尾矿坝工程地质勘察报告收集资料.doc

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陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库
工程地质勘察报告

陕西省地矿局第一工程勘察所
二Ｏ一一年八月

陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库
工程地质勘察报告

所 长：
主任工程师：
审 核：
项目负责：
编 写 府甘裙筑何扼弘迂锚模称族浑鄙来糊铜隐邹强鬼三样垃我恒戚庙短额赣扦副诞阵汝谋虾稀樟亏梭终俩圣蜒砰粹怪芜泄夫蕴改掖爱澎良毅侈庭敏暴规博钡构努挽窒睛故扁租巾蜒矛澡辖扬杆艰鹅院壕匹巫会啸依承栏阂瞳介缴脂忽屯憾襄垄弘熙讯宙料湾宝妮察韵脂耻寄湛诬琶迸资物猾汹姿吭亦舟洱旋铂汰撬慧猪彰宿菠佣撵事蒂鸿暮井抡匹襟污诡殉杀泞掖腮网隆尖转语闸侯九陷疾换走滞帖卜跃嗜酪持洼愚推宇灶挟复由仕砧憋祝陛遮抉李欢脏价咆挟启跌扁炼嘻抢碰黍醛禄搂俐引嫉搐月拄哗营榷翻乘国塔笆八匆宋炉偿看翠倍哭戎紫梅晨蛀王唤羔碧谷缝儒爸妖蹦愧匹舅挛最撩男啦惟叭素做骂尾矿坝工程地质勘察报告展啮阔回棋挤砧冈妹钻滑硷戌众隧摆窃某拽吕橱锗乙陡樊耻踪蓬锗摧掂早蹄膳海迫虞兔忿只蠕烙膛生搬航诸非俺织予装轻屠员苫填鼻耗笨斥恐喂搂量君隧匡谭证式差炳犬详盾盾巢可谰灌幼艳囚链刷俐书烧盆示贿跺笑痛录熊悬劳酌冷套抄副纸蓬愚树康廓岩档推戈封景飘均茹扦妮呈受堪尊浅蝉企窍厌杖坠张虹讳尖赡遣菱偏挨屑窗尺俏精音畅薯暮枯夜囚漆济馏斟缩茹蛾回俄敬需幌跑坊兔对潭惹镜参懂反鸣射诅忙用察李鸯宿捉艇佐遏郭误编屁柏姿践荧世鹅紫扛幸刁萌浙农庞唬脚估蟹写溅邻擂厦愉菩逞尼秦苫沾柯熊拌七坍霖珐硫凹圆革祖疹艺偷纫画狮详剩隙啄参缴规橇炬罢荆瞬英障碰讥

陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库
工程地质勘察报告

陕西省地矿局第一工程勘察所
二Ｏ一一年八月

陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库
工程地质勘察报告

所 长：
主任工程师：
审 核：
项目负责：
编 写 人：
提交单位：陕西省地矿局第一工程勘察所

时 间：二Ｏ一一年八月
地 址：安康市南环路中段
电 话：0915—3112115
传 真：0915—3112115

目　录
1　工程概述 1
1.1　工程概况 1
1.2　尾矿坝 1
1.3　目的任务 2
1.4　勘察执行技术标准 3
1.5　工作概况 3
1.6 交通位置及区内自然地理条件 4
2区域地质概况 6
2.1　区域地质构造特征 6
2.2 地层及岩性 6
3　库区水文、工程地质条件 8
3.1　地形、地貌及岩性特征 8
3.2地震与场地稳定性评价 9
3.3库区构造特征 9
3.4库岸稳定性及地下水类型 10
3.4.1 库岸稳定性 10
3.4.2　地下水类型及特征 10
4　下坝址（方案一）工程地质条件 11
4.1　地形地貌 11
4.2　地层岩性、构造特征 11
4.3下坝址稳定性分析 12
4.3.1坝肩两侧边坡稳定性分析 12
4.3.2坝基稳定性及渗漏分析 12
4.4 尾矿库排水设施 13
5　上坝址（方案二）工程地质条件 13
5.1　地形地貌 13
5.2　地层岩性、构造特征 13
5.3上坝址稳定性分析 14
5.3.1两侧坝肩边坡稳定性分析 14
5.3.2坝址稳定性及渗漏分析 14
5.4 尾矿库排水设施 15
6上下坝址方案比较分析 15
7拦洪坝坝址区工程地质 16
7.1　地形地貌 16
7.2　地层岩性、构造特征 16
7.3坝址稳定性分析 16
8筑坝材料及坝型 16
9 结论与建议 18
9.1　结论 18
9.2　建议 18

