湖北xx股份有限公司xx尾矿库闭库综合治理工程可行性研究报告

一、概况

xx尾矿库是1969年设计建成，为xx铜矿服务，xx铜矿生产能力为200t/d，设计服务年限9年。由于xx铜矿后期探矿增储和其接替矿山鸡冠嘴金矿的建成，xx尾矿库一直超期服务至2000年，同时也超过了尾矿库初期设计的排尾能力，现堆存尾矿83.5万立方米。

xx尾矿库2000年停止使用，由于其超期超容服务，成为当地安全环保的焦点，是名副其实的产尘点、污染源和重大危险源。风起砂尘起，雨至污水流，尾矿库成了环境污染的罪魁祸首。该库超期超容服务，最初为土坝的初期坝排水已失效，加上外坡脚处农民掘土种地受到破坏，坡面出现不同程度的塌陷；子坝在堆置过程中未按设计及规范进行，有的子坝外坡过陡，致使坝体稳定性和抗震能力受到威胁；部分坝坡面尽管茅草丛生，但坡面被雨水冲刷得纵横交错，有的已形成冲沟，致使雨季坝坡表面处于饱和，降低强度；2#坝肩截洪沟上部产生一条大裂隙，穿过截洪沟底深入尾砂坝内，暴雨时有水从裂缝涌出；库区滩面，农民非法开采尾矿，乱采滥挖，大小坑口随处可见，1#主坝和3#副坝直接面临威胁；库区排洪涵洞淤堵，已无法泻洪，xx尾矿库成了危坝险库 。在1997年6月8日，xx尾矿库就曾发生过4#排洪井座与3#排洪井顶之间长24m的排洪连接钢管发生断裂事故，大量尾矿流出库外，在库内形成一直径达8.0m左右塌陷区，库水从排洪管出口井顶盖位置涌出，将初期坝冲开一个大缺口，给库区下游的环境带来污染，给库区下游人民群众的生命财产安全带来严重威胁。

湖北xx股份有限公司按照黄安监管令矿字[2003]第（002）号、冶坝安指[2003]4、7号和冶安监管令坝安字{2004]年第（039）号及冶坝安指{2004]6号文精神，科学规划决策，科学施工与管理，彻底根治库区环境，特别是对库、坝安全隐患及地质灾害的综合治理。

二、尾矿库基本情况

1、场地位置、库别

xx尾矿库位于大冶市城区南约3公里，西距xx矿区约700米，距106国道和大沙铁路约500米，距大冶湖区约1公里。其处于丘陵小冲沟低洼部位，三面为小山脊所环抱，北部山顶标高132.7米，南部山顶标高112.9米，西部山顶标高78.31米，库区最低高程30.2米，整个库区汇水面积73700m2。该尾矿库由1#主坝和2#副坝、3#副坝围堵而成，1#主坝和3#副坝下游有熊家边、下刘朝、冯日朝、金井咀四个自然村，地形平坦，地面自然标高18.2-30.0m，分布有大量田地。2#副坝下游主要为丘陵区，人口较少。库尾矿堆置量约为83.5万立方米，初期坝底标高为30.2米，最终坝高平均为76米，根据规范库容、坝高要求及其重要性，xx尾矿库等别确认为四等库。

2、库区气象与水文地质条件

库区属大陆性较强一亚热带季风气候，四季分明，雨量丰沛，年平均气温17℃。一月最冷，可达零下10℃；七月最热，可达40℃；全年无霜期261天。多年平均降雨量1450mm，最大年降雨量2533.8 mm，最大一日、三日、七日降雨量分别为250.5mm、322.0 mm、476.1 mm,多年平均24小时最大降雨量109mm,全年主导风向为东南风，平均风速3m/s。

库区地表溪流较发育，地下水主要赋存于第四系冲洪积层中，风化残坡积层中，主要由大气降水和南北两侧山坡地表径流下渗补给，第四系地层地下水受尾矿库蓄水和大气降水的影响和控制，对尾矿坝稳定性起作用的主要是尾矿堆积体中的地下水。

3、尾矿库历史及现状

本尾矿库1969年由长沙有色设计院设计，设计初期坝为土坝，坝顶标高42.0m，坡比1：2，坝顶宽2.5m，设计堆积坝顶标高分别为49.5m、57.0m、 64.0m、68.0m四期子坝，坡比均为1：4，坝顶顶宽3.0m，由于堆置过程中没有严格按照设计方案施工，因此，实际情况与设计尺寸有一定的出入，而且该库不同时间接受不同矿山排尾，尾矿库尾砂成份复杂。该库于2000年停排。

1#主坝标高76.0m，坝长250.0m，初期坝为土坝，排水已失效，外坡脚处，农民掘土种地受到破坏，坡面出现不同程度的凹陷；子坝在堆置过程中未按设计及规范进行，有的子坝外坡过陡，致使坝体稳定性和抗震能力受到威胁；部分坝坡面尽管茅草丛生，但坡面被雨水冲刷得纵横交错，有的已形成冲沟，致使雨季坝坡表面处于饱和，降低强度；库区滩面，农民非法开采尾矿，乱采滥挖，大小坑口随处可见，1#主坝和3#副坝直接面临威胁；库区排洪涵洞淤堵，已无法泻洪。1#主坝坝顶存在水冲刷后形成的多处小冲沟，在坝顶片石护顶处也有几处因雨水冲刷片石底部尾砂掏空后而形成的片石塌落现象，上述冲沟及塌落在1#坝顶有数十处。

