. 水保方案乙陕字第043号彬长小庄矿业新排矸场拦矸工程初 步 设 计编制单位：绿业生态技术咨询2016年6月复制责任页 民生审 查：创群校 核：卢惠芳参加工作人员：创群 卢惠芳 杜 超 田乃维 刚 王建民 目 录1概述…………………………………………………………………………………11.1主体工程项目概述…………………………………………………………11.2设计的目的意义……………………………………………………………11.3工程等级和设计标准………………………………………………………11.4工程主要技术参数…………………………………………………………12排矸场概况…………………………………………………………………………32.1自然概况……………………………………………………………………32.2社会经济状况………………………………………………………………32.3排矸场地质条件……………………………………………………………33排矸场设计容和规模…………………………………………………………63.1设计容……………………………………………………………………63.2工程布局……………………………………………………………………63.3工程规模……………………………………………………………………64排矸场工程设计……………………………………………………………………74.1拦矸坝工程设计……………………………………………………………74.2排矸场周边截排水工程设计………………………………………………184.3排矸场矸石堆置型式………………………………………………………194.4排矸场水土保持措施设计…………………………………………………194.5工程量计算…………………………………………………………………205工程施工…………………………………………………………………………225.1筑坝材料要求………………………………………………………………225.2施工放线…………………………………………………………………225.3工程施工…………………………………………………………………225.4施工度汛……………………………………………………………………245.5施工平安……………………………………………………………………256施工组织设计……………………………………………………………………266.1施工条件……………………………………………………………………266.2施工进度……………………………………………………………………266.3质量控制……………………………………………………………………266.4工程验收……………………………………………………………………277投资概算……………………………………………………………………287.1投资概算原那么和依据………………………………………………………287.2工程总投资…………………………………………………………………31附表附表1 总投资概算表附表2 独立费用计算表附表3 主要材料预算单价表附表4 水泥砂浆材料价格计算表附表5 施工机械台时费汇总表附表6 工程、植物措施单价汇总表附表7 工程、植物措施单价表附图BKX-01 工程地理位置示意图 BKX -02 工程平面布置图BKX -03 水位～库容关系曲线图BKX -04 坝体断面设计图BKX -05 放水工程设计图BKX -06 放水工程设计图BKX -07 消力池盖板、卧管横梁配筋图BKX -08 矸石堆放剖面与水保措施典型设计图BKX -09 截水沟、排水渠设计图小庄煤矿排矸场拦矸工程主要技经指标表建立地点彬县义门镇截排水工程挡水土埂650m建立性质新建排水沟1542m工程规模控制面积0.14km2主要工程量土方69636m3滞洪库容 0.98万m3石方1489m3拦泥库容2.6万m3合计72501m3堆矸容积122万m3投 工9868工日拦矸坝型式均质碾压土坝主要材料用量水泥46.2t坝高18m钢材1.5t坝顶长50m块石1786m3坝体土方22132m3碎石输水涵管型式钢筋砼涵管砂子203.4m3长度76m柴油59.7t管径0.8m乔木0.9904万株放水卧管型式浆砌石灌木0.6800万株总高度15m草种5.1kg坡比1：2总投资209.82万元断面〔宽×高〕0.7×0.8m施工期2个月30 / 361概述1.1工程背景：小庄煤矿在生产运行过程中，产生煤矸石是煤炭产量的3.4％，年产矸石为20万t之多，依据小庄煤矿2006年2月获批的《小庄煤矿水土保持方案报告书》，确定了工业场地北部3km的白家沟做为煤矸石堆放场。
