露天矿排土场初步设计

K5561CS1

XXXXXXXXXX有限公司

东川区XXXXXXX磷矿1#排土场

初步设计(代可研)

昆明有色冶金设计研究院股份公司

2012年12月

XXXXXXXXXX有限公司

东川区XXXXXXX磷矿1#排土场

初步设计(代可研)

总经理刘刚

王怀德副总经理

谭锐副总工程师李水明

项目总师/设计经理吴林锋

昆明有色冶金设计研究院股份公司

XXXXXXXXXX有限公司东川区XXXXXXX磷矿1#排土场

初步设计(代可研)

参加编制人员

总图孙文锐吴林锋刘家文

周鸣镝李水明

概算曹凤仙周胜刘波

地质李桃见

昆明有色冶金设计研究院股份公司

目录

1、项目概况 (1)

1.1交通位置 (1)

1.2气象及水文条件 (1)

1.3工程地质环境条件及水文地质条件 (3)

1.3.1废石场工程地质环境条件 (3)

1.3.2废石场水文地质条件 (7)

1.3.3场地周边环境 (7)

1.3.4 地震烈度 (8)

1.4项目背景及建设必要性 (8)

1.4.1 项目建设背景 (8)

1.4.2 项目建设必要性 (9)

2、设计依据和采用规范、规程 (9)

2.1 设计依据 (9)

2.2 设计采用规范、规程 (10)

3、设计综述 (10)

3.1 设计内容 (10)

3.2 排土场设计规模 (11)

3.2.1 库容设计规模 (11)

3.3 设计原则 (11)

3.4 矿山废石产出和利用情况 (11)

3.5 废石场场址 (13)

3.5.1 选址原则 (13)

3.5.2 选址条件 (13)

3.6废石场设计 (14)

3.6.1废石物理特性 (14)

3.6.2 废石场库容系数计算 (14)

3.6.3废石场设计技术方案 (15)

3.6.4 拦渣坝设计方案 (15)

3.6.5场内基底处理方案 (17)

3.6.6废石场稳定性设计方案 (17)

3.7废石场排废工艺 (18)

3.7.1废石堆排工艺 (18)

3.7.2排废顺序 (18)

3.7.3排废设备 (18)

3.7.4废石场堆排计划 (18)

4、排土场整体稳定性验算 (19)

4.1计算公式 (19)

4.2参数设计采用地质指标选择 (20)

4.3计算结果 (21)

4.4 FLAC2D边坡稳定性验算 (21)

4.4.1FLAC2D边坡稳定性计算原理 (21)

4.4.2边坡稳定性验算结果 (23)

4.5计算结论 (28)

5、废石运输和道路设计 (28)

5.1主车技术条件 (28)

5.2废石运量 (29)

5.3道路现状及设计方案 (29)

5.4公路工程技术标准 (29)

6、工程量及技术经济指标 (29)

7、安全、工业卫生、消防 (30)

7.1 设计依据的法规、标准及规范 (30)

7.1.1政策、法规 (30)

7.1.2设计采用主要技术规范、规程、标准 (30)

7.1.3 其他设计依据 (31)

7.2 主要危险、有害因素及预防措施 (31)

7.2.1主要危险、有害因素 (31)

7.2.2 预防泥石流、滑坡的主要安全措施 (31)

7.2.3 卫生方面的预防措施 (34)

7.3 消防 (34)

7.4安全措施费用及安全管理 (34)

7.5安全卫生措施预期效果评述 (35)

8、废石场复垦 (35)

8.1 复垦范围 (35)

8.2 复垦土来源 (35)

8.3 复垦工艺 (35)

8.3.1工程复垦 (35)

8.3.2生物复垦 (36)

8.3.3复垦类型 (36)

8.3.4复垦土壤 (36)

9、环境保护 (36)

9.1设计所依据环保标准和文件 (36)

9.1.1环境质量标准 (36)

