对地基要求较高，筑坝时，应适当向坝肩两侧及坝基下部扩充适当深14河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书度，镶嵌进一定的深度，坝体是稳定的，为防止渗水，可在裂隙较发 育处进行局部注浆填充处理，其坝体会更加稳定。 （2）排洪隧洞稳定性 拟建排水隧洞从 1 号排水井至下游 50m 要跨越主沟， 部分为第四 系松散堆积物，故该段洞体稳定性较差，宜采取相应的加固措施，其 下至出水口沿途岩石中等～微风化斜长片麻岩，厚度大、强度高，其 稳定性较好；在拦洪坝排洪隧洞施工时，由于拦洪坝两侧强风化及中 等风化岩层较厚，岩体裂隙发育，在隧洞洞口施工时，要进行支护。 在隧洞开挖时，若遇到岩体破碎时，应采取相应的支护措施。 （3）排水井沿线稳定性 据设计排水井建在沟底部， 沟谷比降较适中， 谷底宽度 20－70m， 其两侧库岸岩石多为强～中等风化，强度较高，稳定性较好，但谷底 大部分存在厚度不一的含碎石粉质粘土及含粉质粘土碎石， 均匀性较 差，排水井的基础宜直接座在中等风化岩层上，排水井基础进入中等 风化岩石不小于 0.5m。特大洪水时，顺坡滚下的岩块，对排水井架 的安全构成一定的影响。 （4）库区及库岸的稳定性 库区内的岸坡坡度 30～45°左右，在调查中，未发现大的滑坡、 崩塌、泥石流，这主要是因为库区岩石均为耐风化的硬质岩石，风化 层较薄；库区岸坡植被较发育，植物根系相互交织，也起到了网结作 用。故库区的库岸是稳定的。 3.8.2 湿陷性评价根据本次勘察所取土样的室内土工试验资料，土样不具湿陷性。15河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书根据当地经验，建议该场地按 I 级非自重湿陷性场地考虑。 3.8.3 地基土、石承载力确定根据野外地层挖掘难易程度，各层所含包含物情况，岩石风化程 度及室内岩、土物理力学试验，综合确定各地基土、石承载力特征值 和变形参数见下表。各层地基承载力特征值、压缩（变形）模量表层名称及编号 ①-1 块石 ②含碎石粉质粘土 ③强风化斜长片麻岩 ④中等风化斜长片麻岩 ⑤微风化斜长片麻岩 注：括号内数值为变形模量 承载力特征值 f ak （kPa） 200 100 00表 3-2压缩（变形）模量 ES（E0） （MPa） (30) 4.93.8.4地震效应本区在大地构造位置上处于华北地台南缘，熊耳山隆断带，在区 域地震上位于汾渭地震带及华北地震带南端。自太古代基底形成以 来，本区即处于长期裸露的正性状态。太古代末期、下元古代～中元 古代及燕山期地壳剧烈活动，岩浆活动频繁，新生代以后趋于稳定。 区内新构造运动以垂直上升为主，不存在发震构造。 （1）抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组 根据《建筑抗震设计规范》 （GB5）附录 A，洛阳市嵩 县抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震 分组为第一组。 （2）建筑场地抗震地段划分16河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书拟建库区场地位于伏牛山西段山脉，属豫西低中山区，处于山间 岩石和山麓斜坡堆积双重地貌单元之上，地势呈西北高东南低，场地 及附近不存在全新活动断裂及滑坡、泥石流、崩塌、溶洞等不良地质 作用。场地新近覆盖层较薄或缺失，属稳定岩石类型，该场地为抗震 有利地段。 （3）建筑场地类别和特征周期 根据各土层和岩石的结构状态及分布特征，按规范《GB50011― 2001》表 4.1.3 划分场地土的类型为坚硬土或岩石。根据场地覆盖层 厚度和岩石的等效剪切波速，按规范《GB5》表 4.1.6， 确定该建筑场地类别为 I 类。 按库区场地类别为 I 类，设计地震分组为第一组，根据规范 《GB5》表 5.1.4－2，场地特征周期为 0.25g。 3.8.5 筑坝材料评价库区范围存在丰富的质地较好的斜长片麻岩， 强度高， 致密块状， 为抗侵蚀、耐风化坚硬岩石，其饱和抗压强度平均值为 72.6MPa，软 化系数平均值为 0.84，为较理想的筑坝石材。 筑坝石料开采场地的选取，一般应考虑就地取材，即增大库容， 运输又方便，同时以考虑开采场地对尾矿库的安全不构成威胁为准， 根据本次测绘调查，在库区的 1 号排水井北西侧山嘴的岩体出露较 好，岩石裸露厚度大，宜于开采，可作为筑坝石料区，详见筑坝石材 概算表。筑坝石材量概算运距(m) 适宜采量(m )3利用率(%)17岩石名称风化程度河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书300～4005000065～70斜长片麻岩微～未风化有关石料开采技术条件为： （1）开采时采用定向爆破法，爆破安全距离应大于 400m。 （2）开采时采用阶梯式开采，每一阶梯深度 5m，阶梯高度 15m， 最终边坡坡度容许值（高宽比）1：0.50。 坝体、 排水井的施工以及筑坝料石的采掘的稳定边坡参数可按表 取值。库（坝）区土质边坡坡度允许值坡率充许值（高宽比） 名称及层号 坡高&5m ①-1 块石 ①含碎石粉质粘土 1∶0.75 1∶1.50 坡高 5～10m 1∶1.00 1∶1.75库（坝）区岩质边坡坡度允许值坡率允许值 （高宽比） H & 8m 1∶0.9 1∶0.5 1∶0.25 1∶0.75 1∶0.5 8m ? H & 15m名称类别 强风化岩 中等风化岩 未风化岩3.9结论和建议（1） 经对坝址工程地质条件研究分析， 认为坝址工程地质条件好， 基底的中等～微风化斜长片麻岩工程地质特性好， 力学强度和承载力18河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书高，抗腐蚀耐风化，为致密较坚硬岩石，满足筑坝对地基基岩强度要 求，坝基及坝肩的岩石稳定性好，适宜筑坝。 （2）初期坝对坝基的要求较高，坝肩的两侧松散覆盖物较薄，应 进行剥离清除，以其下的中等风化岩体作为基底持力层，筑坝时，宜 向坝肩两侧及坝基下部扩充适当深度，镶嵌进一定深度，坝体是稳定 的，为防止渗水，可在裂隙较发育出进行局部注浆处理，其坝体会更 加稳定。 （3）库区内无滑坡、泥石流、溶洞、活动性断层等大的不良地质 作用，仅有规模很小的崩塌体，对工程的安全实施和运营影响不大， 库岸和库区是稳定的。 （4） 库区内地表水季节性变化明显， 冲沟内除雨季有地表水流外， 在东西支沟上游有数个较小的下降泉群，泉群流量不大，沟内常年流 水（集水）段较短，泉流量较小，且天旱时干沽。据实测，勘察期间 的泉流量 Q 东＝0.005 升/秒，Q 西＝0.008 升/秒，大部分地段以地下 潜流的形式顺沟谷向下径流，在沟中下游以地表径流形式汇集一起， 再向下汇入主沟内水流沿沟向下游排泄，最后汇入伊河。据计算，测 区的汇水面积 S 汇＝1.365km2。 （5）地下水为基岩裂隙水和松散层孔隙潜水，其迳流量小，在坝 肩处地下水埋藏深大于 30m，沟底稳定水位埋深 0.8～2.9m，据渗水 试验测定含碎石粉质粘土综合渗透系数 0.05～0.13m/d。据水质分析 资料地下水和地表水对砼及砼中的钢结构无腐蚀性。 （6）排水井处存在厚度不一、均匀性较差的松散堆积层，且部分 段有地下水迳流，建议各排水井处地基宜采用中等风化岩层，排水井 基础进入中等风化岩石不小于 0.5m。19河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书（7） 库区内存在丰富的致密、 块状、 抗风化耐腐蚀的较坚硬岩石， 为理想的筑坝石料，宜于就地取材，即降低成本，又增大库容，十分 经济。 （8）测区建筑场地设防烈度为 6 度，设计地震分组为第一组，设 计基本地震加速度值为 0.05g， 场地类别为 I 类， 场地特征周期 0.25s， 场地土的类型为坚硬土或岩石，该场地为抗震有利地段。 （9）根据本次勘察所取土样的室内土工试验资料，土样不具湿陷 性。根据当地经验，建议该场地按 I 级非自重湿陷性场地考虑。 （10）建坝时应对坝基和坝肩处强风化岩层和坡积物碎石土等全 部清除掉，以中等风化斜长片麻岩为基底持力层。 （11）在排水隧洞开挖时，若遇到破碎岩石，应进行必要的加固 措施。 （12）尾矿库使用过程中注意监测初期坝和隧洞的渗水情况。 （13）基槽开挖后，应作好验槽工作。4尾矿库设计4.1 尾矿库库址选择 尾矿库库址选择是围绕着以定位的选矿厂，通过实地详细踏实， 结合万分之一比例地形图进行的， 根据选矿厂生产规模和使用年限内 所需库容， 考虑了矿山的发展前景， 对选矿厂周围山神庙沟、 松里沟、 寒石窑沟和马家沟进行踏察。 山神庙沟在选矿厂西 1.4km，汇水面 0.85km2，沟长 1.437km，纵 向平均坡度 0.21， 均在标高 1360.00m 以上， 尾矿输送自然高差 210m，20河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书扬送高差大，其有效库容 500 万 m3。 松里沟尾矿坝在选矿厂西 5.5km，在选矿厂以上，汇水面积 0.68 km2，沟长 1.59km，纵向平均坡度 0.33，库容太小，不能满足生产需 要。 寒石窑沟在选矿厂西 5.2km （水平直线距离） 汇水面积 3.918km2， ， 沟长 3.19km，纵向平均坡度 0.1617，汇水面积较大，库内经济作物 较多。 最后选定了选矿厂西南约 2.2km（水平直线距离）的马家沟是比 较合适的尾矿库址。其理由如下： （1）尾矿库纵坡较缓，库内较开阔； （2）不占用耕地； （3）汇水面积较小，排水设施费用较低； （4）沟口狭窄，初期坝建造费用较低； （5）能够满足选矿厂生产年限内尾砂堆积库容的要求； 经技术经济比较选定的马家沟尾矿库的初期坝位于选矿厂东南约 2.2km（水平直线距离） ，地理坐标为东经 111° 44′26″，北纬 34° 11′03″ 左右；汇水面积 1.365km2，沟长 2.56km，纵向平均坡度 0.20。该沟 成扇形，分三个叉沟，主沟西北――东南走向，口窄内阔，库区利用 部分沟长 1. 39km，纵向平均坡度 0.10。 4.2 库址及周边环境 马家沟尾矿库位于大章乡三人场村附近的马家沟内， （如图 4-1）21河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书猪砖初期坝马 家 沟砖耳 朵猪耳朵沟沟砖马家沟B砖 砖 砖砖 砖 打谷场 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖 砖砖 砖 砖 砖 砖 砖27户居民厕猪 朵砖砖 砖朵 沟浆砌石挡墙砖 牲三人场村砖 乱堆村 场 人 三砖 砖 水砖图 4-1 尾矿库周边环境图库址位于选矿厂东南约 2.2km(水平直线距离)的马家沟内， 经现场 踏勘， 该沟成扇形， 分三个叉沟， 主沟西北――东南走向， 口窄内阔， 库区利用部分沟长 1.39km，纵向平均坡度 0.10。 马家沟尾矿库初期坝下游 250m 处两叉沟(另一叉沟为猪耳朵沟， 该沟岔口以上无居民)的交叉口处有三人场村六队民居，零散分散在 沟谷两侧山坡高处，共 27 户居民，位于尾矿库失事波及范围内，应 全部搬迁。 距初期坝下游约 1km 山坡高处左侧有三人场村小学，与沟底高差 10m 以上，沟谷右侧有一片竹林，竹林对面为三人场村卫生所，与沟 谷高差 5m 左右，附近为三人场村三十多户居民，位于高处，沿沟谷 下游无居民及其它设施，设计从安全考虑，在三人场村居民区东北区 域开挖明渠，用于排放洪水和尾矿溃坝时的尾砂排放。22河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书4.3 尾矿排放方式 尾矿采用湿式排放方式，尾矿的湿式排放是传统的排放方式，将 选矿厂排放出的尾矿浆自流或通过尾矿泵站加压输送到尾矿库进行 排放。 该选厂尾矿磨矿细度为-200 目占 80%，根据矿山生产现状和原牛 头沟尾矿库堆坝实践，可知采用尾砂筑坝是可行的。 设计采用上游法尾砂堆筑子坝，随着尾砂堆积坝不断抬高，放矿 管也随之抬高。放矿时在坝上向库内方向排放尾矿浆时，必须采用多 点分散均匀放矿， 以免出现偏滩现象 （尾矿库左侧沟未设置排洪系统， 尾矿库坝前排放尾矿两三年后，可在该沟尾部和侧部排放尾矿，将库 内水引导至右侧大沟中） 。 4.4 尾矿坝 考虑到后期矿山生产规模有可能加大，故本次尾矿库设计按照 3000t/d 规模的技术标准进行。 