2011年4月由市水土保持学会完成了排矸场、拦矸坝设计，同年6月建成并投入使用由于矿建初期建筑垃圾多，巷道掘进排渣量多，加之后续矸场管理不健全，没有按设计堆矸方式弃矸，导致白家沟矸场闭场，不能使用为有效的拦挡弃矸，集中堆放，综合整冶，有效利用，小庄煤矿依据2012年10月省水土保持局批复〔陕水保函［2012］231号〕《彬长矿业集团小庄煤矿变更项目水土保持方案报告书》在白家沟矸场右侧王学沟新建二期拦渣场为此，建立单位委托我公司承当该拦矸坝初步设计1.2工程等级和设计标准根据《开发建立项目水土保持技术规》〔GB50433-2008〕和《水土保持治沟骨干工程技术规》〔SL289-2003〕对拦矸工程的规定，确定工程等级为五级，设计洪水为N=30年一遇〔P=3.3%〕，校核洪水为N=300年一遇〔P=3.3%〕1.3工程主要技术参数1.3.1坝体参数〔1〕坝高18m，坝顶长50m，坝顶宽4m，下游坝坡在坝高10m处设马道，马道宽2m，马道以上坡比1：1.75，马道以下坡比1：2，上游坝坡比1：2〔2〕坝顶高程912.8m，校核洪水位910.8m，拦泥高程904.8m，滞洪库容0.935万m3，堆渣容积122万m3。
1.3.2放水工程参数〔1〕卧管顶高程911m，底高程896m，坡比1：2，卧管垂高15m，卧管长度30m〔2〕输水涵管进口高程895m，涵管出口高程894m，长76m，下接60m输水明渠1.3.3截排水工程参数排矸场周边布设矩形断面〔高×宽〕0.7×0.5m长650m浆砌石截水沟；渣面修筑挡水土埂962.5m，最终渣面布设15阶台，与0.3×0.3m总长1200mM7.5浆砌石，M10砂浆抹面横向排水沟，0.5×0.4m长490m M7.5浆砌石，M10砂浆抹面纵向排水沟1.3.4主要工程量〔1〕工程措施坝体填筑土方22132m3，修筑排水沟52m，塬面截水沟650m，浆砌块石719.92m3，渣面覆土47504m3〔2〕植物措施渣面覆土后栽植刺槐9904株，栽植紫穗槐6800株，坝坡草皮护坡0.34hm21.3.5工程总投资小庄拦矸坝工程总投资209.82万元其中工程措施投资181.6万元，植物措施投资9.8万元，临时工程3.83万元，独立费用8.48万元，根本预备费6.11万元2排矸场概况2.1自然概况地貌、地质新排矸场位于小庄煤矿风井场右侧与原排矸场毗邻，工程布置在白家宮村王学沟，拦矸工程坝址以上流域面积0.14km2，沟道呈“V〞字型，沟道长420m，沟头、沟谷两岸塬面较为平坦，沟坡植被较好，无明显冲沟，沟谷根本对称，沟道走向为东北〔沟头〕向西南向〔沟口〕，其塬面高程1075.75m，坝址沟底高程894.80m，坝址以下征地界沟底高程884.68m，沟道比降21%。
地貌以黄土高原沟壑为主，地势东北高西南低，属泾岸的二级支流从地质结构上来说位于鄂尔多斯台南缘褶皱带上，基岩多为砂岩，页岩埋藏较深，地表覆盖风成坡积黄土，黄土覆盖达120m以上，表土垂直节理明显，沟坡易崩塌，水蚀重力侵蚀严重气象、水文该区属暖温带半干旱季风气候，年均气温9.7℃，年极端最高气温40℃，最低气温-22.5℃多年平均降雨量为516～617mm，最大降雨量772.6mm，最小降雨量319.3mm，年降雨多集中在7、8、9三个月，占全年降水的53.8%年均风速1.4m/s沟道无常流水，径流主要为暴雨产生，历时较短，强度不大流域无观测资料，参照《市实用水文手册》得知，该区24小时最大暴雨为57.8mm，多年平均径流深55mm，年均土壤侵蚀模数为5000t/km2·a2.2新建拦矸工程的意义小庄煤矿在建立生产过程中，由于矿建弃渣和产生煤矸石是原拦矸场己到达设计储量，随着生产运行的正常化，需对矸石集中堆放和妥善处理否那么将对周围生态环境产生影响和破坏，在暴雨山洪作用下，引发泥石流等次生灾害，可能危与下游西〔安〕至平〔凉〕铁路，周边群众生产生活与生命平安根据水土保持法律、法规对开发建立项目的有关规定，与《彬长矿业集团小庄煤矿变更项目水土保持方案报告书》拟定矿部北部3km的白家宫村王学沟做为新建煤矸石堆放场。
建立该排矸场不仅是小庄煤矿生产运营的需要，也是水土保持法赋于的防治责任，更是矿建环评的要求按照水土保持法规定“先拦后弃〞的原那么，建立排矸场拦矸工程，对于防止水土流失，减轻对周围生态环境的破坏，防洪保安具有重要意义排矸场位置见工程地理位置示意图BKX-012.3排矸场地质条件区域地质〔1〕区域构造与地震排矸场位于华北地台鄂尔多斯台地向斜的南缘地带，构造体系属祁吕山字型构造前弧东翼地质构造简单，地层产状平缓，无大型断裂构造新生代以来，华北地台整体缓慢上升，鄂尔多斯地台向斜相对较为稳定根据1:400万《中国地震动参数区划图》〔GB18306-2001〕标准，工程区地震动峰值加速度a=0.05g，地震动反响谱特征周期0.45s，相应的地震根本烈度为Ⅵ度适宜兴建均质土坝工程〔2〕水文地质王学沟两岸塬区黄土中赋存地下水，以潜水和上层滞水为地下水动力特征黄土中赋存的孔隙型潜水和古土壤为相对隔水层易形成上层滞水上层滞水受大气降水的强度、时段季节影响较大踏勘期间沟底树木较多，植被较好，土体松软含水量较大，无明显的泉水出露，沟道有水流，流量很小，随季节变化而变化，春、夏枯竭，秋、冬可见拦矸坝工程地质条件〔1〕地形地貌与地层岩性坝址区位于王学沟流域中上部，沟道呈“V〞字型，坝右肩的谷坡呈陡崖，左肩较缓，降雨季节常发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象。
