山东鲁北海生生物有限公司1000kt∕a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇

山东鲁北海生生物有限公司1000kt∕a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇内容摘要：

工质量、初期坝内外坡比、浸润线高低等参数。 若 多种因素达不到设计和规范要求 时，在降雨天气条件下可能 造成坝体滑坡甚至垮坝事故， 分析 其主要原因有设计、施工、运行管理等方面的因素。 设计方面因素主要包括：坝址选择在工 程地质不良地段或基岩岩体内存在与坝体边坡同向的破碎带、软弱夹层等不连续面时，可能构成滑坡的滑动面，造成坝体滑坡垮坝；设计在坝体稳定计算时，筑坝材料强度取值 不合理 ，导致坝体最小抗滑稳定系数达不到规范要求，或者坝体坡度过大、坝顶宽度过窄；坝体未设置排水沟，造成地表水对坝体冲刷，对坝体稳定 造成 不利 影响 ；由于坝基地基处理设计不当， 导致 坝基不稳或不均匀沉降，造成坝体出现裂缝、沉陷，最终发展成垮坝。 施工方面主要因素： 由于施工原因造成坝体内存在软弱夹层，导致 坝体沿结合部或软弱夹层滑坡；坝体施工时上坝材料强度控制参数达不 到设计要求，导致坝体抗滑稳定性变低， 导致 存在垮坝风险；其他结构或构筑物施工不当均易造成垮坝。 管理方面因素包括：没有设置专职坝体安全检测员、没有建立健全坝体管理和检查制度，对有潜在滑坡危险的地段不能及时发现和采取有效的加固措施；坝面维修不善，年久失修，雨水冲刷拉沟，严重时造成局部滑坡； 未能及时回水造成 库内水位 抬高或因 调洪库容不足； 存在赤泥库 管理不善等因素， 未 及时发现 问题处理问题 ，均是发展成坝体溃决的潜在原因。 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １０ 排 洪系统构筑物质量及泄洪能力是影响赤泥库防洪安全的重要因素。 若排洪构筑物泄洪能力 不足或由于 泄洪设施 堵塞、坍塌失去泄水能力 ， 将导致洪水漫顶、造成溃坝事故发生。 本 赤泥库排洪系统构筑物主要 为库区 周圈排 洪沟 及库区内回水设施。 排洪构筑物因设计、施工质量不能满足要求，造成损坏失修、断裂渗漏、堵塞事故，使排水系统失去排水能力， 致使 汛期大量雨水涌入库内，可能导致赤泥库 调洪 泄洪能力不足，库内水位急剧升高，发生洪水漫顶、冲刷坝顶及坡面，造成漫顶溃坝。 在赤泥库运行管理 过程中 ，因运行管理不当，堆积在库内的赤泥 严重不均衡，特别 在后期基 本 坝顶即将堆满时，导致赤泥库 局部积水过多 或 蓄水位与坝顶高差小于 ，在 突遇特大暴雨时可能出现漫顶现象。 、高处坠落 在赤泥库运行期间，作业人员在库区 周边 从 事巡视检查，可能 发生 由库区边沿坠入库内 的 可能 性特别发生人员 坠入积水区 造成 淹溺。 发生此类事故的主要原因为库区夜间照明不良，未设置完善安全警示，库内洪水未及时排出 以及巡视人员麻痹大意 等 原因。 与触电 应用于赤泥库正常使用的电气设备 、 照明线路绝缘失效可能导致短路 或触电 事故，其它用电装置 或 线路过电流时可能引发电气火灾， 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １１ 库区监管维护人员炊火管理 不 善也易 于引发 火灾事故。 库区管理维护人员在使用电气设备 、 电气照 明 或 取暖时，因违章作业，忽视安全用电知识或电气绝缘损坏等原因，均可导致触电伤害。 赤泥库 区 配置一定数量的 机械 设备 （如推土机、碾压机），其 在运行过程中 因缺乏必要的安全 防护 装置或因作业人员违章或误操作，可能造成机械伤害。 拉运赤泥汽车 进 入库 区 ， 倾倒赤泥 指挥不当也容易造成车 辆 伤害。 赤泥库区周边自然灾害危险有害因素包括雷电、地震、洪水 等 诸多方面，这些自然灾害具有很大能量并往往造成极为严重的灾难性后果，因而在赤泥库库址选择时应充分重视此类灾害的规避。 本工程库址 选择 坚持了尾矿 库选址的设计原则，充分考虑了工程、水文、地质条件好、筑坝工程量小、尾矿输送距离短、安全运行性能高等方面。 本工程赤泥库库址地质勘察资料表明， 库区 地质构造简单， 无 活动断裂通过，属较稳定工程地质区。 根据堆存赤泥特性和库区属低山丘陵地带的特点。 