4.4.1 尾矿库初期坝 （1）初期坝坝体设计 初期坝采用碾压堆石坝，坝高 51m（坝顶标高 984.00m，坝底标 高 933.00m） ，坝长 166m，坝顶宽 5m，坝内坡 1:1.7，坝外坡 1:2.0。 坝外坡在标高 969.00m 和标高 954.00m 处各设一条马道， 马道宽 2m； 坝外坡设干砌石护坡；坝内坡铺设 200mm 厚碎石垫层和设 400g/m2 土工布及 0.5m 厚碎石护坡构成坝前坡反滤层。 初期坝外坡面设置纵、横排水沟。横向排水沟布置于初期坝的马 道之上；坝面中间布设一道纵向排水沟与横向排水沟相连；初期坝和23河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书山体衔接处设置排水边沟，与坝体横向排水沟衔接。 排水边沟：B?H=0.4?0.8m 纵向排水沟：B?H0.4?0.4m 横向排水沟：采用梯形结构(A+B)?H=(0.3+0.7)?（0.4~0.8）m2； 排水沟均采用浆砌石砌筑，内 20mm 厚水泥砂浆抹面。 （2）坝基处理、坝体材料和筑坝要求 ① 坝基、坝肩的清理：对坝基坝肩处的软弱夹泥层、粉砂层、 坡积覆盖层等应完全清除，清理至中等风化斜长片麻岩为基底持力 层。 岸坡应大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下 陡时，变坡角应小于 200。坝体与岩坡接触不陡于 1：0.5，土坡不陡 于 1：1.5。 凡遇断层、溶洞、溶槽、破碎带等不良工程地质时，可按规范要 求进行处理。 为防止渗水， 可在裂隙较发育处进行局部注浆填充处理， 其坝体会更加稳定。 鉴于坝体对地基要求较高，筑坝时，应向坝肩两侧及坝基下部扩 充镶嵌 0.5m 以上深度。 ② 筑坝材料：一般坚硬的岩石均可用作筑坝材料，如花岗岩、 正长岩、辉长岩、闪长岩、斑岩、石英岩、辉绿岩、硅质砂岩、密度 大的石灰岩等；但页岩、角砾岩、凝灰岩等不宜作为筑坝材料使用。 采用新鲜和微风化的爆破料，允许有少量强风化岩上坝，但应将风化 料堆筑在坝体的上部。 堆石中小于 2cm 的碎石不超过 5%， 小于 20cm 的小块石不超过 25%， 石料的抗压强度要求大于 45Mpa， 筑坝石料的 莫氏硬度不低于 3，软化系数不低于 0.8～0.9。堆石坝的孔隙率控制 在 30%以内， 每层厚度通过碾压试验确定。一般中下部用较大粒径的24河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书毛石，上部可用一些小粒径的；下游坝坡做干砌石护坡，厚度不小于 0.4m；对于干砌石要求放平，最小边长不小于 0.2m，长、短边之比 不超过 3～4。 本次设计堆石坝采用排水隧洞开挖的石料堆筑， 不足部分可在库 内爆破取用。 ③ 压实方法：堆石级配良好，土的含量不超过 5%；用车辆或振 动碾碾压。 4.4.2 尾矿堆积子坝 （1）堆积坝设计 尾矿浆由坝前排放到尾矿库后，尾砂逐渐沉积，尾砂在沉降过程 中粗颗粒较重首先沉积于坝前，细颗粒沉降较慢沉降于库内后部，采 用沉积于坝前的粗颗粒尾砂堆筑子坝。 本次设计尾矿堆积坝高 44m 即初期坝顶标高 984.00m 以上到终期 堆积标高 1028.00m。当尾砂堆积高度接近坝顶前，再修建下一级子 坝。设计堆积子坝高度为 5m，子坝外坡坡度为 1:3.4，内坡坡度为 1:2.0，马道宽度为 3m，形成总坡度为 1:4.0 的堆积坝，子坝外坡和坝 顶平台（马道）上覆土植草，绿化环境，防止扬尘和雨水冲刷坝坡。 每级子坝的堆筑应严格按照设计的坡比和高度， 以保证坝整体的稳定 性。每一期筑坝充填作业之前，必须进行岸坡处理，岸坡处理应做隐 蔽工程记录。 每 2 级堆积子坝的马道上设横向排水沟，坝面设置纵向排水沟及 坝肩排水边沟。 排水边沟：B?H=0.4?0.8m2 纵向排水沟：B?H=0.4?0.4m2 横向排水沟：采用梯形结构(A+B)?H=(0.3+0.7)?0.4m2；25河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书排水沟均采用浆砌石砌筑，内 20mm 厚水泥砂浆抹面。 （2）筑坝要求 ① 堆积坝尾矿粗砂上游法堆筑子坝，分层碾压密实； ② 尾矿在坝前均匀堆放，保持坝体协调上升，以便增强坝体的稳 定性。每年汛季之前必须提前筑好子坝，确保所需的调洪库容。 ③ 对子坝坝肩处的软弱夹泥层、粉砂层、坡积覆盖层等应完全 清除。清理范围至新鲜的岩岩基为宜。 （3）堆积坝上升速度 根据选厂 300t/d 生产规模，年产尾矿量为 7.4 万 m3；等高线标高（m) 986 988 990 20 1030 相邻两等高线的 高差（m） 2 2 2 10 10 10 10 相邻两等高线的 3 容积（m ) 678
4000 相邻两等高线的 3 有效容积（m )675 136 上升速度（m/a）1.14 1.07 1.01 0.88 0.72 0.59 0.50从上表可以看出，一期堆筑子坝上升速度为 1.14 m/a，后期坝体 上升速度逐渐放缓，不会尾矿坝稳定产生影响。 （4）规模 3000t/d 适应性分析 随着冶金采矿技术的不断进步，矿山生产规模扩大已经成为一种 趋势， 故本次尾矿库设计虽以 300t/d 的规模为主， 但同时兼顾 3000t/d。 以下为 3000t/d 规模的适应性分析： ①初期坝坝高为 51m，其有效库容为 120 万 m3，可服务 1.62 年。 ②堆积坝坝高为 44m，总有效库容为 592 万 m3，可服务 8.00 年。 堆积坝上升速度：等高线标高（m)相邻两等高线的 高差（m） 2 2相邻两等高线的 3 容积（m ) 67826相邻两等高线的 3 有效容积（m )675上升速度（m/a）986 98811.4 10.7河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书990 20 10302 10 10 10 10 4000136 10.1 8.8 7.2 5.9 5.0从上表可以看出，坝体上升速度最大的时候是一期堆筑子坝，为 11.4 m/a， ，不会尾矿坝稳定产生大的影响。 ③堆积坝排渗设施，已经考虑 3000t/d 规模要求。 