坝址区的沟道为全新统冲积层〔Q4al〕，分布于沟道，厚度约3..5～6.5m岩性为含钙质结核壤土，疏松，潮湿，结构混杂沟道两侧分布全新统坡积层〔Q4dl〕，主要分布在沟谷的两岸陡崖下部，厚度10—20m不等，岩性为黄土状壤土夹错乱的古土壤，颜色红黄混杂，质地不均，松散多裂缝与小空洞该坡积层易发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象坝基下部为中更新统风积堆积层下部〔Q21eol〕：褐黄色黄土状粉质壤土，结构较为致密坚硬，针孔已少见，夹有2—3层古土壤，淀积层中钙质结核层成层分布广泛，厚度>40m〔2〕坝址黄土状壤土的物理力学性质含水率W=14.5%，天然重度ρ=17.3kN/m3，干重度ρd=15.2kN/m3，孔隙比e=0.746，饱和度Sr=56%，液限Ip=30.7%，塑限IL=18.7%压缩系数0.18Mpa-1，压缩模量9.6Mpa〔3〕坝址区工程地质条件评价1〕坝基、坝肩分布全新统冲积层〔Q4al〕和全新统坡积层〔Q4dl〕其岩性为黄土状壤土夹错乱的古土壤，质地不均匀，疏松，含水率大，密度小，具强湿陷性、高压缩性、承载力低，在排水不畅的条件下一般呈软塑、流塑状态等特点，建议筑坝前进展去除，使坝基处于中更新统风积〔Q21eol〕黄土状壤土层。
2〕建筑均质土坝的功能是拦渣预防泥石流，一旦发生强暴雨，必然存在库区蓄水问题，因此建议坝体设置滤水体排水和库区蓄水的排泄工程设置，满足该均质土坝不具备蓄水的功能要求3排矸场设计容和规模3.1设计容小庄煤矿新选定王学沟作为煤矸石堆放场，沟道面积14hm2根据建立单位意见，排矸场设计的沟底拦矸控制工程尽可能沿征地地界底线进展，使拦矸容积最大，并使渣体平安经现场踏勘和规要求，排矸场工程设计容有：〔1〕拦矸坝设计〔2〕排矸场周边截排水工程设计〔3〕排矸场煤矸石堆置形式〔4〕排矸场水土保持措施设计3.2工程布局为合理利用所征沟道，使拦矸堆渣最大化，同时确保煤矸石堆渣体平安，有效控制水土流失在小庄煤矿新建排矸场征地围选择适宜区域修建排矸场控制工程----拦矸坝，并配套相应的泄水工程，布局为：1、为减少拦矸坝洪水，保证拦矸坝平安，沿征用地界的沟缘线外修筑排矸场周边排水工程，控制沟缘线外的洪水进入堆渣区，并将其导入拦矸坝外以后的沟底2.、煤矸石在堆放过程中要自上而下进展，当堆置到与塬根本齐平时，进展渣面处理，覆盖黄土碾压，形成隔水层，然后再覆表层黄土，形成耕植层，恢复植被3、矸石堆置形成的自然坡面坡角到达拦泥库容高程904.80m时，排矸场使用终止，应对形成的自然坡面进展台阶式处理，坡面坡比1:2，每台阶高10m，设2m宽的卸载戗台，戗台进展覆土碾压，并在坡角修筑横向排水沟，拦截坡面径流，并导入渣场沟坡纵向排水沟，堆渣坡面覆土种植水保植物措施进展防护，减少水土流失，保证渣体平安。
3.3工程规模根据已征地面积和拦矸坝工程设计规，在保证渣体和工程平安的根底上，使煤矿按设计能力年产生的21.45万m3的矸石，堆置容积最大，排矸场使用年限更久4排矸场工程设计4.1拦矸坝工程设计设计依据〔1〕《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289-2003；〔2〕《开发建立项目水土保持技术规》GB50433-2008；〔3〕《水土保持综合治理技术规》GB/T16453.3-2008；〔4〕《防洪标准》GB50201-94；〔5〕《市实用水文手册》；〔6〕1:1000库区实测地形图，1:500坝址实测横断面图坝型与筑坝材料选择坝址以上两岸坡土料丰富，经现场查勘，土料储量和土料性质均满足筑坝要求，取土条件便利，按照因地制宜、就地取材的原那么，将坝型确定为碾压式均质土坝根据沟道两岸坡度现状，本工程不设专门取土场坝体填筑土料可在坝址以上两岸边坡取土，应自上而下台阶式取土，台高5m，稳定边坡1:1设计标准根据《水土保持综合治理技术规》〔GB/T16453.3-2008〕、《开发建立项目水土保持技术规》〔GB50433-2008〕、《水土保持治沟骨干工程技术规》〔SL289-2003〕的规定，.结合拦矸坝下游沟口有村庄和西〔安〕至平〔凉〕铁路需保护。
故王学沟排矸场拦矸坝工程洪水防御标准为：设计洪水： N=30年一遇〔P=3.3%〕，校核洪水： N=300年一遇〔P=0.33%〕水文计算1、洪峰流量计算由于该流域没有实测水文资料，遵循水文计算原那么“多种途径，分析成因，选择使用〞依据《市实用水文手册》和《水土保持治沟骨干工程技术规》〔SL289-2003〕推荐的“推理公式法〞、“洪峰面积相关法〞和“综合参数法〞分别计算〔1〕推理公式法：1〕设计点雨量计算根据《市实用水文手册》查得的流域几何中心不同历时1、3、6、24小时最大点暴雨均值Ht与变差系数Cv，取Cs=3.5Cv，查皮尔逊- Ⅲ型曲线得模比系数KP值〔参数见表4-1、4-2〕由公式Htp点=Kp×Ht求各频率的设计点暴雨量成果〔见表4-3〕，其中根据《市实用水文手册》中要求：当流域面积小于300km2时，设计历时采用12小时年最大12小时点雨量，可用6小时和24小时最大点雨量推求，即H12=〔H24×H6〕0.5表4-1 各历时点暴雨参数表历时〔h〕13624参数HtCvHtCvHtCvHtCv27.00.6535.00.69450.7057.80.70表4-2 