CN101929161A - 排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征是包括下述步骤：现场试验获取高碾压透水尾矿坝分层厚度和压实标准控制参数，分层厚度为0.3～0.6米，在振动压路机作用下，碾压13--17遍，混合花岗岩天然平均密度可达2.46g/cm3，平均干密度为2.41g/cm3，千枚岩天然平均密度达2.45g/cm3，平均干密度为2.39g/cm3。现场直剪和渗透试验获取准确计算参数，干容重2.0-2.3g/cm3，内磨擦角36°-40°，粘聚力0-5MPa。大型三轴试验对现场直剪计算参数进行验证，粘聚力、内磨擦角在大型三轴试验的范围内，本发明增加尾矿库的容积，延长尾矿库的服务年限。
Description
技术领域
本发明涉及尾矿库技术领域，特别是一种排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法。
背景技术
目前国内矿山开采的剥离物和选矿厂尾矿均采用单独排放的方式，矿山排土场和尾矿库均需占用较大面积的土地。冶金矿山的尾矿库许多处于服务年限的末期，即处于将闭库或新选库址的关键阶段。尾矿库主要承担一个或者多个选矿厂的尾矿排放，它的服务年限和生产情况对矿山生产具有重大影响。一些铁矿山现有排土场的容积难以满足长期生产的需要，利用现有排土场向外延伸，会涉及到大量动迁和征地的难题，投资巨大，困难重重，且对周边地区生态环境有很大的影响。
冶金矿山的尾矿坝都是采用上游式池填法尾矿砂筑坝，先筑初期坝，然后用尾矿砂修筑子坝，用此种方法修筑的尾矿坝存在的问题是：尾矿坝较高时，其抗震性和稳定性满足不了要求，且有效库容大量减少。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废弃排岩修筑高散堆不透水尾矿坝的方法，达到加高尾矿坝顶标高，解决矿山现有排土场容积不足的问题，延长其服务年限的目的。
本发明的一种排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于包括下述步骤：
1)现场碾压试验获取高碾压透水尾矿坝分层厚度和压实标准控制参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩场地的现场碾压试验，找到高碾压透水尾矿坝施工中需要解决的分层碾压厚度和压实标准控制参数。
2)现场直剪和渗透试验获取大坝准确计算参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩碾压场地的现场取样、直剪、渗透等试验及室内大型剪切和常规等试验，给出了高碾压透水尾矿坝结构设计所需的计算参数干容重、内磨擦角、粘聚力，
3)大型三轴试验对现场直剪计算参数进行验证，对拟建高碾压透水尾矿坝采用的岩石进行大型三轴仪试验，由此可以推断出最重要的计算参数粘聚力、内磨擦角取值是可靠和安全的，
4)开始修筑高碾压透水尾矿坝的第一步，先在坝体的背水侧的底边部修透水棱体，
用MU30以上的片石铺设一层，采用机械碾压，压平，压实后，再铺第二层，采用机械碾压，周而复始，最后形成一个梯形的透水棱体，
5)第二步排岩筑坝，采用汽车排岩筑高碾压透水尾矿坝坝体第一层，
首先由汽车在选好的场地上直接翻卸废石形成碎石堆，由推土机将碎石推平形成高碾压透水尾矿坝坝体的第一层，
6)采用振动压路机来回碾压，振动压平，压实，达到分层厚度，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，
7)在坝体第一层上翻卸废石排筑第二层，
8)采用振动压路机来回碾压，振动压平，压实，达到分层厚度，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，周而复始，形成高碾压透水尾矿坝，
9)在坝体的迎水面铺反滤层。
所述的分层厚度为0.3～0.6米，压实标准控制参数为在10--15吨振动压路机作用下，碾压13--17遍，混合花岗岩天然平均密度可达2.46g/cm3，平均干密度为2.41g/cm3，千枚岩天然平均密度达2.45g/cm3，平均干密度为2.39g/cm3，完全可以满足高碾压透水尾矿坝的结构、渗流和稳定性要求。
所述的干容重为2.0-2.3g/cm3，内磨擦角为36°-40°，粘聚力为0-5MPa。
所述的透水棱体为梯形透水棱体，其下底宽度为80m-100m，顶宽为9m-11m，高为18m-20m。
所述的MU30以上片石的粒度为300mm-5mm，其5mm粒度的片石不大于5％。
所述的高碾压透水尾矿坝坝高为140m-150m，坝顶宽度为18m-22m，上下游边坡坡度为1∶2，每20m高度设置10m宽马道。
所述的反滤层由铺在坝面上的第一层砂垫层，在此砂垫层上铺一层土工布，在此土工布上再铺设第二层砂垫层，在此第二层砂垫层上铺一层块石防护层组成。
所述的砂垫层的厚度为350mm-420mm，块石防护层的厚度为350mm-420mm，土工布的规格为200-400g/m2。
本发明的核心是排岩筑坝，即利用矿山排弃的碎石土为尾矿库筑坝，通过科学试验、理论计算、工程实例对比、地震影响分析等手段，攻克了该坝外形尺寸、材料颗粒集配、渗透设施、变形设施、沉降处理、地基处理、边坡稳定及浸润线控制的难题。本发明在坝体的背水面的底边部先修筑透水棱体，目的是保证坝体有更好的渗水性，确保大坝的安全。在筑坝的过程中采用振动压路机来回振动碾压，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，以提高坝体的安全性稳定性。在坝体的迎水面铺设反滤层，此反滤层的第一层砂垫层起到垫平坝面的作用，防止硌坏土工布。在此第一层砂垫层上铺一层土工布，此土工布的作用一是可控制水流速，防止细颗粒物料被水冲走，二是防止细尾矿大量充填坝体废石内，造成堵塞。在第二层砂垫层上铺一层块石防护层，此块石防护层可起到防紫外线照射，保护土工布的作用。