9.1.2污染物排放标准 (36)

9.1.3设计依据文件 (37)

9.2 项目概况 (37)

9.3 建设项目污染源及治理措施 (37)

9.3.2废石场淋滤水 (38)

9.3.3废气 (39)

9.3.4 噪声 (39)

9.3.5 综合治理措施 (39)

9.4 环保投资及环保机构 (39)

9.5 项目建设对周围地区的环境影响 (40)

10、水土保持 (40)

10.1编制依据及防治标准 (40)

10.1.1 编制依据 (40)

10.1.2水土流失防治标准 (41)

10.2 水土流失防治责任范围 (41)

10.3 防治方案 (42)

10.4防治措施 (42)

11、工程投资 (43)

11.1编制内容及概算结果 (43)

11.2编制依据 (43)

11.3概算表 (45)

11.4主要材料价格表 (50)

12、问题与建议 (50)

13、项目设计初步结论 (51)

附件

1XXXXXXXXXX有限公司露天采场采剥进度计划表

2 东川区XXXXXXX磷矿老村子矿段废石场工程勘察情况及废石基本特性表

1、项目概况

1.1交通位置

东川区地处昆明市东北部，隶属于云南省昆明市五区之一。东临会泽，南接寻甸，西连禄劝，北与四川省会东县隔金沙江相望。境内最高海拔4344.1m，最低海拔695m，高差3649.1m。距省会昆明140公里，距四川凉山彝族自治州首府西昌市316km。由东川城区至老村子矿段有公路相通，其中20km为柏油路（东川—会泽公路），3km为砂石路面, 交通比较方便。

工程区交通位置见图1-1。

1.2气象及水文条件

该区属亚热带大陆性季风气候类型，温湿多雨，四季不分明，但具干（旱）、湿（雨）两季分明特征，多年平均降水量为697.5mm，最大年降水量840.7mm，最小年降水量540.3mm；降水主要集中于湿季（每年5～10月），约占全年降水量的85％，干季（每年11月至次年4月）降水较少，约占全年降水量的15％；多年平均气温20.1℃，最冷月平均气温12.4℃，最热月平均气温25.1℃；年蒸发量2107.8mm，相对湿度62%，常年主导风向为南风，年平均风速1.9m/s。项目区由于地形高差大，昼夜温差变化大，气温随海拔升高或降低100m,年平均气温下降或升高0.40℃～0.45℃。该地区20年一遇1小时最大降雨量为61.2mm，6小时最大降雨量为76.83mm，24小时最大降雨量为107.5mm。

区内河流属金沙江水系，主要河流有小江，其支流均为山间性河流，有小清河、块河、乌龙河等，其特点是流量小、流程短、变幅大、含沙量大。小江及其支流汇水面积占全区总面积的79%。水域充裕、地表水资源较为发达。建设项目所在地东面有水沟由南向北径直通过，最终汇入金沙江。

场地区地表及地下水均汇入小江，属金沙江水系，金沙江为当地最低侵蚀基准面（标高710m）。

1.3工程地质环境条件及水文地质条件

1.3.1废石场工程地质环境条件

1.3.1.1废石场地形地貌

新建废石场位于小水井东南侧，场地整体北高南低。两侧山体连续，山顶较浑圆，场地内最高点约1952m，谷底高程约1753m，高差近200m，坡度较陡，场地整体坡度约20°～40°，局部地段为陡坎。场地内发育一条北东—南西走向的冲沟，沟谷从排土场坝址区至上游长约1.1km，沟谷底部宽约3m～8m不等，冲沟为季节性冲沟，现状为干沟，周边无地表水体分布；冲沟切割深度较大，沟谷呈“V”字形，冲沟中部以下两侧均有震旦系上统（Zbdn）白云岩、白云质灰岩出露，沟谷平均坡降约30%。冲沟两侧坡度较陡，大部分地段20°～40°，局部为陡坎，植被以杂草及小灌木林为主；排土场区内冲沟中部东侧则是耕地，耕地呈不连续陡坎分布，坎高1 m～3m，耕地周边现状下以小灌木林为主。