4.4.3 浆砌石坝 4.4.3.1 浆砌石坝体设计 本次设计浆砌石坝体共 2 座和安全挡墙一条，即上游拦洪坝，下 游沉淀池蓄水坝及下游村庄浆砌石安全挡墙（三人场村上游） 。 （1） 拦洪坝， 采用浆砌石结构， 坝高 10m （坝顶标高 1085.00m, 坝 底标高 1075.00m） 坝长 18m， ， 坝顶宽 2m， 内坡 1:0.1， 外坡比为 1:0.7。 坝体内坡浇筑 0.4m 厚 C20 素混凝土防渗保护层，坝底铺设 0.4m 厚 C20 素混凝土防渗垫层及 0.5m 深齿槽两道。浆砌石坝体采用 M7.5 水泥砂浆、MU30 毛石砌筑。 （2）下游沉淀池蓄水坝，采用浆砌石结构，坝高 7m（坝顶标高 927.00m 坝底标高 920.00m,） ，坝长 33m，坝顶宽 2m，内坡 1:0.1， 外坡比为 1:0.6。 坝体内坡浇筑 0.4m 厚 C20 素混凝土及两布一膜防渗 保护层，坝底铺设 0.4m 厚 C20 素混凝土防渗垫层及 0.3m 深齿槽两 道。浆砌石坝体采用 M7.5 水泥砂浆、MU30 毛石砌筑。 4.4.3.2 坝基处理 坝基、坝肩的清理：对坝基坝肩处的软弱夹泥层、粉砂层、坡积 覆盖层等应完全清除。清理范围要保证坝基、坝肩与承载能力较强的 新鲜的岩层。 岸坡应大致平顺，不应成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下27河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书陡时，变坡角应小于 200。坝体与岩坡接触不拟陡于 1:0.5，同时坝体 需在新鲜岩石内开挖齿槽，深度不小于 0.5m。 凡遇断层、溶洞、溶槽、破碎带等不良工程地质时，可按规范要 求进行处理。 4.5 尾矿库库容计算 根据选矿厂生产规模 300t/d，每年生产 333d，每年排入尾矿库中 的尾砂为 9.99?104t/a。 所需有效库容计算公式：V ? WN rd式中：V――所需的尾矿库总库容，m3； W――选矿厂每年排出的尾矿量，9.99?104 t/a； N――尾矿库服务年限，80a； rd――尾砂沉积干密度，1.35t/m3； 计算结果，V=592?104m3。 尾矿库库容计算表等高线 标高（m) 933 938 940 942 944 946 948 950 952 954 956 958 相邻两等高 等高线面积 线面积均值 2 （m ） 2 （m ） 0 73 929
.5 8.5 6.5
85.5 3828相邻两 等高线 的高差 （m）相邻两 等高线 的容积 3 （m )累加容积 3 （m )有效容积 3 （m )5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 21
514763.5 29.5 18.5 633.5
6.75 14.75 42.95 43.45
河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书960 962 964 966 968 970 972 974 976 978 980 982 984 986 988 990 20 1030
202 832 895
.5 20.5 30 12.5
2104002 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 10 10 10 10
441 860 025 016 936
根据该选矿厂生产规模（300t/d，333d/a）和服务年限（80a） ， 需有效库容 592 万 m3，绘制了尾矿库容曲线，注明了生产年限内尾 砂堆积高度，当终期堆积标高达到 1028.00m 时（堆积坝高 44m；初 期坝高 51m，总坝高 95m） ，总库容为 845.7 万 m3，有效库容为 592 万 m3，即可满足服务年限内尾砂堆存之需要。 4.6 排洪设施4.6.1 防洪标准 为了排出尾矿库汇流区内的汇水，特别是雨洪期的洪水，以保证 尾矿库的安全，尾矿库必须设置可靠的排水设施。 该库设计总库容（845.7 万 m3）及终期总坝高 95.0m，根据《选 矿厂尾矿设施设计规范》 （ZBJ1-90）规定（见下表） ：29河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书尾矿库等别表 等别 二 三 四 全库容 V× 4m3 10 V≥≤V＜≤V＜1000 坝高 H（m） H≥100 60≤H＜100 30≤H＜60尾矿库等别 初期 洪水重现期 （年） 中、后期相应防洪标准为 二 三 100～200 50～100 500～0四 30～50 100～200依据上述规范， 该库为三等库； 但因该库下游有大章乡三人场村， 居民较多，失事后果严重，故尾矿库等级提高一级，按二等库设计。 防洪标准按运行初期 100～200 年一遇洪水（P=1%～0.5%） ，运 行中、后期 500～1000 年一遇洪水（P=0.2%～0.1%）设计；初期坝 较高，故运行初期按 P=0.2%，运行中、后期按 P=0.1%的防洪标准计 算。按《河南省水文图集》 （2005 年）中当地的降雨和径流量及其他 有关资料数据，采用河南省中小流域暴雨公式、简化推理公式、河南 省水文图集查表，综合计算洪峰流量。 4.6.2 洪水计算 洪水计算分三部分： 尾矿库总汇水面积 F=1.365km2， 沟长 L=2.56km， 平均坡降 J=0.2。 （1）拦洪坝以上 F=0.391km2，L=1.17km，J=0.3162； （2）库区部分 F3=0.974km2，L=1.39km，J=0.1022。 4.6.1.1 洪峰流量计算 （1）采用特小流域公式计算： Qp=0.278（Sp-μ ）F；30河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书Sp=H24P/241-n2 H24p=KpH24； 式中：Sp――暴雨雨力（mm/h） H24――平均年最大 24 小时暴雨量（78mm） Kp――频率 P 式的模比系数 Cv=0.55，Cs=3.5CV，Kp=0.2%=3.83，Kp=0.1%=4.2 n――暴雨递减指数（n1=0.48，n2=0.73） μ ――平均入渗率， mm/h(μ F――汇水面积。 