各历时模比系数Kp取值表历时〔h〕13624P=3.3%2.622.742.812.81P=0.33%4.224.494.564.56表4-3 各历时点暴雨成果表 单位：mm历时〔h〕1361224P=3.3%70.7495.90126.45143.31162.42P=0.33%113.94157.15205.2232.56263.572〕设计面雨量计算由于气候和地形等因素影响，一场暴雨在流域空间的分布是极不均匀的，因此，表4-3表示的点雨量为暴雨区的中心雨量，在应用暴雨推求设计洪水时，必须将设计点暴雨量进展修正，以求得设计面雨量，设计面雨量修正采用点面系数法： Htp面=αt×Ht点 式中：αt=1/(1+at·F)btHtp面—设计历时为t的设计频率的面雨量，mm；Htp点—设计历时为t的设计频率的点雨量，mm；αt—暴雨历时为t点面折减系数；at，bt—线型拟合参指数；F—流域面积，km2。
表4-4 at、bt取值表历时〔h〕1361224at0.004750.004970.005270.003930.00255bt0.36730.30290.25950.25760.2730αt0.99970.99970.99980.99980.9999表4-5 各历时面暴雨量成果表 单位：mm历时1361224P=3.3%70.7295.87126.42143.28162.40P=0.33%113.91157.10205.16232.51263.543〕设计暴雨面净雨过程推求雨型分配本设计选为12小时，其时程分配雨型在24小时设计暴雨时程分配雨型中包截取，以1、3、6、12小时雨量为控制，分别计取H1、H3-H1、H6-H3、H12-H6的面雨量时段差值各时段对应的面暴雨量即为该站面降雨过程产流过程是由设计面降雨过程中，扣除了对应各时段的入渗量的雨量过程本次产流过程按照超渗产流模型计算，根据入渗率f与土壤含水量S的关系推求，其关系式为：当s≦78.0mm时，f=11.43S-1.08；当s＞78.0mm时，f=0.103；依据《市实用水文手册》推算时，流域最大需水量Im为100mm，取设计前期影响雨量Pa=lm/2=50mm，求出不同历时的土壤含水量和入渗率，推求过程为：当s=50mm时，△S1=f1t1=11.43×50-1.08×60=10.0mm△S2=f2t2=11.43×〔50+10〕-1.08×60=8.2mm△S3=f3t3=11.43×〔50+10+8.2〕-1.08×60=7.2mm△S4=f4t4=11.43×〔50+10+8.2+7.2〕-1.08×60=6.4mm△S5=f5t5=0.103×60=6.2mm由各时段的面雨量和对应时段的入渗量推求产流过程，在产流过程中扣除时段平均潜流量，得净雨过程。
其中R潜=R总×15%计算结果见下表表4-6 设计暴雨面净雨过程推求〔3.3%〕历时〔h〕雨型〔﹪〕面降雨过程〔mm〕产流过程〔mm〕净雨过程〔mm〕H1H3-H1H6-H3H12-H6549.712.502.50.37610070.7265.5263.39750.312.655.453.32834.810.634.232.10933.010.083.881.751032.29.843.641.511118.23.071222.93.861329.44.961412.42.09158.81.48168.31.40合计100100100100143.2885.2272.44表4-7 设计暴雨面净雨过程推求〔0.33%〕历时〔h〕雨型〔﹪〕面降雨过程〔mm〕产流过程〔mm〕净雨过程〔mm〕H1H3-H1H6-H3H12-H6549.721.4711.477.46100113.91105.71101.64750.321.7214.5210.45834.816.7210.326.25933.015.869.665.591032.215.489.285.211118.24.981222.96.260.061329.48.041.841412.43.39158.82.41168.32.27合计100100100100232.51162.86136.544〕洪峰流量计算：流域特征参数θ计算公式：θ=L/〔JF〕1/3汇流参数m计算公式：m=2.1θ0.435hR-0.47流域汇流时间τ：τ=0.278·L/〔mJ1/3·Q1/3〕历时为的公式：Q=0.278Fht/式中 hR—设计净雨深，mm〔hR≥70mm时，取hR=70mm〕； F—流域面积，km2〔F=0.14km2〕； L—流域长度，km〔L=0.430km〕； J—沿流程的平均比降，J=21%。
表4-8 参数计算成果表P(%) mhRP=3.3%2.030.3970.00P=0.33%2.030.3970.00由公式Q=0.278Fht/和=0.278L/mJ1/3Q1/3，采用图解法进展计算，该沟道不同频率设计洪峰流量见表4-9表4-9 不同频率设计洪峰流量计算表P(%)洪峰流量〔m3/s〕汇流历时〔h〕P=3.3%7.440.39P=0.33%7.440.39〔2〕洪峰面积相关法采用公式QP=C·fm·Fn式中：f—流域形状系数，f=F/L2；L—沟道长度〔0.430km〕；C、m、n—参指数计算结果见表4-10表4-10 不同频率洪峰流量计算结果表〔面积相关法〕P(%)cnmQP (m3/s)P=3.3%24.870.62040.12186.37P=0.33%61.620.60100.118316.95〔3〕综合参数法：采用公式Qp=C·Hpαt·fm·Fn式中：f—流域形状系数，f=F/L2； L—沟道长度〔430hm2；km〕； Hpt—设计频率某时段净雨量，mm； C、m、n 、α——参指数。