新建废石场位于沟谷中上游部位，整个沟谷汇水面积较大，工程区内汇水面积约0.45km2，两岸坡度较陡，植被发育较好，以小灌木林、杂草为主。

场地地形地貌见下图：

排土场库前地形

废石场全貌

排土场左，右岸地形

排土场坝址区

1.3.1.2地层岩性

在勘察深度范围内，该地段坝岩土由第四系人工植物层（Q4pd）、第四系残积层（Q4el），下覆基岩为震旦系上统灯影组（Zbdn）构成，根据时代、成因类型、岩性及工程地质性质，将场地坝岩土分为3个工程地质单元层，现自上而下分述如下：

第四系人工植物层（Q4pd）

第①层耕植土：褐灰、褐色，松散，稍湿，为碎石土层，主要由粘土及岩石风化碎块组成，含有少量的植物根系。厚度0.3～0.6m，平均厚度0.47m，场地内均有分布。

第四系残积层（Q4el）

第②层粉质粘土：褐灰、褐色，硬塑状，稍湿，韧性一般，干强度较好，含有少量的风化岩屑，顶板埋深0.3～0.6m，厚度4.6～1.2m，平均厚度2.23m。重度γ=19.5 KN/m3～21.1KN/m3，平均值=20.2KN/m3、标准值=19.716.7/m3；孔隙比e=0.412～0.737，平均值=0.599、标准值=0.704；液性指数IL=<0～0.39，平均值=0.19；压缩系数a1-2=0.11 Mpa-1～0.31Mpa-1，平均值=0.19Mpa-1、标准值=0.25Mpa-1，标准贯入试验击数N=13～16击，主要分布于场地北东一段。

震旦系上统灯影组（Zbdn）

第③层全～强风化泥岩：褐灰、褐黄、灰色，散体状，岩芯破碎，大部分已经风化成砾砂、角砾，局部风化呈粘土状，顶板埋深0.3～0.5m，厚度1.0～4.4m，平均厚度2.33m。据钻孔取样实验室分析成果：砾径>20mm占6.9%，2mm～20mm占7.5%，0.5～2mm占1.9%，0.25mm～0.5mm占0.8%，0.075mm～0.25mm占1.5%，0.05mm～0.075mm 占11.7%，0.01mm～0.05mm占25.7%，0.005mm～0.01mm占6.9%，<0.005mm占39.5%。重型圆锤动力触探N63.5=12～18击。主要分布于场地北西一段。

第④全～强风化白云岩褐黄、灰色，散体状，岩芯破碎，以角砾为主，大部分已经风化呈粘土状、碎石状，顶板埋深0.3～5.2m，厚度 1.0～2.9m，平均厚度 1.82m。据钻孔取样实验室分析成果：砾

径>20mm占29.2%，2mm～20mm占32.5%，0.5～2mm占7.0%，0.25mm～0.5mm占2.7%，0.075mm～0.25mm占2.1%，0.05mm～0.075mm占6.3%，0.01mm～0.05mm占12.3%，0.005mm～0.01mm占3.2%，<0.005mm占8.6%。重型圆锤动力触探N63.5=16～25击。场地内均有分布。

第⑤中风风化白岩：灰白色，岩性破碎，局部为短柱状，顶板埋深2.0～7.8m，未见底，最大揭露厚度为40.3米。局部钻孔揭露岩芯有溶蚀形象。场地内均有分布。

1.3.2废石场水文地质条件

1.3.