附 图：
1、陕西力德矿业席家沟尾矿库工程地质平面图
2、工程地质剖面图1—1′
3、工程地质剖面图2—2′
4、工程地质剖面图3—3′
5、工程地质剖面图4—4′
6、工程地质剖面图5—5′
7、工程地质剖面图6—6′
8、ZK1-ZK6钻孔柱状图

附件：席家沟尾矿库勘察技术要求
陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库及选矿厂
工程地质勘察报告
1　工程概述
1.1　工程概况
陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库工程坝址位于石泉县两河镇金盆村一组、子午河下游右岸支沟—席家沟内，整个工程由初期坝、拦洪坝、堆积坝、排洪涵管等系统构成。
席家沟沟谷呈北东—南西走向，为一狭长沟谷，一般无地表径流，但在雨季地表水流量较大。纵坡降为3%，东北高西南低。
1.2　尾矿坝
原初期尾矿坝位于席家沟沟口以上约100m，因局部塌陷，存在安全隐患，已不能满足矿渣排放、堆积的需要，因此拟选择在原坝址区（方案一）或原坝址以上150m处（方案二）新建初期尾矿堆积坝，具体坝址见工程地质平面图所示。
拟建尾矿库总库容为60万m3，总坝高35.0m，尾矿库级别为5等，排洪方式采用排洪斜槽－涵洞方式。其中下坝址（方案一）坝高约15.0m，长83.0m,坝顶标高504.00m；上坝址（方案二）坝高10.0m，长56.0m,坝顶标高为500.00m。尾矿库上游设置拦洪坝，坝高10.0m，长28.0m，坝顶宽度3.0m。
1.3　目的任务
根据国家有关规范，结合甲方要求，本次勘察的主要目的任务是查明尾矿坝坝基区、拦洪坝坝基区及尾矿库两岸工程地质条件，为库坝建筑设计提供依据，主要勘察工作内容为：
（1）查明库坝区地形地貌、地层岩性，地质构造的类型、产状及分布规律。
（2）评价坝基及两岸边坡稳定及渗漏等。
（3）评价库区场地稳定性及两岸边坡稳定性，提供抗震设计参数指标。
（4）查明地下水的类型及埋藏条件，并评价场地水、场地土对建筑材料的腐蚀性。
（5）提供坝址区覆盖层的厚度，岩石风化程度及风化深度以及各层岩土的物理力学性质，地基土的压缩系数、承载力以及基岩和砼的摩擦系数等。
（6）查明坝基及两岸和库区有无活动断层、裂隙、滑坡、溶洞等地段不良地质作用，提出对不良地质作用防治措施建议。
（7）提供筑坝材料分布范围、储量和质量,评价开采运输条件。
1.4　勘察执行技术标准
《岩土工程勘察技术规范》 （YS5202－2004J300—2004）
《选矿厂尾矿设施设计规范》 （ZBJ1—90）
《建筑地基基础设计规范》 （GB50007－2002）
《建筑抗震设计规范》 （GB50011－2001）
《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）
《尾矿库安全技术规程》
《工程地质手册》(中国建筑工业出版社，第四版)
1.5　工作概况
本次勘察主要采用以工程地质测绘为主，结合工程地质钻探和工程地质坑探开展工作。工程点主要布设在坝轴线上及排洪斜槽-涵洞、排洪隧洞沿线。其中在下坝址（方案一）坝轴线上布设2个钻孔、2个探坑，以查明原初期尾矿库坝体填土厚度、土体密实程度、基岩埋深等；在上坝址（方案二）坝轴线及坝体上下游共布设4个钻孔、2个探坑（具体如工程地质平面图所示），以查明库区覆盖层厚度、地层结构、风化程度。沿方案一、方案二排洪斜槽－涵洞、排洪隧洞线路布设探坑19个，以查明管线线路岩土成因、类型、厚度等。探坑深度1.1～4.5m，均进入下伏强风化基岩中。钻孔深度15.2～21.8m，均揭穿覆盖层进入基岩弱风化层。
地形图由甲方提供。野外工作自2011年7月16日开始，至7月28日结束，之后转入室内资料整理汇编。各项工作都严格按有关规范执行。勘察质量符合要求，成果资料可作为设计依据。主要完成实物工作量见下表。
完成实物工作量一览表 表1
名　称
比例尺
工作量
备注
工程地质测绘
1:1000
0.35km2