洪峰流量计算成果如下：项 目 P （%） 拦洪坝以上 0.2 0.1 库区 0.2 0.1 H24p （mm） 298.74 327.6 298.74 327.6 Sp (mm/h) 126.66 138.895 126.66 138.895 F（km2） 0.391 0.391 0.974 0.974 Q 3/s） （m 13.497 14.801 33.622 36.870μ 0.1%=2.73mm、 0.2%=2.49mm)（2）采用简化推理公式计算：QP = A ×( S P ×F ) B = D ×μ ×F L c ( ) MJ 1 / 3式中：Qp----设计频率P 的洪峰流量，m3/s； Sp----频率为 P 的暴雨雨力，mm/h； H24P=KP? H 24， S P =H 24 P 241 n 2H24P――设计频率 P 时 24 小时降雨量； KP――模比系数。重现期为 P 的经验式参数指数，H 24――年最大 24 小时降雨量均值，78mm；F ----坝址以上汇水面积，km2；31河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书L ----由坝址至分水岭主沟长，km； j ----主河槽平均坡降； μ ----产流历时内平均渗率，mm/h； A、B、C、D----计算指数，据n 值查表； n----暴雨递减指数（τ ≤1 时，n=n1，τ &1 时n=n2） ，该区汇 历时τ ＞1时n=n2=0.73；τ ＜1时n=n1=0.48；假设短历时暴雨指 n=n1=0.48。 τ ----流域产流历时，小时。 m----汇流参数， m=0.56 μ ----产流历时内流域平均入渗率； α24----降雨历时为24 小时的径流系数，α24 取0.8；hr----历时为 tr 的主雨峰产生的径流深； hr24----24 小时降雨的径流深： tc----主雨峰产流历时τ c = (1 n2 ) S P / μ[]1n2洪峰流量计算成果如下：项 目 0.2 0.1 库区 0.2 0.1 P（%） F（km2） 0.391 0.391 0.974 0.974 Q（m3/s） 19.680 21.858 37.886 42.083 拦洪坝以上（3）采用河南省水文图集查表计算： 查图表误差较大，故仅做库内部分的洪水演算。θ= L = 3.41 F J 1/ 30.25查推理公式汇流参数地区综合 ? ~m 关系图，m=0.5632河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书查小汇水面积设计洪水流量计算诺模图（一） ，K=2.9 ①500 年一遇洪水查图表计算： S=126.66mm，n2=0.73，μ =2.5mm，K=2.9，图中查的? n =0.82S ? =126.66-2.5?0.82=124.6mm，图中查的 q=35.9则 Q0.2%=35.9?0.974=35.967m3/s ②1000 年一遇洪水查图表计算： S=138.89mm，n2=0.73，μ =2.73mm，K=2.9，图中查的? n =0.83S ? =126.66-2.5?0.83=136.6mm，图中查的q=42.0则 Q0.2%=42.0?0.974=40.908m3/s （4） ：采用洪峰流量合理性分析 比较特小流域公式、简化推理公式、河南省水文图集查表的计算 结果， 从安全角度出发， 选取较大的计算结果为本次设计的洪峰流量， 即：项 目 0.2 0.1 库区 0.2 0.1 P（%） F（km2） 0.391 0.391 0.974 0.974 Q（m3/s） 19.680 21.858 37.886 42.083 拦洪坝以上（5）洪水总量计算： Wtp=1000?α 24?H24P?F 式中：Wtp――频率 p 时洪水总量； H24P――频率 p 时 24 小时降雨量，mm； α 。 24――洪量迳流系数（0.8）库内初期 500 年一遇洪水总量为：23.278 万 m3； 库内中后期 1000 年一遇洪水总量为：25.527 万 m3；33河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书4.6.2 排水构筑物 4.6.2.1 排洪系统布置 根据现场实际以及清污分离的设计原则，设计洪水分两部分：拦 洪坝以上部分和库区部分。 （1）拦洪坝以上部分的洪水由拦洪坝将马家沟上部洪水截出库 外，由排洪隧洞排至左侧沟中； 拦洪坝（浆砌石拦洪坝） ：坝高 10m（坝顶标高 1085.00m, 坝底 标高 1075m） ，坝长 18m。在坝前开一条 371m 长的排洪隧洞（隧洞 断面 B?H?R=2?1.5?1m3，隧洞进口底标高 1077.00m,隧洞出口底 标高 1069.50m 洞底纵坡 i=0.02） 。为了防止树枝等杂物堵塞排洪隧洞 进口或进入隧洞， 排洪隧洞进口前 5m 处设 300?300mm2 网格拦污栅。 （2）库内洪水由 1#、2#、3#、4#排水井及排水隧洞排至坝后沉 淀池。 排水井及竖井参数如下：编号 1#井 2#井 3#井 4#井 井高（m） 井顶标高 （m） 井底标高（m） 竖井高（m） 16 16 16 16 986 28 970 984 998 .18 16.12 23.36 976.82 981.88 988.64 竖井底标高（m）排水井直径均为 4m。 排水主隧洞结构为平底圆拱直墙式，B?H?R=2m?1.2m? 1.0m，坡度为 5%。 （3）应急溢洪道：在出现特大暴雨的情况下，为保证坝体安全 运行而设置的，设计分为应急主溢洪道和应急支溢洪道。 应急支溢洪道，设计采用自然土层开挖，向库内延伸 150m，设 计纵坡降 2%坡向应急溢主洪道。34河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书① 应急主溢洪道：设计充分考虑了尾矿库闭库时排水设施的可 利用性，沿堆积坝外边坡逐年延长敷设（见附图） ，敷设最小坡度为 i=10%，应急溢主洪道设计采用梯形断面，钢筋砼结构，底宽 1.5m， 深 1.2 m，上宽 3.9m，边坡比为 1:1.0。 ② 应急支溢洪道: 设计共 9 条，应急支溢洪道与主溢洪道连接， 向库内在自然土层开挖，支溢洪道长 150m，敷设坡度 i=2%坡向主溢 洪道，设计为梯形断面，底宽 4.0m，上宽 8.8m，边坡比为 1:2.0。