2.1场地周边水文条件

废石场周边未发现泉眼及其它水源，该地段地下水的补给主要是大气降水补给。地表水渗入松散表层的孔隙水径流受地形地貌条件控制，沿山峦斜坡向两侧山谷或低洼地带运移，以地表流水的形式分散排泄。赋存于碎屑岩岩层中的基岩裂隙水，沿层面运移，以散流的形式流入地表水中。

1．3.2.2地下水

场地揭露深度内未见地下水，属干燥场地，可不考虑地下水的腐蚀性。

1.3.

2.3不良地质作用

废石场内目前未发现大或较大的不良地质作用，区内坡面植被较发育，植被覆盖率高，坡面完整稳定，未发现滑坡痕迹标志，仅有冲沟存在。区内目前无泥石流暴发物源，沟床水土流失严重，但其规模小。在冲沟两岸陡坎较为发育，自然条件下，现基本处于稳定。

据调查：废石场位于一个冲沟中上游地带，沟谷两侧坡度较陡，一般为20°～40°，冲沟两岸切割强烈，陡坎较为发育，自然条件下，现处于基本稳定状态。该地段地势相对较陡，无崩塌、滑坡、泥石流及前人未进行采矿活动，无地下采空区，地表未见因采矿可能形成的地面沉降缝和沉陷区。属稳定性一般场地。

1.3.3场地周边环境

废石场区内为旱地，位于营盘村东南侧，营盘村隶属东川区铜都

镇，地处铜都镇北边，距铜都镇政府所在地31公里，到乡（镇）道路为土路，交通不方便。东邻会泽，南邻碧谷，西邻绿茂，北邻庞家村。辖10个村民小组。现有农户420户，有乡村人口1539人，其中农业人口1539人，劳动力 1048人，其中从事第一产业人口636人。

全村国土面积12.65平方公里，海拔1700米，年平均气温17.5℃，年降水量 800毫米，适合种植玉米、红薯等农作物。全村耕地面积1692.3亩，人均耕地 1.1 亩，林地 12327亩。今年全村经济总收入531.7万元，农民人均纯收入1937元。农民收入主要以种植业为主。

1.3.4 地震烈度

东川地处小江地震带，为云南省境内地震频繁、强度高的南北向地震带。据《云南省小江流域灾害地质调查报告》（云南省地质矿产局滇东工程勘察公司，1993年12月）记载，自晚更新世以来，小江地震带东川区发生了9次强烈地震，自1733年以来，东川区发生了8次4级以上（含4级）历史地震。

据《建筑抗震设计规范》，（GB 50011-2010）附录A，东川区抗震设防烈度＞9度，设计基本地震加速度值＞0.40g，设计地震分组第二组。据《云南省区域地壳稳定性分区评价图》，该区区域地壳稳定性属次不稳定区。

1.4项目背景及建设必要性

1.4.1 项目建设背景

XXXXXXXXXX有限公司系响应云南省委、省政府及东川再就业特区招商引资的号召，于2005年入驻东川区铜都镇四方地工业园区的一家依托当地磷矿资源，集开采、加工、深加工于一体的生产型企业，生产各种高效磷肥、磷酸及各类磷酸盐。

2010年9月由国务院国资委管辖的国有特大型军工央企——中国航空工业集团公司所属深圳中航集团股份有限公司（HK00161）旗下的全资子公司——深圳中航资源有限公司投入人民币1.14亿元，控股重组为XXXXXXXXXX有限公司，公司现已完成投资1.47亿元，完成10万吨/年的磷酸一铵装置建设。公司XXXXXXX磷矿已取得采矿权

证并委托进行开采设计，已启动矿山开采工程。

针对当前我国磷酸盐生产存在的产品结构不合理，低档次产品多，高档产品少；初级产品多，深加工产品少；基础产品多，高新产品少的“三多三少”的现状。根据《东川区再就业特色产业园总体规划》的安排部署，到2020年，东川力争成为云南重要的磷化工产业基地之一，使磷化工产业成为园区的支柱产业。为此，XXXXXXXXXX 有限公司将依托园区的政策优势、磷矿资源优势、水陆交通优势，结合深圳中航资源公司的资金优势、科技优势，力争将云南红富公司打造成为东川系列磷化工产品生产企业。