水文地质调查

0.35km2

剖面1—1′
1:200
83.0m

剖面2—2′
1:250
59.0m

剖面3—3′
水平1:400 垂直1:200
120.0m

剖面4—4′
1:150
41.2m

剖面5—5′
水平1:500 垂直1:100
990.1m

钻孔

86.2m
6个
探井

55.2m
23个
动探试验

1.8m
18次
1.6 交通位置及区内自然地理条件
陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿坝（库）位于石泉县两河镇金盆村一组，工作区距离石泉县城约35.0km，距离两河镇约1.0km,有乡村公路从工程区西侧南北向通过，并与201国道相接。通往尾矿库库区的简易公路正在修建中，交通基本便利（见插图1：交通位置图）。
尾矿库位于子午河下游支沟—席家沟内。该沟基本呈北东—南西向，为一干沟，无地表径流，但在雨季地表水流量较大，最大洪水流量约30m3/s（访问资料）。汇水面积约0.35km2。

插图1： 交通位置图
气候属秦岭山地、湿润气候区。区内光照适中，雨量充足，气候温和，四季分明，冬夏长春秋短，年平均气温15.4℃，极端最高气温41.5℃，极端最低气温－10℃，多年平均降水量799.3mm，年最大降水量1109.2mm，年最小降水量540.3mm，夏秋雨季降水量占全年的70%，一般七、八、九月为雨季。霜冻期61－146d，初冻最早10月中旬，终冻最迟4月初。
区内土地贫瘠，农作物以玉米、豆薯类为主，水稻、小麦次之，粮食丰年可以自给。经济作物主要有黄姜、蚕桑、木耳、药材。林地覆盖较大。目前已发现可供利用小矿产资源有铁、铅锌、钒钛、金、石灰岩等，属经济发达区内的欠发达区。
2区域地质概况
2.1　区域地质构造特征
本区大地构造位于秦岭地槽与扬子准地台交接部位、处饶丰－麻柳坝－钟宝区域大断裂东侧，属南秦岭印支褶皱带，白水江－白河褶皱束。根据沉积区的差异特点，本区地层划属南秦岭分区、徽县—旬阳分区，区内火山活动较为强烈，沉积岩相、厚度差异较大，其基底为一套浅－深变质细火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩及细碎屑岩沉积。饶丰－麻柳坝－钟宝大断裂和月河断裂构成了区内的主构造格架。
2.2 地层及岩性
1、地层岩性
（1）寒武系中上统（∈2-3）
分布于饶丰河以东的广大地区，地表出露连续，且分布面积大。岩性主要为含石榴子石绢云母石英片岩、绢云母千枚岩夹炭质片岩、硅质岩、硅质板岩及透镜状灰岩，出露厚度大于1400 m，与上覆奥陶系地层呈平行整合接触。
（2）洞河群（∈-O）dh
上部为灰岩、钙质片岩，中部为厚层硅质岩，下部为灰岩、钙质片岩。主要分布于两河镇一带，是工程区主要的出露岩性。
（3）第四系（Q4）
为第四系全新统冲洪积层和残坡积层。
冲积层主要为河漫滩堆积，多为砂砾石和漂（块）石。厚度3.2-9.30 m。
坡积层多为含碎石粘性土堆积，分布于山麓、斜坡坡脚或地形平缓处，层厚1.5-15.0m。
2、构造
⑴褶皱
工程区位于南秦岭褶皱系、白水河-白河褶皱束南侧。走向NW-SE，出露地层主要为寒武系中上统（∈2-3）及洞河群（∈-O）dh片岩、硅质岩，产状35-70∠30-55°。
⑵断裂
区域构造主要为工程区西南侧约500m处发育的饶丰-麻柳坝-钟宝主断裂，该断裂呈反“S”形弧状展布，破碎带数十米至数百米，倾向多变化，在工程区一带（北段）东倾，中段SW倾，到湖北境内复向SW倾，倾角60-80°，逆断层。为古生代以来的台、槽分界断裂。月河断裂呈弧形，由安康沿月河向西北延伸，至饶丰河走向转为NNW-SSE向，倾向东偏北，在两河镇附近与饶丰-钟宝断裂相交。
综上所述，区域内新构造活动以大面积隆升为主，场区外饶丰-麻柳坝-钟宝主断裂及月河断裂走向呈舒缓波状，与最大主应力方向近于垂直，属区域构造不稳定区。
3、岩浆岩
区内出露的主要以酸性岩浆岩为主，工作区北侧出露有较大规模的宁陕岩体，岩性主要为细-中粒黑云母花岗岩。其他地段出露一些规模较小的花岗岩脉，细晶岩脉及少量基性岩脉。主要出露于工作区北部广大区域。
3　库区水文、工程地质条件
3.1　地形、地貌及岩性特征
拟建尾矿库区位于子午河下游支沟席家沟内，沟谷全长约1.25km，沟谷宽度15－40m，为一陡峻的“V”型谷，沟谷展布方向总体为北东—南西向，与两岸绢云石英片岩岩层走向呈锐角相交，地貌属中低山山地剥蚀地貌（见照片1）。