每 年汛期前应将支溢洪道挖好，并保证期与主溢洪道良好连接畅通，待 汛期过后，采用尾砂放矿填埋，但应注意以下几点： A 支溢洪道严禁建于尾砂基础之上， 必须在原土层上开挖， 因尾 砂一旦过水，处于饱和状态的尾砂瞬间将发生跨坝事故。 B 设计中已将首期和终期支溢洪道定位， 因随着选矿厂处理能力 波动和变化，无法准确确定支溢洪道的位置，企业根据以下参数确定 每年支溢洪道的位置：沉积滩面坡度按 1%估算或实测，对应堆积坝 顶下挖 4.5m，算数表达式为： 对应堆积坝顶下挖深度 H=[ 沉积滩坡度 1%+支溢洪道坡度 2%） （ ?支溢洪道长度 150m]m。 4.6.2.2 排洪系统工程施工 （1）排水隧洞 ①开挖 排洪隧洞掘进，采用光面爆破掘进。 隧洞开挖时如果地质条件较好，可以采用先开挖、后衬砌的施工 工序；但是必须对隧洞的进出口进行妥善处理，确保施工过程中的安 全。当围岩比较破碎或者遇有断层、裂隙发育地段时，应加强临时支 护或者采取边衬砌边开挖的施工工序。35河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书② 衬砌 本次设计排水隧洞和东、西排洪隧洞均全面衬砌，隧洞进出口及 围岩比较破碎或者遇有断层、裂隙发育地段需钢筋混凝土衬砌，其余 部分素混凝土衬砌。 隧洞衬砌应当在开挖工序验收后进行。 对于钢筋混凝土衬砌应先按照设计绑扎钢筋；然后立模；经检查 均符合要求以后方可浇筑混凝土。模板必须支撑牢靠，不允许出现跑 模现象，确保混凝土浇筑体形良好。 对于素混凝土浇筑应保证最小衬砌厚度不小于设计厚度。 对模板 的要求同钢筋混凝土衬砌。 在水工隧洞衬砌浇筑时必须保证浇筑的混凝土与围岩很好连接， 如果遇到超挖过大或者冒顶， 应采用 C10 混凝土进行回填， 必要时可 以再进行回填灌浆。 衬砌拆模以后应认真检查衬砌的表面， 对存在的不平整部位按照 规范的要求进行打磨。 ③ 排水孔 为了减小隧洞衬砌承受的外水压力，在洞顶衬砌时预留排水孔， 衬砌拆模后按照设计采用风钻向围岩内打孔。 ④ 伸缩缝 钢筋混凝土衬砌段采用C20混凝土钢筋，素混凝土衬砌段，采用 C20混凝土, 每10m设伸缩缝一条，土、岩结合处增设沉降缝一条； 伸缩缝做法为：预埋652橡胶止水带,缝内充填沥青砂板条及掺体积比 20%石棉线的1:2石棉水泥砂浆。 ⑤ 拦污栅 为了防止树枝等杂物堵塞排洪隧洞进口和进入隧洞，在东、西排36河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书洪隧洞进口前5m设300?300mm网格拦污栅； （2）拦洪坝 坝基和两岸坝肩必须开挖至中风化岩石面， 必要时可用浅孔少药 量小炮开炸，但不能对基岩形成人为破坏。 岸坡应大致平顺，不应形成过大的台阶状、反坡或突然变坡。但 在变形缝位置应开挖成部分平台。 基础开挖后如遇断层、洞穴等不良工程地质时，可按规范要求进 行清除处理。坝基开挖经验收合格后方可进行坝体施工。在砌筑浆砌 石之前，应先浇筑一层厚度不小于 50.0cm 的混凝土垫层，然后砌筑 坝体。 砌筑坝体可以采用坐浆与灌浆相结合的施工方法， 即先坐浆砌筑 块石，砌筑厚度大致在 1.0m 左右时，再向砌体内进行灌浆，直到灌 实为止。 施工要严格按照设计图纸、尺寸进行放线，保证坝体体型。 （3）排水井 基础开挖后，应仔细检查地基岩土有无岩性不均地段存在。当岩 基内有局部土基存在时，应将土挖除，用强度等级不低于 C10 级的 混凝土或 M10 砂浆砌 Mu30 块石回填，或进行加固处理，承载力不 小于 2000kpa。 排水井达到服务年限时，需要进行封堵。封堵的位置位于该排 水井相连的支隧洞出口处。封堵采用C20钢筋混凝土，采用2级钢，钢 筋保护层厚35cm,钢筋两侧锚入洞壁1m，墙厚0.5m。钢筋混凝土墙后 浇注厚2.5m的C20素混凝土。封堵时隧洞四壁必须凿毛，露出新鲜岩 石面，然后才能浇筑混凝土，以保证混凝土与洞壁的良好结合。封堵 时洞底部预留排水孔，排出井内渗水。排水竖井块石回填，充当库内37河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书排渗体。 4.6.3 调洪演算 （1）沉积滩坡度的确定： 平均粒径的计算公式：Dp ?? ?P dii100式中 Dp―――加权平均粒径，毫米； di――各级粒径，毫米，等于相邻筛孔直径的算术平均值；?D p ――di级颗粒重量占总重量的百分比，%因缺少尾矿粒度分级表， 故根据选矿相关试验资料和现场实际， 确定该尾矿浆平均粒径为 0.07mm，矿浆最大流量为 71.1 升/秒，尾矿 浓度为 40%，查《尾矿设计规范 zbj-90》附表 2-1，则百米沉积滩长 平均坡度约为 1%。 （2）调洪演算 qp=Qp(1-Vtp/Wtp) 式中：Wtp――洪水总量（m3） Vtp――调洪库容（m3） 尾矿库运行初期：高程 980.35 982 983.3 面积
.5 .65 1.3 20.35 283.6 平均面积 调洪高度 体积 调洪库容（已考虑最小干滩长度 70m，澄清距离 100m，沉积滩坡度取 0.01） 则 q0.2%=37.886?（1-/232780）=18.635m3/s 尾矿库运行中期（3~5 年后） ：38河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书高程 995.11 996 998面积
93853平均面积调洪高度体积调洪库容0.89 2800000（已考虑最小干滩长度 100m，澄清距离 100m，沉积滩坡度取 0.01） 则 q0.1%=42.083?（1-270）=18.014m3/s 尾矿库运行终期（标高 1028m） ：高程 24 1023 面积
15645 平均面积