表4-11 不同频率洪峰流量计算结果表〔综合参数法〕P(%)CmnαHpt (mm)QP (m3/s)P=3.3%12.630.01950.69710.022670.443.97P=0.33%29.000.03810.67820.0161136.549.0〔4〕设计洪峰流量计算成果取舍：表4-12 设计洪峰流量计算成果表 单位：m3/sP(%)推理公式法洪峰面积相关法综合参数法P=3.3%7.447.373.97P=0.33%7.4416.959.0从以上洪水计算三种方法来看，推理公式法对小流域洪水计算有一定精度，较多的采用了流域特征值和经历参数，既代表了区域洪水共性，有突出了计算流域洪水的特性，因此，其计算结果精度和实用性较高，故本设计采用推理公式法求得洪水成果，即P=3.3%时，Q=8.44m3/s；P=0.33%时，Q=8.44m3/s2、洪水总量计算采用公式:W=1000htc·F式中W—设计洪水总量，m3；F—流域面积，km2〔F=0.14km2〕；htc—产流时净雨深，mm表4-13 洪水总量计算表P(%)htc(mm)洪水总量(万m3)P=3.3%70.000.98P=0.33%70.000.983、洪水过程该流域属小流域，根据《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289--2003的规定，洪水过程线采用概化三角形过程线进展计算：洪水总历时采用公式：T=5.56WP/QP式中：T—洪水历时，h；Wp—洪水总量，万m3；QP—洪峰流量，m3/s。
涨水历时采用公式：tI=αtI·T式中：tI—涨水历时，h； α—涨水历时系数，取0.25表4-14 洪水过程线P(%)洪峰流量(m3/s)洪水总量(万m3)洪水历时〔h〕总历时涨水历时P=3.3%7.440.980.780.20P=0.33%7.440.980.780.204、沟道输沙量计算该流域无泥沙观测资料，所以采用土壤侵蚀模数法计算泥沙量根据《市实用水文手册》，查得当地土壤侵蚀模数为5000t/km2·a，随着水土保持法的宣传，人们水保意识的增强，土壤侵蚀模数有所减少但弃倒煤矸石形成松散堆体，易产生水土流失，土壤侵蚀模数将比原基数有所增加，综合分析本设计采用为5000 t/km2·a采用公式：Ws=SF/rWs—多年平均输沙量，万m3；S—多年平均侵蚀模数，取5000t/km2·a；F—流域面积，取0.14km2；r—淤积泥沙干容重，取r=1.35t/ m3经计算，王学沟拦矸坝以上年均输沙量518 m3坝体设计1、坝高确定王学沟排矸场拦矸坝主要作用是控制渣体产生的水土流失和保障渣体的稳定，并使排矸场降水能在短期排泄拦矸坝由两大件组成，即土坝和泄水工程。
坝高H由设计拦泥坝高HL、滞洪坝高Hz和平安超高ΔH三局部组成，即H=HL+Hz+ΔH（1） 拦泥坝高VL根据设计淤积年限库容查水位—库容曲线确定拦泥库容VL用下式计算：VL=N·WS式中：VL——拦泥库容〔万m3〕；WS——多平输沙量〔万m3/α〕； N——设计淤积年限〔α〕当设计淤积年限为20年时，拦泥库容VL=1.1万m3，那么查水位—库容曲线得，HL=10m，设计淤积高程为▽L=904.8、m〔2〕滞洪坝高HZ滞洪库容按一次校核洪水总量确定，即VZ=W300=0.98万m3；查水位—库容曲线得，HZ=6.0m，滞洪水位高程为▽Z=910.8m〔3〕平安超高ΔH平安超高按《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289--2003的有关规定,取ΔH=2m对应高程ΔH＝912.8m〔4〕设计总库容为V总：V总=VL+VZ =1.1+0.98=2.08万m3，〔5〕工程设计坝高为H：H=HL+Hz+ΔH=10+6+2=18m，相应坝顶设计高程为912.8m〔6〕施工坝高H施：根据《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289-2003，碾压土坝预留沉陷值为其坝高的1%-3%，取为3%，该坝高为18m，那么预留沉陷值为0.5m，因此，该坝的施工坝高为18.5m，相应施工坝顶高程为913.m。