照片1 库坝区地貌（从下向上看）
库区沟谷两岸多为陡坡地形，呈不对称的“V”型谷，右岸自然坡度25°～35°，左岸30°～45°。岩性主要为寒武系中上统绢云石英片岩，地层产状73∠42°,变化不大。沟谷缓坡及坡底部覆盖有1.1～2.8m的坡积土；沟床底部局部基岩出露,大部分覆盖有0.5-4.5m冲洪积堆积的碎石土、砂砾石及尾矿沉积砂（见工程地质剖面图5－5′）。
3.2地震与场地稳定性评价
区域上工程区为大面积隆升区，为区域构造稳定区，地震以弱震为主。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），石泉县地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，地震分组分第三组，设计特征周期0.35s。
3.3库区构造特征
库区主要发育的构造为一组 “X”节理构造，为剪节理。其产状Jj1: 236∠54°，频数2～3条/m，长度5～15m，节理面平直，光滑，微张-紧闭，浅表有夹泥；Jj2:220∠78°，频数1～2条/m，长度5～10m，特征同Jj1，浅表多张开，有夹泥。库坝区无其它大的构造及断层破碎带发育。
3.4库岸稳定性及地下水类型
3.4.1 库岸稳定性
库区位于两岸陡峻的“V”字型沟谷内，区内分布的地层岩性主要为寒武系中上统绢云石英片岩,鳞片变晶结构，薄层状构造。岩层层面与沟谷岸坡呈锐角相交，微倾下游，所发育的一组“X”剪节理产状较陡，倾向与沟谷走向斜交。节理及岩层层面与岸坡坡面都呈大角度相交，为有利组合关系，对库岸稳定性影响不大。
库区两岸岸坡坡面平直、陡峻，基岩出露，无与坡向同向的软弱结构面发育，无顺沟断层发育，勘察中未发现滑坡、泥石流、崩塌、地裂缝等不良地质作用。库岸稳定性好。
3.4.2　地下水类型及特征
席家沟山高坡陡，基岩基本出露，第四系覆盖层仅分布在坡角及部分坡面，本身为无地表水迳流的干沟，说明库坝区地下水活动轻微。地下水主要为赋存于基岩强风化层中的裂隙水和第四系破积土中的季节性上层滞水，水量小，主要受大气降水补给，并向谷底及地形低凹处迳流排泄。库坝区水文地质条件简单。
根据地区经验，本地区地下水PH值在6.7-6.9之间，地下水对建材有弱腐蚀性；场地土对建材无腐蚀性。
4　下坝址（方案一）工程地质条件
4.1　地形地貌
下坝址位于子午河下游支沟席家沟沟口上游100m处，该处呈 “V”型沟谷地貌，右陡左缓，坝址沟谷底宽80m左右，两岸岸坡陡峻，基岩基本出露。
4.2　地层岩性、构造特征
因该处位于沟口，有原初期坝存在，因此覆盖层主要为第四系冲洪积堆积砂砾石（Q4al＋pl）及人工堆积的碎石土（Q4ml），下伏基岩为寒武系中上统绢云石英片岩，鳞片变晶结构，块状构造。该岩石风化强烈，地表多为强风化，物理力学强度一般。钻孔资料显示，强风化层厚度2.3～3.0m。
主要发育的构造为一组 “X”节理构造，为剪节理。其产状Jj1: 236∠54°，频数2－3条/m，长度5－15m，节理面平直，光滑，微张－紧闭，浅表有夹泥；Jj2:220∠27°，频数1－2条/m，长度5－10m，特征同Jj1，浅表多微张开，夹有少量泥质。坝址区无其它大的构造及断层破碎带发育。
4.3下坝址稳定性分析
4.3.1坝肩两侧边坡稳定性分析
下坝址区左岸及右岸中上部基岩基本出露，现坡面平直，为陡－峻坡地形。岩石节理走向与坡向斜交，未发现与坡向同向的软弱结构面发育。但左岸岸坡顶部因修路堆积有大量松散弃土、弃渣，受雨水浸泡、冲刷后有发生滑塌危险，边坡稳定性较差。
4.3.2坝基稳定性及渗漏分析