调洪高度 体积 调洪库容（已考虑最小干滩长度 100m，澄清距离 100m，沉积滩坡度取 0.01） 则 q0.1%=42.083?（1-/255270）=3.0m3/s 4.6.4 排水能力校核 水力计算公式： 孔口流： 堰流： 明渠均匀流： 其中：Q――流量,m3/s； m――流量系数； A――过水断面面积，m2； B――溢流堰宽度，m； H――堰上水头，m； C――谢才系数；39Q = mA 2gH3Q = mB 2 g H 2Q = AC Ri河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书R――水力半径，m； i――坡度； （1）拦洪坝以上部分 ①排水隧洞采用明渠均匀流计算公式：A=4.1235m2，X=6.287m， i=0.02，n=0.017（全断面衬砌） ，计算得 Q=25.07m3/s，满足 1000 年 一遇应泄洪峰流量 21.858m3/s。 ②排水隧洞按孔口压力流计算公式：A=4.1235m2 ，m=0.46， H=12.0m，计算得 Q=29.09m3/s，满足 1000 年一遇应泄洪峰流量 21.858m3/s。 （2）库区部分 ①排水隧洞排洪能力计算： 根据洪水计算，库内设计应泄洪峰流量 qp=0.2%=18.635m3/s。 排水隧洞采用明渠均匀流计算公式：A=3.60m2，X=5.8152m， i=0.05，n=0.017，计算得 Q=33.9m3/s，满足 1000 年一遇应泄洪峰流 量 18.635m3/s（考虑到后期生产规模可能加大，尾矿较细，调洪库容 不足，故设计排水能力较高） 。 ②排水井进流能力计算： 排水井井径为 4m，调洪高度为 1.3m 时，流量系数取 0.405， B=8.556m，按堰流进行计算，得 20.16m3/s，满足 1000 年一遇应泄洪 峰流量 18.635m3/s。 经演算排水井进水水头 H＞1.3m 以上时，产生半压力流，排水井 进水水头 H≤1.3m 时为自由泄流。 依据自由泄流公式：Qc=ｎcε mbc（2g）0.5Hy1.5ｎc：同一个断面上排水口的个数40河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书ε ：侧向收缩系数 m：堰流系数 0.405+0.0027/ Hy bc:一个排水口的宽度（m） Hy：堰流泄流水头 (m)排水井泄流量计算参数表 序号 1 2 3 4 5Hy0.5 1 1.1 1.2 1.3m0.7 0.3 0.4071bc1.5 1.5 1.0695ε=1-0.078 Hy 0.961 0.922 0.914 0.906 0.899ｎc8 8 8 8 83Q5.28 14.24 16.28 18.38 20.54计算结果：当 Hy=1.3m 时，排水井泄流量:Q 泄=20.54m /s ；大于 所需泄量 qp=18.635 m3/s 满足泄流量要求。 ③排洪系统压力流计算 尾矿库运行初期，仅 1#井运行，对排洪不利，故仅计算 1#排水 井泄洪能力，进行相关水力计算： 1#排水井进口标高为 970.00m，排水涵管（隧洞）出口标高为 933.00m，排水管（隧洞）长度为 472m。 采用压力流计算公式得出： Q ?9.8H z0.5 2.134 1 / 2 （ .437 ? 10 ） 2?l（Hz=库水位-933.0m） 计算结果如下：库水位 Hz Hz0.5 9.8Hz0.5 wl2 2.134/wl2 10.437+2.134/wl2 (10.437+2.134/wl2)^0.5 Q970.1 37.1 6.09 59.69 0.29 7.264 17.70 4.21 14.19 970.2 37.2 6.10 59.77 1.18 1.816 12.25 3.50 17.08 970.4 37.4 6.12 59.93 4.70 0.454 10.89 3.30 18.1641971 38 6.16 60.41 29.38 0.073 10.51 3.24 18.63971.5 38.5 6.20 60.81 66.10 0.032 10.47 3.24 18.79972 39 6.24 61.20 117.51 0.018 10.46 3.23 18.93972.5 39.5 6.28 61.59 183.60 0.012 10.45 3.23 19.05972.95 39.95 6.32 61.94 255.65 0.008 10.45 3.23 19.17河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书（4）应急溢洪道 计算条件假定：库内排水设施失效， 1000 年一遇应泄流量： Q0.1％=18.635m3Ms。 ① 应急主溢洪道泄流量计算 采用明渠均匀流计算： 应急主溢洪道流量计算表项目 名称 梯形断面 过流面积 （m2） 谢才系数 (c) 坡降 （%） 水力半径 (R) 粗糙系数 （n） 渠内水深 (m) 泄流量 (m3Ms)1.8453.1100.4890.0170.821.6计算结果：应急主溢洪道安全泄流量: Q 洞= 21.6m3Ms &大于 1000 年一遇应泄流量：Q0.1％=18.635m3Ms 满足泄流量要求。 断面尺寸为：底宽 1.5m，深 1.2m，上宽 3.5m,边坡比为 1:1.0， 混凝土结构，厚度 0.3m，长度 435.0m。 ② 应急支溢洪道泄流量计算应急支溢洪道流量计算表项目 名称 矩形断面 过流面积 （m2） 谢才系数 (c) 坡降 （%） 水力半径 (R) 粗糙系数 （n） 渠内水深 (m) 泄流量 (m3Ms)6.030.0820.7080.031.021.48计算结果：应急支溢洪道安全泄流量: Q 洞= 21.48m3Ms &大于 1000 年一遇应泄流量：Q0.1％=18.635m3Ms。 断面尺寸为：梯形断面，底宽 4.0m，上宽 8.8m，最小挖深 1.2m， 边坡比为 1:2.0，长度 150m。42河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书4.7库区防渗 为了防止尾矿库中的水渗入地下， 库区和初期坝下均采用土工膜（二布一膜 150g/0.75mm/150g）全防渗。同时在尾矿库初期坝后，再 修建一座沉淀池蓄水坝， 形成一个 L?B?H=20?15?4 m3 的沉淀池、 其下游设置回水池 L?B?H=10?8?3 m3 及事故池 L?B?H=25? 20?4 m3，沉淀池和挡水坝均采用土工膜全防渗，回水池和事故池采 用 S7 防渗钢筋砼结构。 