2、坝体断面尺寸确定〔1〕坝顶宽度根据《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289—2003，王学沟拦矸坝坝高18m属30m以下土坝，为防汎抢险方便交通需要坝顶宽度B=4.0m，为15cm泥结石防护坝顶〔2〕坝坡根据《水土保持治沟骨干工程技术规》SL289--2003，迎水坡坡比为1：2，背水坡设马道一条，宽2m，马道设在坝高10m处〔高程904.8m〕，马道以下坡比为1：2，马道以上坡比为1：1.75人工整修后，草皮护坡3、坝坡与坝体排水⑴坝坡排水：在下游坝坡设置纵横排水沟，即坝坡与两岸交汇处顺坡布设岸坡纵向排水沟，长度90m，在马道侧布设横向排水沟，长度34m排水沟断面为矩形，断面尺寸取0.3×0.3m，砌厚0.3m，采用M7.5水泥沙浆砌石砌护纵横向排水沟相互连通导入沟底具体尺寸与工程量详见坝体断面设计图BKX-04⑵坝体排水：为降低渗流浸润，维护坝坡稳定，确保坝体平安同时考虑到材料运输困难，选用贴坡式排水拟定反滤体高度为4m，顶宽为1.5m，反滤料粗砂层厚度0.15m〔d≤3mm〕，碎石厚0.20m〔d=3-50mm〕，块石厚度0.3m各部尺寸详见坝体断面设计图BKX-044、根底处理〔1〕清基在土坝填筑前，应去除筑坝沟道围的草皮、树根、耕植土和乱石，清基厚度为0.5m，同时应去除地基外表松动的石块、凹处积土和突出的岩石。
再进展坝两肩整修削平〔2〕削坡按照《水土保持治沟骨干工程技术规》的要求，坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接，削坡边坡不陡于1:1〔3〕结合槽为防止坝体与坝基与坝体与沟道两岸结合处形成集中渗流，保证坝体与根底与坝体与沟道两岸严密结合，在坝轴线布设结合槽一道，采用梯形断面，底宽2m，深2.0m，边坡1:1.05、坝坡防护在拦矸坝上下游坝坡，采取植物措施防护上游坝坡拦泥库容高程以上和下游坝坡种植黑麦草，防冲固土放水工程设计1、放水工程布置与组成依据小庄煤矿排矸场拦矸坝址地形图，选用卧管式排水易施工，好管理，运行平安方便，放水工程布置在坝左肩老基土层，岸坡相对舒缓顺直，易于工程布置放水工程由放水卧管、排水涵管、排水明渠组成2、卧管设计卧管断面与结构尺寸确实定：按24小时排完所有洪水量计算卧管断面尺寸，Q泄=〔0.98×104〕/〔24×60×60〕=0.11m3/s依据水文计算P=3.3%时，洪水总量为0.98万m3，采用公式Q =计算卧管断面尺寸式中：Q—过水流量Q=0.14m3/s —过水断面面积，m2；R—水力半径，m；i—卧管比降，取i=1：2；C—才系数〔由水文手册查得〕设卧管底宽0.7m，经试算水深h=0.5m，可满足过水流量0.14m3/s要求。
但为方便后期检修，确定卧管断面尺寸为0.7×0.8m〔宽×高〕，顶高程911m，卧管垂直总高度15m，卧管长度30m卧管底板每隔5m做一道0.4m×0.4m的齿墙，以增加底板稳定性卧管采用M7.5浆砌石结构，沿卧管长度每隔1m设宽0.2m的钢筋砼横梁，卧管坡比1：2，采用铅丝笼堵口过滤放水，铅丝笼采用￠14钢筋焊成1.1×1.0×0.6m框架，包10cm目铅丝构成，〔见图BKX6〕，填粒径15cm～20cm级配河卵石卧管下端设消力池，池长5.5m，深1.5m，宽1.0m，消力池上设6×1.5m，厚15cm的钢筋砼盖板具体尺寸与工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-063、输水涵管设计根据坝址右岸实际地形，涵管进水口底高程拟布设在896m处，涵管出口底高程为895.24m，管长76m按照6小时泄空全部蓄水的原那么，计算涵管管径6小时泄水量：Q泄=〔1.19×104〕/〔6×60×60〕=0.55m3/s 涵管水力计算按明渠均匀流公式：Q =式中：Q—设计流量， Q=0.55m3/s ；i—底坡，i≤1:100；C—才系数，C=1/n·R1/6；R—水力半径 R=0.302d n—粗糙率 n=0.015 取ω=0.631d2，d为涵管径设涵管管径为0.65m，经历算可满足过水流量Q=0.55m3/s ；为使涵管为无压流状态，涵管水深应小于涵管径高75%，并且选定的涵管应同时满足过水设计流量和选定的流态，涵管流量应不超过洞身材料允许抗冲流速要求，为了检修方便，取涵管管径为0.8m。
涵管管径0.8m，管壁厚0.08m，涵管底部管座高0.4m，底宽1.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，另外为使涵管与坝基结合严密，防止渗水沿管壁产生集中渗流，在涵管周围每隔10m设截水环，截水环环高0.94m，采用M7.5浆砌石砌筑具体尺寸与工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-064、输水缓坡明渠设计由于实际地形限制，涵管出坝后下接浆砌石缓坡明渠，明渠进口高程895.24m，比降1：100，缓坡末端高程895m，明渠断面设计为窄深式矩形断面，设b=0.65m采用明渠均匀流公式Q设 =ωC〔Ri〕1/2计算，式中：Q设——设计流量，Q设=0.55m3/s；i——明渠底坡，i=1：100；C——才系数，C= R1/6/n,n为糙率，取0.025；ω——明渠过水断面面积〔m2〕,ω=bh； R——水力半径，m,R=ω/χ； b——明渠宽度，m； h——正常水深，m；χ——湿周，m，χ=b+2h；经过计算，确定明渠的宽度b=0.65m,水深h=0.65m，能满足过流要求为维修方便，明渠断面尺寸为0.7×0.8m(宽×高)，M7.5水泥沙浆砌石砌筑，M10水泥砂浆抹面5cm，侧墙顶宽0.3m，底宽0.6m，根底同底板厚度为0.4m，长12.5m,缓坡明渠底部每隔7 m做一道0.4×0.4m的抗滑齿墙并设置伸缩缝，以增加底板的稳定。