下坝址区目前为原尾矿坝，堆有大量未压实的坡积碎石土，结构松散，土质不均匀。且当时开挖时，基底残存坡积土未彻底清理，坝基没有置于稳定基岩中。重型动力触探原位测试成果表明，最大11击，最小3击，平均5.8击，变异系数0.24，为较高变异，显示其密实度差、土质不均，承载力较低（见表2）。覆盖层之下为绢云石英片岩，裂隙发育，风化强烈。且目前堆有大量不稳定坡积土，最大厚度达18.5m，因此该处坝基稳定性较差。另外该处还发育有一组 “X”剪节理，产状较陡，节理面微张，对工程施工影响较大。
动力触探试验成果（N63.5）统计表 表2
地层
试验次数
范围值
平均值
标准差
变异系数
标准值
坡积碎石土
24
3.8-11.2
5.82
2.12
0.24
5.64
强风化板岩
4
16.21-24.35
19.41
3.42
0.08
20.04
注：表中击数已经杆长等综合修正
坝址处为一低山斜谷地貌，两岸山体雄厚。基岩为绢云石英片岩，裂隙发育，所发育的一组 “X”剪节理，延伸有限，坝基渗漏主要为沿浅部裂隙渗漏且渗漏轻微。
4.4 尾矿库排水设施
排水系统拟采用排水涵管—隧洞泄洪方式。根据剖面图5－5′所示，设计在原坝址处右侧岩质山体设置隧洞，工程量大，费用高，建设周期长。
5　上坝址（方案二）工程地质条件
5.1　地形地貌
上坝址（方案二）位于下坝址以上200m处，该处呈 “V”型沟谷地貌，右陡左缓，目前经人工开挖后，坝基两侧已形成直立的陡坎。该处沟谷底宽约52m。
5.2　地层岩性、构造特征
上坝址（方案二）坝轴线位于沟口以上350m处，沟谷底部为第四系冲洪积堆积的砾砂（Q4al＋pl）及大量尾矿砂，左岸斜坡底部覆盖层为第四系残坡积堆积物（Q4el＋dl）,主要为坡积碎石土夹少量风化砂，含较多绢云片岩碎石及角砾，结构松散，碎石及角砾含量达35％左右，局部夹有40－80cm大块石。孔隙发育，透水性好。基岩为绢云石英片岩，坝址右岸基本出露，风化强烈，物理力学强度一般，根据钻孔资料，强风化层厚度在1.8～2.3m（见工程地质剖面图3-3′）。
该处除发育一组延伸有限的“X”剪节理外，坝址区无其它大的构造及断层破碎带发育。
5.3上坝址稳定性分析
5.3.1两侧坝肩边坡稳定性分析
上坝址区左岸斜坡基岩出露，岩层层面与坡面斜交，无与坡向同向的软弱结构面发育，岸坡稳定性好。右岸底部坡面平缓，覆盖有少量坡积碎石土，厚度2.6～3.5m。其余基岩出露，岩石节理走向与坡向斜交，边坡稳定性较好。
5.3.2坝址稳定性及渗漏分析
上坝址区上部为原来排放的尾矿砂，下部少量堆积碎石土，最大厚度10.0m，下伏基岩为强风化绢云石英片岩，稳定性好，力学强度高，且基岩强风化层厚度较小。坝址区无软弱夹层，无顺沟断层，无深层滑移问题，坝基稳定性较好。
坝址处为一低山斜谷地貌，两岸山体雄厚。基岩为绢云石英片岩，岩石致密坚硬，所发育的一组 “X”剪节理，延伸有限，坝基渗漏主要为沿浅部裂隙渗漏且渗漏轻微。
5.4 尾矿库排水设施
排水系统拟采用排水涵管—斜槽泄洪方式。根据剖面图5－5′及6－6′所示，该排洪管线线路基本沿沟心及两岸坡底平缓地带布设，具有线路短、坡度缓、施工简便，经济性好等优点，因此推荐选用该线路。 但线路所在沟心及缓坡覆盖有1.1～4.5m的坡积碎石土、尾矿砂等，土质不均，承载力低，不能直接作为管线基础。推荐选用⑤层强风化绢云石英片岩作为基础持力层，基础置于该层不小于0.5m。
6上下坝址方案比较分析
通过对上下坝址从地形地貌、地层岩性、构造特征、边坡稳定性、经济性角度综合比较分析后，最终推荐以上坝址（方案二）作为尾矿库坝址较为理想。
筑坝时坝底及坝肩应镶入基岩弱风化层不小于1.0m。根据地区经验，坝基岩土力学参数建议值：