本工程防范的主要地质自然灾害为地震、洪水。 根据《 中国地震动峰值加速度区划图 》， 该地区 抗震设防 烈度为 6度 ， 设计基本地震加速度值为 ，设计地震分组为第二组。 根据《中国地震动反应谱特征周期区划图》，场区特征周期为。 若发 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １２ 生强烈地震可能造成赤泥坝体损坏或发生溃坝事故。 本工程赤泥 库 库区内 总汇水面积 388025m2， 库区外汇水面积241600m2。 库区外围 连续暴雨形成 的 洪水， 由 库区 周圈排 洪沟 拦 截并迅速排泄 ， 不 会 对库区 构成 较大 的 影响。 而 库区 内库区的蓄洪能力 按蓄洪高度 计，其 在运行初期 蓄洪能力 可达 ，后期赤泥采取四周高，中间低的堆放方式，其库容即使按照 735m 长 、 215m宽、 深计算，其蓄水库容可达 ， 均 完全大于最大暴雨形成的洪水水量。 即便如此， 设计时仍 需考虑 其它 影响坝体稳定，发生洪水浸坝甚至引起溃坝 的意外 情况出现。 因而 设置并 采 用备用排洪及防范 措施是必要的，以确 保 赤泥库安全度 汛，平稳运行。 赤泥库 地势开阔平坦，其 建构筑物等应设置完 备 的 防雷设施 ， 由于是平地筑坝， 终坝高度 30m，所以应 特别注意坝顶作业 的 防雷问题。 赤泥库施工管理 赤泥 库 施工质量直接关系到赤泥库投用后的安全运行，其施工管理必须做到以下几个方面： (1)赤泥库工程设计必须严格遵偱现行规程规范要求。 (2)赤泥库施工必须严格按照工程设计要求进行，特别应保证坝基的处理 ，切实做好 防 洪和防 渗措施施工，确保排水排洪设施质量，认真对库区施工前进行清理，实现加强施工监督管理，严 格施工监理保证施工质量。 (3)保证库边 截洪 排水沟通畅，泄洪顺利。 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １３ (4)设置完善的库区安全警示标志。 库区汇水及湿浆等区域按《安全标志》（ GB289496）及《安全色》（ GB28932020）的要求设立安全警示标志。 库区周边设置铁丝网防止人畜坠落，警示村民不得任意 进入库 区 拉挖运输赤泥以免造成人畜 溺 水 或 陷入泥潭造成伤害。 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １４ 4．赤泥库库区安全分析 区域基本情况及处理措施 水文条件 赤泥库场址位于山东省无棣县埕口镇路北生态工业园区内， 属北温 带 东 亚 季风区大陆性 气候， 一年之内四季分明，干湿 明显，湿热同季。 春季多风干燥，夏季湿热多雨，秋季天高气爽，冬季长而干寒。 区域内历年平均气温为 ℃，历年平均降水量为 597 毫米，但年降水量相对变率大，年内分配不均， 69 月份多年平均降水量占多年平均降水量 %，降水较为集中。 历年平均无霜期 206 天，作物生长期 203 天，大于 0℃的积温 ℃，≥ 10℃的积温 ℃。 年均日照时数为 小时。 据无棣县气象局统计资料，区域内年主导风向为西南风 (WS)，平均风速为。 场地地下水位埋深 仅 ，地表水与地下水交融机会较多。 地形 、 地貌 场地地形 平坦开阔 ， 地势微向东南方向倾斜，地形坡度比降为1/3000， 具有低洼盐碱地貌。 库区地 质构造 本场地地质构造简单，无活动断裂通过， 场地地层结构简单，主要持力层分布连续，局部夹透镜体，不存在淤泥及淤泥质土等不良特殊岩土， 属于较稳定的工程地质区。 地层分布以粉土或粉质粘土为主， 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １５ 各土层承载力 90~160kPa。 根据附近场地资料，本场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土 结构 中的钢筋均无腐蚀性 ，对钢结构具中等腐蚀性。 地下水水位平均，总体由西北向东南方向渗流，水力坡度约 为 1/2500。 最大冻土厚度 65cm。 不良地质作用和地质灾害 本工程赤泥库场址不存在 不良地质作用和地质灾害， 地基强度及变形 经过处理 均可满足其上部荷载要求。 因而坝基不会产生整体失稳而导致坝体破坏，坝基稳定性较好。 