2#副坝是直接用尾砂堆筑在基岩上，坝底标高66m，坝顶标高75.0 m，坝长95m，坝顶宽4m，坝体用浆石块护坡、护顶，外坡比1：1.8。3#副坝同2#副坝一样，无初期坝，坝底标高63.7m，坝顶标高76.0m,坝长100m，坝顶平均宽4m。

尾矿库原排洪系统是在2号坝北端设有一直径1.5米的窗口式排水井，排水管道和明渠组成。排水管道埋设在尾砂层中，首端与排水井相连，尾端穿越尾砂、1号坝体与1号坝体下游排水明渠相连。目前，排水竖井淤堵，已失去作用。为了雨季排洪的需要，在2号坝体南端靠近山脚边，砌有一溢洪沟。2#坝肩截洪沟上部有一条大裂隙，穿过截洪沟底深入尾砂坝内，暴雨时有水从裂缝涌出，沿截流沟冲刷坝肩。库区汇水面积73700m2，库内区域汇水面积35700m2。

三、尾矿库闭库综合治理的目的、意义

对尾矿库进行综合治理，有利于固砂防尘防污，有利于减少库区尾矿流失，减少对周边农田的污染，有利于环境保护，还青山绿水以色彩，新复垦土地100余亩，为库区附近居民创造一个良好的生活环境，造福子孙后代；确保尾矿库安全，保障坝体下游人民群众的生命和财产安全，从而也起到了维护社会稳定的作用。

四、尾矿库综合治理实施方案

坚持“预防为主、防治结合、标本兼治”的原则，加强领导，高度重视，对人民、对社会高度负责，造福子孙后代。科学规划，精心设计，严把工程质量关，以固坝、绿化、还林还草为手段，以防尘防污、改善和保护生态环境、保障人民群众生命财产安全为目的，最终达到库区综合治理的目标。

根据尾矿库闭库安全稳定性评价，对闭库后可能出现的问题或潜在隐患，主要采取修建排洪与截洪设施，安全加固坝体，对坝体及库内地下水位及时监测，土地复垦，还林还草与环境保护的综合治理方案。

1、坝体安全加固

设计规范规定：尾矿库的防洪标准应根据使用的库容、坝高、使用年限以及对下游可能造成的危害等因素进行确定。xx尾矿库是四等库，进入闭库管理阶段，应提高到三等库别，按规范规定应按100-200年一遇的防洪标准设计。

目前1号主坝体在正常工况运行安全系数为1.067，洪水工况运行为1.040，特殊工况运行为0.909，在三种工况的情况下，其现状安全系数均不能满足尾矿库规范要求。从工勘揭示的情况看，初期坝脚压密程度差，坝体浸润线位置偏高，后期子坝未按设计要求堆置，坡度较陡，初期坝脚处也遭破坏，存在安全隐患。单一采取疏干方案，坝体安全系数有所提高，作为永久闭库措施，疏干只能是临时的，单一的疏干措施不能作为主要措施；采取压坡方案，在初期坝前采用块石压坡，以增加初期坝的稳定性。在块石压坡前，需将基础向初期坝倾斜30度，再用块石充填，压坡地面高度6.0m，宽度8.0m。压坡块石最小块度不能小于20cm，材料不得采用风化岩石。鉴于疏干措施不能作为永久措施，因此采用疏干和压坡方案作为闭库工程治理措施。

2、3号副坝体：2、3号副坝体从洪水特殊情况考虑，最高洪水位74.5m，通过坝体稳定性分析计算，其安全系数均能满足规范要求，因此，只要加强管理，防止人为破坏。采用闭库工程措施后，尾矿库是安全的。

2、修建截洪沟与排水沟

①坝肩截洪沟

由于与尾矿坝坝肩相接的山坡上植被稀少，且为裸露的大理岩，保水性差，当洪水来临时，易形成洪流对坝肩进行冲刷，造成尾矿土流失，进而影响到尾矿库的安全稳定。因此需在1#和3#坝坝肩与山体连接处设置截洪沟，由于2#坝体已在坝面设置干砌块石，且还在山体相接处设置截洪沟，可不再设置截洪沟。

截洪沟主要布置在1#坝两坝肩（编号为：1#和2#截洪沟）和3#坝坝肩的东南端，（编号为：3#截洪沟）。截洪沟的截面为800mm×600mm。1#截洪沟长162.7米，3#截洪沟长111.82米。截洪沟采用浆砌块石结构，材料不得采用风化岩石，并用M7.5的砂浆抹面。

2#截洪沟上部有一大裂隙，穿过截洪沟底部与尾砂坝连通。根据实地情况沿截洪沟轴线，清除裂隙中的松散物，并用C20混凝土灌实，封堵裂隙，以防山水流入尾砂坝中。封堵混凝土宽度比截洪沟两边各宽出0.3m。