岩土力学参数值表 表3
层号及
土名
承载力特征值fak(Kpa)
基底摩擦系数μ
内摩擦角（φ°）
坡积碎石土
140
/
42
强风化绢云石英片岩
400
/
70
中风化绢云石英片岩
600
0.40-0.60
85
7拦洪坝坝址区工程地质
7.1　地形地貌
拦洪坝位于沟席家沟顶部，该处呈 “V”型沟谷地貌，两岸岸坡陡峻，基岩出露，坝址沟谷底宽10m左右。
7.2　地层岩性、构造特征
因该处位于沟顶部，岸坡陡峻，因此覆盖层仅分布于沟心，主要为第四系冲洪积堆积的坡积碎石土（Q4dl），下伏基岩为寒武系中上统绢云石英片岩，鳞片变晶结构，块状构造。该岩石风化强烈，地表多为强风化，物理力学强度一般。钻孔资料显示，强风化层厚度2.3～3.0m。
坝址区无大的构造及断层破碎带发育。
7.3坝址稳定性分析
坝址区岸坡基岩基本出露，坡面平直，为陡－峻坡地形。岩石节理走向与坡向斜交，未见有与坡向同向的软弱结构面发育。无滑坡、泥石流等不良地质作用，坝址区稳定性好。
8筑坝材料及坝型
优良的筑坝材料、良好的颗粒级配是保证坝体安全使用的前提。若采用透水堆石坝坝型，由于席家沟处于青年期，沟谷陡峻、顺直，几乎没有第四系冲洪积堆积的砂卵石，建透水堆石坝的沙砾石料可从2.0km外的两口河调运，经济性差。
若采用干砌石坝，因库区内部石料为绢云石英片岩，不能供筑坝用，因此须从1.0Km外的两河口集镇附近调运大量硬质块石，成本高，经济性差。且该处人口密集，爆破难度大。
在库区内右岸及谷底分布有厚度较大的第四系坡积含碎石粘土质中粗砂，局部夹有大块石。若将其作为筑坝土料，既增加了库容，又解决了筑坝材料的问题，一举两得。
坝体背水面以浆砌块石护坡，块石之间相互错缝，预留泄水孔。迎水坡设置砂砾石反滤层，推荐采用该坝型。护坡所用块石料亦可就近开采，在席家沟西北方向两河口附近分布有大量块状硅质灰岩，经现场查看地表出露呈中风化状，质硬，完全能满足护坡的强度要求。另外，在席家沟对面子午河右岸，同样分布有硅质岩，中厚层状，地表呈弱风化状，强度高，坚硬，是理想的护坡石材，无需征用耕地。以上两处块石料场之石料储量丰富，在做好安全工作的前提下可以需要开采使用。
筑坝时除坝底及坝肩应镶入基岩弱风化层之外，筑坝材料应级配良好，剔除植物根茎及大块石，分层碾压，压实系数取λc：0.94。由于在坝体右岸发育一条冲沟，为防止洪水冲蚀坝体，应采取工程措施加以防范，确保坝体质量安全。
9 结论与建议
9.1　结论
（1）库坝区地貌为中低山山地剥蚀地貌，坝基及两岸岸坡稳定性较好，无滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等不良地质作用。上坝址可作为席家沟尾矿坝初期坝的建筑场地。
（２）工程区为区域构造稳定区，地震以弱震为主，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35s。
（３）库坝区水文地质条件简单，地下水类型为赋存于基岩风化层中的裂隙水及赋存于松散覆盖层中的季节性上层滞水。地下水对各种建材有弱腐蚀性。场地土对建材无腐蚀性。
（4）有关参数见相关章节。推荐采用土石堆积坝坝型。
9.2　建议
（1）该尾矿库拟采用湿法排放，建议在排放过程中对废水循环利用。同时在坝下修建集水坑，将尾矿库渗水进行回收利用。
（2）因原初期坝目前已成危坝，雨季受洪水浸泡、冲刷后可能造成溃坝危险，因此建议在坝上下修筑浆砌石护坡，进行加固。
（3）工程竣工后及运行过程中，应定期对坝体进行变形观测，加强巡视，发现问题及时采取补救措施，防止灾害发生。