在铺设土工膜之前必须对场地进行削坡、整平；对于库底，应先 断绝上游来水并进行疏干， 然后平整库底， 清除植被、 石块等尖锐物， 再利用黄土填平坑凹处并压实；对于两岸沟壁则应按 1：1.0 的坡比 进行削坡，954.00m 和 969.00m 标高设 1.5m 宽的土工膜锚固平台。 4.8 库区排渗 为降低堆积尾砂子坝内的浸润线，提高坝体的稳定性，在尾砂子 坝堆筑到标高 954.00m、984.00m、994.00m、1014.00m 时，分别设置 碎石排渗体和水平排渗管（具体详见附图） 。碎石排渗体布置于坝坡 内 80m 处，每 15m 布置一根水平排渗管将碎石排渗体内的渗水排出 坝外。 尾砂子坝坝脚马道上设纵向排水沟与两侧坝肩的纵向排水沟相 连，收集渗出水，流入初期坝后沉淀蓄水池。 为了降低库内的浸润线，库底设置排渗盲沟，深入库区内部（见 平面布置图） 。排渗盲沟宽为15m，厚1m。 为了库内更好的排渗，排水井废弃不用时，将其作为排渗体。即 在排水井四周圈梁预留排渗孔，插入排渗管，管长 6m，排水井内采 用块石回填（排水井下平洞封堵时预留排水孔） 。 排渗管施工方法：在浇筑圈梁时预埋φ 75钢管。当库区水位达到43河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书圈梁位置时，钢管外插入6m长排渗管（为防止脱落，需深入井内至 少0.2m） ，并绑扎结实。 尾矿库排渗设施属隐蔽工程，施工时应做好隐蔽工程施工记录。 4.9 尾矿坝抗滑稳定分析4.9.1 计算断面概化和计算工况 （1）稳定计算得基本原理和方法： 坝体的失稳是部分土体沿某滑裂面滑动， 通常滑裂面假定为圆弧 形的，一般情况采用瑞典圆弧法计算坝坡的抗滑稳定。本次设计的稳 定分析即采用瑞典圆弧法。该方法的基本假定如下： ① 假定土坡稳定性属平面应变问题，即可取其某一横剖面为代 表进行分析计算； ② 假定滑裂面为圆柱面；弧面上的滑动土体视为刚体，即计算 中不考虑滑体的内部相互作用力； ③ 定义安全系数为滑裂面上所能提供的抗滑动力矩之和与外荷 载及滑动土体在滑裂面上所产生的滑动力矩之比； 所有力矩都已圆心 O 为矩心； ④ 采用条分法进行计算 根据考虑孔隙压力影响的方法不同， 又分为有效应力法和总应力 法两种。本次计算采用总应力法。 （2）荷载组合及最小安全系数： ①荷载组合：正常运行：坝体自重 洪水运行：坝体自重+洪水 特殊运行：坝体自重+洪水+地震 ②抗滑稳定最小安全系数 根据《尾矿库设计规范 zbj-90》坝坡抗滑稳定最小安全系数如下44河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书表所示：坝坡抗滑稳定最小安全系数 正常运行 洪水运行 特殊运行 1 1.30 1.20 1.10 2 1.25 1.15 1.05 3 1.20 1.10 1.05 4.5 1.15 1.05 1.00③计算参数的选取 尾矿坝的稳定计算及分析是十分重要的，但缺少详细资料，无法 进行准确计算，设计根据经验参照相近矿山资料计算，拟静力法稳定 计算，即将水平地震惯性力计入稳定计算公式中再用静力法作计算。 在此，参考采用相近矿山的库内沉积滩上尾矿强度指标计算。 计算断面：取最大断面，最高洪水位，进行计算。 初期坝高：51m。 堆积坝高：44m。 基本地震加速度值为 0.05g。计算各土层的物理力学参考指标土层 代号 1 2 3 4 5 6 土质名称 尾细砂 尾粉砂 尾粉质粘土 含碎石粉质粘 土 堆石坝 中风化片麻岩 天然重 度 γ S (kN/m3) 19.52 18.4 17.5 19.27 20.5 18.0 浮重度 γ f 3 (kN/m ) 9.86 9.1 8.87 9.37 10.6 9.945内摩擦角 φ (°) 水上 26 25 20 21 19.81 23 水下 26 25 20 21 19.81 23凝聚力 C （kpa） 10 15 23 19 0 20渗透系数 k (m/s) 5.310-5 3.710-6 3.-7 210-3 1.210-9河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书4.9.2 坝体的渗流分析 计算参数的选取： ① 尾矿库最高洪水位运行时； ② 分别对堆积坝标高994.00m，1004.00m，1014.00m和 1028.00m进行计算。 计算公式： 化引滩长： Lh ? 3.3 L00.48坝体单宽流量： q ? K ( H 2 ? L2 ? L)(m3 / s) 浸润线方程： y ? a12 ? 2a1 x 浸润线截距： a1 ? H 2 ? L2 ? L 逸出高度： a0 ?a1 2 1 ? m12尾砂最终堆积标高1028.00m，最高洪水位为1027.00m，沉积滩坡 度为0.01，最小干滩长度100m，L0=430m，计算水头为67m，渗透长 度为173.6-42.8+100=230.8m，浸润线截距为8.629m，逸出高度 a0=2.19m，则浸润线方程为y ? 74.46 ? 17.26x列表计算如下：尾矿堆积坝坡浸润线埋深计算表 项目 x(m) y(m) 浸润线标高m) 坝坡标高(m) 0 8.63 968.63 994.85 20 20.48 980.48
27.65 987.65 1004.80 不同标高处浸润线计算 60 33.32 993.32
38.15 998.15
42.43 9.80 120 46.32 4.80 130.8 48.29 8.0046河南嵩县金牛有限责任公司牛头沟矿马家沟尾矿库（接替库）工程初步设计说明书浸润线埋深m)26.2219.5217.1516.4816.6517.3718.4819.71坝体单宽流量：q ? K ( H 2 ? L2 ? L) ? 3.75? 10?6 ? 8.629 ? 3.24 ? 10?5 m 3 / s 。根据计算表，绘制浸润线图谱，如下尾矿堆积坝渗流计算图同理，在堆积坝分别堆筑到994.00m，1004.00m，1014.00m时，浸润 线计算方法如上，渗流计算结果如上图所示。 由上述计算和浸润线图可以看出，浸润线最小埋深为 16.5m，大 于二等库浸润线埋深要求，理论上可不做排渗设施，但考虑到尾矿运 行中的不确定因素，为了堆积坝体更加稳定安全可靠，仍需要布设堆 积坝的排渗设施。 4.9.3 坝体抗滑稳定计算 ① 采用