具体尺寸与工程量详见截水沟排水渠设计图BKX-095、输水陡坡明渠设计缓坡明渠与陡坡明渠相接，陡坡明渠进口高程893.7m，按1：2坡比，陡坡明渠末端高程884.68m水力计算采用明渠均匀流公式Q设 =ωC〔Ri〕1/2计算：Q设=0.55m3/s, i=1：2经计算，选择0.7×0.8m〔宽×高〕能满足设计要求，侧墙顶宽0.3 m，底宽0.6 m，根底与底板厚度0.4 m，M7.5水泥砂浆砌石砌筑，M10水泥砂浆抹面5cm，明渠长度21m，每隔7 m做0.4×0.4m抗滑齿墙并设置伸缩缝，以增加底板的稳定具体尺寸详见截水沟排水渠设计图BKX-094.2排矸场周边截排水工程设计为了保证渣体稳定，减少上游汇水进入渣体入库，沿沟缘设一道截排水沟，以拦蓄上游汇水，左右两岸排水沟随原沟缘线外地面高程布设，排水沟按10年一遇洪水N=10年(p=10%)设计断面尺寸截排水沟断面尺寸确定采用合理化公式推算设计洪水洪峰流量Qp=0.278CIpFIp——10年一遇1h最大降雨强度mm/hF——沟头以上集水面积,F=0.08km2由前述方法推求，I10%=49.4mm，计算得Q10%=0.88m3/s由于流域雨量分布是比拟均匀的，那么截排水沟断面设计考虑加大流量1/2。
Ⅰ、Ⅱ区渣面的汇水由左岸导入路边排水沟，左岸设挡土埂，是场外水流不得进入根据明渠均匀流公式Q设 =ωC〔Ri〕1/2计算得，选择宽浅式断面0.7×0.5 m〔宽×高〕完全能满足排水要求，左岸截排水沟长650m，并采用浆砌石砌护，厚0.3m，砂浆抹面5cm具体尺寸与工程量详见截水沟排水渠设计图BKX-09Ⅲ区截水沟如图BKX-01布置，与台阶横向排水沟连通，构成截排水系统，由拦矸坝放水系统排出截水沟采用宽浅式断面0.7×0.5 m〔宽×高〕，长525m；台阶排水沟采用矩形断面0.3×0.3 m〔宽×高〕，长980m；均为M7.5浆砌石砌筑，M10砂浆抅缝4.3排矸场矸石堆置型式小庄煤矿设计年产能力600万t/a，产生的煤矸石量为产煤量的3.4%，年产生矸石20.6万t，折合11.45万m3在未利用的情况下，全部弃堆置排矸场根据排矸场已有的进场道路，为便于矸石堆置和堆置平安，矸石堆置从沟头自上而下平行分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ倾倒矸石堆置面高程应低于沟道两岸原地面0.3m，随矸石堆置不断向前推进，其后到达堆置高程的渣面应与时覆土碾压0.3m的隔水层，再行覆盖0.5m厚的耕作层，恢复耕种或种植绿化植物当矸石最终向前堆置到高程1071m，形成的渣面坡角到淤积高程904.8m时，停止堆置，排矸场使用完毕，然后对形成的自然坡面进展整修，仍自上而下修筑成台阶式，台间高差8m，坡面按1:2稳定边坡处理，台阶宽3m，如此反复。
对形成的台面进展覆土碾压防渗0.2m，再覆土0.3m为种植层，乔、灌、草混交，防冲固土台阶侧坡角修筑0.3×0.3m的矩形横向排水沟与两岸坡角纵向排水沟连通弃渣坡面整修后，最终多余矸石全部堆置于拦矸坝淤积库容，填筑到淤积高程904.8m，并保证有一定的滞洪库容根据计算，王学沟排矸场堆渣容积为122万m3〔详见渣体堆放剖面与水保措施典型设计图BKX-08〕4.4排矸场水土保持措施设计渣面分区设计由沟头伊始至挡土埂段为Ⅰ区，图BKX-01所示，为集流槽，堆渣设计高为1073m，弃渣时自上而下形成1％的倒坡，使渣面排水利用乡间公路排水沟分流，计算可排14万m3挡土埂①至挡土埂②之间为Ⅱ区，图BKX-01所示，该区地域开阔，沟坡纵深达120之多，堆渣设计高为1071m，平行推进可达180---200m，合理堆置可容渣74万m3，渣面排水利用乡间公路排水沟分流挡土埂②至淤积坝高未端为Ⅲ区，图BKX-01所示，该区域为渣坡稳定需要设平台堆置，每8m设置3m宽，稳定边坡1：2，自挡土埂外逐台分坡堆置，以次循环至804.80m可弃渣34万m3合理安排，科学弃堆三区可弃渣122万m3渣面整治绿化对矸石形成的渣面，先行平整，覆盖黄土碾压成0.3 m厚的防渗层，再覆盖0.5m厚的黄土恢复耕种或种植乔灌植物绿化，渣面面积共计7.06hm2，Ⅰ、Ⅱ两区4.06 hm2，恢复农耕地；Ⅲ区3 hm2恢复植被，可栽植刺槐，株行距2×2m，共栽植刺槐7504株。