对原已封堵的老排洪系统在1997年出事后，3#井座已经封堵，且已埋于尾砂之中，从运行情况看，封堵质量可靠。对于已淤堵的后期排洪涵沟，须在1#尾矿坝顶端附近用C20混凝土封堵，与排洪涵沟相连的、现露出尾砂面的窗口式排水井也采用C20混凝土封堵。

②坝外坡面截水沟

在xx尾矿库的三个尾矿坝中，1#和3#为尾砂坝，2#为尾砂坝上砌浆砌块石护坡。其中1#坝最高，坡面也最大，在雨水的冲刷下，形成许多纵横冲沟，尾矿坝原覆盖的粘土已被破坏，裸露的尾矿上杂草难以生长，因此除在坝坡面补土植草外，还应在坝坡面设置纵横向截水沟。根据尾矿坝面条件和当地水文地质条件，需在1#坝坡面设置5条截水沟，一条纵向截水沟，2#和3#坝坡面较小，免设截水沟。截水沟的断面为400 mm×600mm，坡面截水沟总长为911.4 m。

③排洪沟

1号主坝和3号副坝标高76.00m，2号副坝标高75.00m，高差1.0m，按4等库的规范要求安全超高0.5m。最大调洪库容4366.25m，而最大日洪水量19697.8m3，是最大调洪库容的4.5倍多，因此设置排洪沟是确保坝体安全的重要措施。

xx尾矿库在闭库后大部分区内汇水由截洪沟排出，还有约0.0357km2山体面积的汇水流入库内，在库内设置排洪沟，排洪沟布置在2#坝南端，排洪沟的底宽为0.80m，高1.0m，库区内沟底标高73.00m，采用浆砌块石，内抹一层厚5cm的M7.5的砂浆，以防渗漏。

3、土地复垦

xx尾矿库在2000年停排后，其1#、3#坡面在雨季经洪水冲刷后，坝坡面已沟壑纵横，其上的粘土层已被破坏，在冲沟中杂草已难以生存，在枯水季节，库内干燥，容易形成风砂，污染环境，为此需对尾矿库进行复垦。

对坝坡面已形成的冲沟应修整填平，并在其上覆盖一层厚不小于30 cm、适于植物生长的粘土，再在其上种植草皮。为一劳永逸，坝面上不能种高大种类的木质植物。

在库内，应将民采矿坑进行平整，并由1#、3#坝向2#坝形成不小于5‰的坡度，以便排洪，平整后的库面上覆盖30-50 cm的粘土，以便植被。植被可以种植农作物、草皮或木质植物。

4、环境保护

xx尾矿库闭库后，库内表面相对较高，当大气干燥时易形成风沙，因此闭库后应进行复垦。复垦时坝面建草皮，库内植草、灌木或农作物。施工措施结束后，能够杜绝砂尘给周围环境造成的污染。

5、尾矿坝监测

虽然尾矿库已经停止了使用，但其安全性仍然是相当重要的。为了在闭库其间尾矿库仍能安全稳定，对1#坝增设—套安全监测网。

①、利用2002年勘察所建监测孔对地下水位进行监测。2002年11月份，中南勘察院施工的地下水位观测孔应保持完整，并定期对其观测，尤其是雨季；

②、闭库工程竣工后，沿1#坝轴线方向设置两条位移观测线，11个观测点，定期监测坝位移情况。在以上监测的基础上对尾矿库进行有效的管理。

6、闭库后尾矿库的安全管理

闭库后对尾矿库的安全稳定，进行长期的安全管理。闭库后尾矿库的日常管理严格按《冶金矿山尾矿设施管理规程》和2000年国家经贸委20号令进行日常管理外，还要做到：

①、实行经常巡视制度，尤其是雨季应有专职人员经常到尾矿库进行查看；

②、一月至少监测一次，稳定时可减少监测频度，特殊情况(如洪水季节、发生地震等)应加强监测；

③、在洪水来临前，应检查排洪沟、截洪沟和截水沟，发现堵塞和破坏应及时清理和修复；

④、禁止在坝坡面垦荒和种植农作物；在库内，禁止无计划地对尾矿进行开发和利用；

⑤、发现坝坡上有高大灌木生长，应及时砍伐，以免影响坝体安全。

五、技术路线和方法

1、技术路线：委托具有国家认证资质的相关科研设计院所，充分利用国内和国际尾矿库综合治理的先进技术和工艺，通过工程勘察、可行性研究、初步设计、施工组织设计、工程施工与管理、工程验收、后期管理来实施。

2、施工方法：设计部门到现场设计与指导施工，设计审查，工程监理，工程验收。

六、尾矿库综合治理进度计划

1、2000年——2003年，公司自己投入人力物力对库区自查自改明险暗患；聘请有关专家和有资质的研究院所对尾矿库区水文地质重新勘察及库安全性评价，为闭库综合治理提供科学依据。公司已投入资金60余万元请冶金工业部武汉勘察研究院对xx尾矿库闭库岩土工程勘察作了大量的工作，并于2002年11月提交了勘察报告修改及补充说明，目前此项工作已基本结束。