赤泥库对周边环境影响的分析 设计赤泥最终堆积 高度为 30m，本库总库容为 104m3。 本工程赤泥库 位于地势平台开阔的低洼盐碱地， 周围 500m 无环境敏感目标， 650m 内无村庄居民，赤泥主要污染 物 为碱污染， 根据周围情况， 赤泥库 不可能因 失事构成 什么 威胁 ，对本为 盐碱地的周围环境也影响很小。 虽然 本工程赤泥库 即使 出现失事， 其 影响范围 也 基本限制 在 本工程库区 周边极小范围内。 但是 在可能 影响 的范围内 也 必须 予以警示告知，如 在 周围显著位置 设置警示标志，告知“ 已进入 赤泥库 影响区域 ，防止溃坝垮坝危险” 、“进入 库区 加强防范，一停二看三通过”等。 除此之外，对一切可能发生 的 危险必须提前制定相应应急预案。 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １６ 赤泥库对周围环境的影响分析 赤泥库 的 环境影响 赤泥 是氧化铝（ 或 氢氧化铝）生产过程中产生的固体废物，其 化学成份因采用的氧化铝（氢氧化铝）的生产工艺不同而具有明显差异，烧 结法赤泥主要 化合物 是硅酸二钙。 赤泥主要成份是 SiO CaO、 Al2OFe2O TiO Na3O 等 ， 由于赤泥含有化学碱和附碱，故 属于 碱性化 合物，赤泥附液 PH在 ～。 赤泥化学成份表 单位：％ 成份 SiO2 CaO Al2O Fe2O3 TiO2 Na2O 灼减 其它 含量 为防止赤泥排入环境所造成的污染影响，氧化铝（ 氢氧化铝 ） 生产企业均建设有赤泥堆存的专用堆场（即赤泥库）， 故赤泥库本身就是一项重要的环保设施（工程），其建设的目的就是把赤泥堆存所造成的污染影响限制在极小范围内，特别是在赤泥库 建设中 基本都 采取了严格的防渗排洪措施， 并 设置 有效回收堆场澄清的碱性附液 的 设施 ， 这样既能 降低氧化铝（氢氧化铝）生产的碱耗；又能限制其附液污染，确保库区安全运行。 根据国内各氧化铝（氢氧化铝）生产企业的赤泥库建设对周边环境实际影响，可综合形成以下几个方面： （ 1）赤泥库的建设及 投入运行，不可避免的对库区和周边环境 自然 景观及生态造成较大改变，在未采取严格库区防渗措施时，碱性赤 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １７ 泥附液渗漏对库区地表水，土埌易造成碱污染，而采取严格防渗措施时，则污染影响轻微。 赤泥附 液含碱量高， PH 值高达。 根据《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》（ ）， 虽不 属于危险废物， 但 设计 时 还是按相关规程规范对此作了严格的防渗处理 ,设计 采 用渗透系数为 1013 cm/s 的 HDPE土工膜进行防渗处理，土工膜厚。 （ 2）赤泥库建设占用一定数量土地，并对库区居民生活造成一定影响 ，但本库区为不可耕种的盐碱地，附近也无居 民居住。 （ 3）赤泥库建设施工期各类机械施工 噪声对周围环境有一定污染影响，通常赤泥库远离村落及密集居住区，故其影响较小。 （ 4）赤泥库闭库停用后若不及时进行闭库设计 和 复土恢复植被，其干滩固化赤泥将产生风化 扬 尘，影响库区周边环境空气质量。 防止库区水土流失的基本措施 该库区位于不能耕种的地势平台开阔的盐碱地，本身植被稀少，在赤泥库建设及投入生产运行期间 ，不 存在水土流失的情况， 但是在赤泥库运行期间及闭库，应努力采取措施 改善生态环境。 山东鲁北海生生物有限公司 1000kt/a氧化铝工程赤泥库安全设施设计专篇 １８ 防洪安全 防洪标准 根据 《选矿厂尾矿设施设计规范》（ ZBJ190） 第 ：尾矿库的防洪标准应根据各使用期库的等别，综合考虑库容、坝高、使用年限及对下游可能造成的危害等因素，分别按 下 表确定： 尾矿库防洪标准 表 511 尾矿库等级 一 二 三 四 五 洪水重现期（年） 初期 100200 50100 3050 2030 中、后期 10002020 5001000 200500 100200 50100 根据上述标准：本工程赤泥库 初期及终期均 属于 三 等库，初期按100 年一遇 （ P=1%） ， 终 期按 500年一遇 (P=%)进行洪水设防。 最 小安全超高和最小安。