最终渣体坡面设置的15处平台平整后，覆盖黄土碾压成0.3m厚的隔水防渗层，再覆盖0.3m种植乔、灌、草结合乔木选择速生、耐旱、根系兴旺剌槐，灌木选紫穗槐绿化，草种选黑麦草，配置草垫基，灌木平台中间栽两行，栽植行距1m，株距0.5m，共栽植6800株乔木平台外沿一行，柜距2m，共栽植2400株4.5工程量计算工程量汇总见表4-15表4-15 工程量汇总表类型序号项目名称单位工程量工程措施一坝体工程1清基m318542削坡m33192．033结合槽开挖m32404坝体碾压m3221325排水沟土方开挖m373.066排水沟M7.5浆砌块石m358.097贴坡排水体m3112二放水工程1人工挖土方m31355.822人工填筑土方m3352.623M7.5浆砌块石m3193.844M10砂浆抹面m313.175钢筋kg995.96C20混凝土m321.056.1消力池盖板m31.296.2横梁m34.166.3基座混凝土m315.67预制混凝土涵管m93.58铅丝笼m329.4三渣体工程1塬面截水沟m6501.1人工挖土方m3918.21.2M7.5浆砌块石m3468.001.3M10砂浆抹面M211052渣体横向排水渠m9802.1人工挖土方m3701.482.2M7.5浆砌块石m3415.952.3M10砂浆抹面M28823渣体纵向排水沟m5253.1人工挖土方m372.13.2M10砂浆抹面m325.754修筑拦水土埂m3173.255渣面覆土m347504植物措施一坝体工程1草皮护坡hm20.34二渣体工程1栽植刺槐株99042栽植紫穗槐株68005工程施工5.1筑坝材料要求1、土料：根据现场勘查，土料场选择在坝址以上右岸边坡。
取土前先剥离表层50cm的耕作层，再自上而下台阶式取土，其有机质含量不应超过2%，水溶盐含量不应超过1.5%，最正确含水量为12～15%，上坝前应将块状土敲碎2、砂料：从当地砂石市场购置天然河砂要求砂子坚硬密实，干净，耐风化，砂中的粘土、淤泥含量少，砂的细度模数一般以F·M=2.2～3.0之间较好，砂的自然容重为1.4～1.6t/m33、石料：石料可从当地砂石市场购置强度和抗风化能力符合施工要求料石厚应在20～30cm，外形方正，宽度为厚度的1-1.5倍，长为厚度的2.5～4倍，质地均匀，没有裂缝，天然容重不低于2400kg/m3；块石厚度在20～30cm，外形应大致方正施工前，应将尖角打掉，泥土和污物要冲洗干净，为防止石料吸收胶结材料中的水分，砌筑前应保持石料湿润4、水泥：应采用一般的普通硅酸盐水泥，水泥标号选用同龄期砂浆标号的4-5倍，砼标号的2-2.5倍，并不得低于425号水泥在运输和存放保管中，应防雨防潮，以防止水泥变质，并尽量在出厂后2-3个月用完5.2 施工放线拦矸坝施工放线的工作容应包括确定坝轴线、根底开挖线、坝体轮廓与有关控制桩和水准点等泄水工程施工放线的工作容应包括确定放水建筑物各部位中心轴线位置，并定出各部位具体尺寸和开挖线，在处理好的根底上放出砌体轮廓线，并根据地形变化，分段测定地面高程和控制桩。
排矸场截排水工程施工放线，随沟缘线外自然坡降进展，并使其曲线圆滑，保证水流顺畅施工放线的工作程序一般是“由整体到局部，先控制后施测〞一是确定坝轴线与两岸参照点的关系，二是确定枢纽各部位之间与与坝轴线之间的关系5.3工程施工拦矸坝工程施工1、清基在坝基围去除所有表层土，厚度0.5 m，坝轴线以上沟底开挖土方基准面和坝轴线以下回填碾压土方面，应到达坝底设计基准高程〔894.8m〕2、坝肩削坡按照规要求，坝体与岸坡结合采用斜坡平顺连接，坝址两岸土质边坡不陡于1：1，因此实际坝址两岸坝顶高程以下土质边坡削坡至1:13、筑坝坝体铺筑时，应遵循以下原那么：〔1〕坝基外表应撒水压实； 〔2〕沿轴线方向铺土，厚度应均匀，压迹重叠10—15cm；〔3〕铺土前应对夯实表土刨毛、撒水；〔4〕每层铺土厚度25cm，筑坝土料碾压干容重指标必需到达1.67t/m3；〔5〕筑坝土料含水量控制在14—18%左右；〔6〕土坝与岸坡结合，必须坝面逐层升高，铺土厚度与进度一致，结合缝处须用石柞或木夯连环夯打密实，假设岸坡为岩层，应先撒水并用粘性大的土料严密夯实〔7〕坝体上游坡应多填0.4～0.5 m,下游坡多填0.3～0.4 m。
4、放水工程卧管根底开挖时，对卧管两侧开挖形成的边坡应按照1：1的坡比进展削坡处理砌筑根底和侧墙时，土质地基不座浆，每层石料大面向下，上下前后错缝，外搭接，在已座浆的砌筑面上，摆放洗净的石料，并用铁锤敲击石面，使座浆开场溢出为度，石料之间砌缝控制在2-4cm石料摆放就位后，应与时进展竖缝灌浆，并插捣密实放水工程砌筑施工应满足“平、稳、满、错〞的要求，即“平〞指同一层的石块应大致砌平，相邻石块高差不宜过大，以利于上下层水平缝结合密实；“稳〞指单块石料的安砌要求自身稳定，大面朝下放置，不得倒置或依赖支撑维持稳定；“满〞指砌体的上下左右砌缝中的胶结材料必须饱满密实，使各块石之间能胶结成整体；“错〞指同一砌筑层石块应相互错缝砌筑，不允许出现顺流向的通缝6、反滤体〔1〕由于沟底比降较大，反滤层应在沟底回填到达设计基准高程时进展，为保证反滤体的稳定，沟底回填长度应到反滤体外坡角外3m，回填外坡坡比1:1〔2〕反滤体各级材料含泥量不得大于5%；〔3〕铺筑时，细粒料应浇水略打夯实，并予留相当5%的沉陷量，为保证各层的厚度，每10m应设一样板标尺，并经常进展检查；〔4〕贴坡式应先铺低面上的反滤层，再铺斜向反滤层；〔5〕堆石的上下层面应犬牙交织，不得有水平通缝，层厚为0.5—1.0m。
截排水工程与渣面覆土在修筑排矸场周围塬面截排水工程时，排水沟应沿沟缘线外2m修筑，并随塬面自然坡降渣面覆土可就近沿沟两岸高于渣面的地块或排水沟岸坡取土，使到达设计高程的渣面。