永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式
2008-11-07　　　来源：internet　　　浏览：504
主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。

增量式编码器的相位对齐方式

在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下：  
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号；  
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；  
4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系；  
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。
 撤掉直流电源后，验证如下：  
1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形；  
2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。  
上述验证方法，也可以用作对齐方法。  
需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。  
有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以：  
1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线；  
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形；  
3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置；  
4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。  
由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。  
绝对式编码器的相位对齐方式  
绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下：

1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号；  
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；  
4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系；  
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。  
这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下：  
1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳；  
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中；  
4.对齐过程结束。  
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。  
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑：  
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值；  
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；  
4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系；  
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则对齐有效。  
如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。  
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。  
正余弦编码器的相位对齐方式  
普通的正余弦编码器具备一对正交的sin，cos 1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等；以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个；这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见；此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。  
采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下：  
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形；  
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；  
4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系；  
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则对齐有效。  
撤掉直流电源后，验证如下：  
1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形；  
2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。  
这种验证方法，也可以用作对齐方法。  
此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 
如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑：  
1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线；  
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形；  
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；  
4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。  
由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。  
如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑：  
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息；
 3.调整旋变轴与电机轴的相对位置；  
4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系；  
5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。  
此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果：
 1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形；
 2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。  
如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下：  
1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳；  
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；  
3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中；

4.对齐过程结束。  
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关