1.4.2 项目建设必要性

XXXXXXXXXX有限公司已完成10万吨磷酸一铵装置的建设，并投入生产，磷矿石全部外购，生产成本高，企业处于亏损状况，无法确保良性的再生产循环。

为确保矿山开采出的矿石能全部用于项目生产，已动工新建60万吨/年的磷矿石浮选装置，计划于2013年4月建成投产，等待矿山出矿。

磷矿石开采已办理完成所有的开采手续，由于矿山排土场施工问题，影响项目出矿，必须抓紧进行排土场的设计及施工建设，才能确保矿山持续生产。

2、设计依据和采用规范、规程

2.1 设计依据

（1）、昆明有色冶金设计研究院股份公司2011年5月设计的云南省XXXXX有限公司《东川区XXXXXXX磷矿初步设计》

（2）、昆明骏泽岩土工程有限公司2012年10月提供的老村子《1#废石场工程地质勘察报告》；

（3）、业主提供矿区1：2000原始地形图；

（4）、业主提供1#排土场1：500现状地形图；

（5）、1#排土场工程设计合同，合同号：2011设字第50号；

（6）、1#排土场勘察任务书。

2.2 设计采用规范、规程

（1）、《中华人民共和国安全生产法》中华人民共和国主席第70号令，2002.6.29；

（2）、《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部（1996）第3号令；

（3）、《中华人民共和国矿山安全法》（1992.11.7）；

（4）、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（1996.10.30）；

（5）、《中华人民共和国矿产资源法》（1996.8.29修订）；

（6）、《冶金企业安全卫生设计规定》冶生（1996）204号；

（7）、《防洪标准》GB50201—94；

（8）、《城市防洪工程设计标准》CJJ50—92；

（9）、《有色金属矿山排土场设计规范》GB50421—2007；

（10）、《金属非金属矿山排土场安全生产规则》AQ2005—2005；

（11）、《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB 18599—2001；

（12）、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330—2002；

（13）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2001）；

（14）、《爆破安全规程》GB 6722—2003；

（15）、《建筑地基基础设计规范》GB 5007—2002；

（16）、国家科委、国土资源部、国家环保总局(2005)109号文；

（17）、《工业企业设计卫生标准》（GB11641）；

（18）、《中华人民共和国水土保持法》；

（19）、《中华人民共和国固体废场污染防治法》；

（20）、《中华人民共和国土地管理法》；

（21）、《中华人民共和国森林法》；

（22）、《中华人民共和国大气污染防治法》；

3、设计综述

3.1 设计内容

（1）、排土场总体规划设计；

（2）、排土场废石堆排参数及工艺设计；

（3）、排土场外截洪及场内滤水排水系统设计；

（4）、排土场拦渣坝、基建期谷坊坝选址及坝体结构设计；

（5）、排土场整体安全稳定性设计；

（6）、复垦设计

3.2 排土场设计规模

3.2.1 库容设计规模

设计排土场库容量[Vo]= 463万m3。

3.3 设计原则

（1）、严格执行国家有关设计规范、规程和行业标准；

（2）、在安全可靠、技术可行和经济合理的前提下综合考虑，作好总体规划与优化设计；

（3）、注重生态平衡，采用复垦措施，水土保持措施，尽早再现生态环境和自然景现；

（4）、坚持“治水重于筑坝”的设计原则，作好排土场外部截洪排水和场内滤水、疏水、完善排水系统；

（5）、坚持“固有为先”的设计原则，充分利用现有可用的基础设施，尽量节省工程费用；

（6）、坚持“以内安，保外安”的设计原则，为排土场的安全使用和外部环境保护，提供安全可靠、经济合理的技术保障。

3.4 矿山废石产出和利用情况

云南省XXXXX有限公司东川区XXXXXXX磷矿老村子矿段1#采场外排废石量1011.90万m3；其中基建区外排废石量477.62万m3；生产期外排废石量534.28万m3；生产期外排废石量一部分可加工成碎石，用于矿区周边道路及建筑市场，但因矿区市场商品废石用量有限，故本设计暂不考虑该类废石的用量。计划产出废石量，详见表3- 1

表3 - 1 露天采场采剥进度计划表

昆明有色冶金设计研究院股份公司12

3.5 废石场场址

3.5.1 选址原则

（1）、废石场选址时应考虑露天采场产出废石的位置和数量，废石场场址宜靠近露天采场布置。

（2）、废石场宜一次规划，分期征用或租用，库容量能容纳矿山服务年限内所排弃的废石。

（3）、有回收利用价值的低品位废石（矿石），按要求分排、分堆，为其回收利用创造条件

（4）、废石场应充分利用沟谷、洼地、荒坡、劣地，不占良田，少占耕地；应避开村镇和矿山生活区。

（5）、废石场场址宜选择在水文地质条件相对简单，原地形坡度相对平缓的沟谷，不宜设在工程地质与水文地质不良地带。

（6）、根据废石的运输方式，在保证运输便捷通畅的前提下，因地制宜地利用地形，适当提高堆置高度，并应合理确定废石场各排土平台设计标高。

3.5.2 选址条件

3.5.2.1 、1#排土场场址情况

新建废石场位于小水井东南侧，场地整体北高南低。两侧山体连续，山顶较浑圆，场地内最高点约1952m，谷底高程约1753m，高差近200m，坡度较陡，场地整体坡度约20°～40°，局部地段为陡坎。场地内发育一条北东—南西走向的冲沟，沟谷自工区内至上游长约1.1km，沟谷宽底部宽约3 m～8m不等，冲沟为季节性冲沟，现状下为干沟，周边无地表水体分布；冲沟切割深度较大，沟谷呈“V”字形，冲沟中部以下两侧均有震旦系上统（Zbdn）白云岩、白云质灰岩出露，沟谷平均坡降约30%。冲沟两侧坡度较陡，大部分地段20°～40°，局部达为陡坎，植被以杂草及小灌木林为主；场内冲沟中部东侧则是耕地，耕地呈不连续陡坎分布，坎高1 m～3m，耕地周边现状下以小灌木林为主。

新建废石场位于沟谷中上游部位，整个沟谷汇水面积较大，工程

区内汇水面积约0.45km2，两岸坡度较陡，植被发育较好，以小灌木林、杂草为主。

该场址在矿权范围内，紧邻1#露天采场，废石运距短，库容量较大，汇水面积相对较小，利于协调和管理。可满足矿山3-5年的废石堆存。经设计方及业主现场踏勘后一致认为该厂址适于作为1#露天采场的排土场。其余厂址由于征地及运营费等问题，暂不考虑。

3.6废石场设计

3.6.1废石物理特性

1)、C、Φ值

C、Φ值根据工勘报告确定，取：C=0.0 KPa，Φ＝32o。

2)、废石场排弃土石比，暂按土：石=1.0：2.0。

3)、弃土分类：以砂岩、白云岩为主、土为辅的废石类型。

4)、废石堆比重2.65 t/m3。

5)、废石（采场）松散系数K0=1.4。

6)、废石硬度系数f=4－10。

7)、废石自然安息角a=35.8?设计采用34?。

8)、废石块度： 0～1000mm。

3.6.2 废石场库容系数计算

1）计算参数：

（1）采矿场废石松散系数 K0=1.4；

（2）废石堆排下沉系数K1=1.08；

（3）废石堆存系数K2= K0÷K1=1.30；

（4）排土场库容富裕系数K3=0.02；

（5）排土场设计计算库容系数K4=1.32。

2）计算结果：

（1）库容量Vo=463万m3，

（2）排入废石（实方）量V=351万m3。