本发明的特点是：可提高矿山现有土地的利用率，进而可增加矿山排土容积，解决铁矿山长期开采排土场容积不足的问题，减少排土场新征土地面积，同时也可增加尾矿库的容积，延长尾矿库的服务年限。其经济效益：以某铁矿山的选矿厂尾矿坝为例进行测算，项目在整个计算期内的经济效益现值为494156万元，年平均经济效益现值为19006万元。其社会间接效益：建设本项目可以减少土地占用1688.50万平方米，减少征地费用近57亿元；可以避免因征用土地、动迁建构筑物对当地居民和现有环境的影响和破坏，对建设和谐社会具有重要意义。项目运营后，直接和间接增加就业200多人，居民的收入水平和质量将得到很大提高，对区域经济具有重大意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的一种排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于包括下述步骤：
1)现场碾压试验获取高碾压透水尾矿坝分层厚度和压实标准控制参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩场地的现场碾压试验，找到高碾压透水尾矿坝施工中需要解决的分层碾压厚度和压实标准控制参数，
2)现场直剪和渗透试验获取高碾压透水尾矿坝准确计算参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩碾压场地的现场取样、直剪、渗透等试验及室内大型剪切和常规等试验，给出了高碾压透水尾矿坝结构设计所需的计算参数干容重、内磨擦角、粘聚力，
3)大型三轴试验对现场直剪计算参数进行验证，对拟建高碾压透水尾矿坝采用的岩石进行大型三轴仪试验，由此可以推断出最重要的计算参数粘聚力、内磨擦角取值是可靠和安全的，
4)开始修筑高碾压透水尾矿坝的第一步，先在坝体4的背水侧2的底边部修透水棱体1，
用MU30以上的片石铺设一层，采用机械碾压，压平，压实后，再铺第二层，采用机械碾压，周而复始，最后形成一个梯形的透水棱体1，
5)第二步排岩筑坝，采用汽车排岩筑高碾压透水尾矿坝坝体4第一层，
首先由汽车在选好的场地上直接翻卸废石形成碎石堆，由推土机将碎石推平形成高碾压透水尾矿坝坝体4的第一层，
6)采用振动压路机来回碾压，振动压平，压实，达到分层厚度，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，
7)在坝体4第一层上翻卸废石排筑第二层，
8)采用振动压路机来回碾压，振动压平，压实，达到分层厚度，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，周而复始，形成高碾压透水尾矿坝，
9)在坝体4的迎水面6铺反滤层5。
所述的分层厚度为0.3～0.6米，压实标准控制参数为在10--15吨振动压路机作用下，碾压13--17遍，混合花岗岩天然平均密度可达2.46g/cm3，平均干密度为2.41g/cm3，千枚岩天然平均密度达2.45g/cm3，平均干密度为2.39g/cm3，完全可以满足高碾压透水尾矿坝的结构、渗流和稳定性要求。
所述的干容重为2.0-2.3g/cm3，内磨擦角为36°-40°，粘聚力为0-5MPa。
所述的透水棱体1为梯形透水棱体，其下底宽度为80m-100m，顶宽为9m-11m，高为18m-20m。
所述的MU30以上片石的粒度为300mm-5mm，其5mm粒度的片石不大于5％。
所述的高碾压透水尾矿坝坝高为140m-150m，坝顶宽度为18m-22m，上下游边坡坡度为1∶2，每20m高度设置10m宽马道3。
所述的反滤层5由铺在坝面上的第一层砂垫层，在此砂垫层上铺一层土工布，在此土工布上再铺设第二层砂垫层，在此第二层砂垫层上铺一层块石防护层组成。
所述的砂垫层的厚度为350mm-420mm，块石防护层的厚度为350mm-420mm，土工布的规格为200-400g/m2。
实施例
以某铁矿山的选矿厂为例：
所述的透水尾矿坝的高度为144米。
所述的参数粘聚力为5MPa。
所述的参数内磨擦角为36°。
所述的干容重为2.2g/cm3。
本发明将矿山排土场和选矿厂尾矿库有效结合起来，可提高矿山现有土地的利用率，进而可增加矿山排土容积，解决铁矿山长期开采排土场容积不足的问题，减少排土场新征土地面积，同时也可增加尾矿库的容积，延长尾矿库的服务年限。其经济效益：以某铁矿山的选矿厂尾矿坝为例进行测算，项目在整个计算期内的经济效益现值为494156万元，年平均经济效益现值为19006万元。其社会间接效益：建设本项目可以减少土地占用1688.50万平方米，减少征地费用近57亿元；可以避免因征用土地、动迁建构筑物对当地居民和现有环境的影响和破坏，对建设和谐社会具有重要意义。项目运营后，直接和间接增加就业200多人，居民的收入水平和质量将得到很大提高，对区域经济具有重大意义。
Claims (8)
1.一种排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于包括下述步骤：
1)现场碾压试验获取高碾压透水尾矿坝分层厚度和压实标准控制参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩场地的现场碾压试验，找到高碾压透水尾矿坝施工中需要解决的分层碾压厚度和压实标准控制参数，
2)现场直剪和渗透试验获取大坝准确计算参数，
通过对铁矿山排土场的混合岩和千枚岩碾压场地的现场取样、直剪、渗透等试验及室内大型剪切和常规等试验，给出了高碾压透水尾矿坝结构设计所需的计算参数干容重、内磨擦角、粘聚力，
3)大型三轴试验对现场直剪计算参数进行验证，对拟建高碾压透水尾矿坝采用的岩石进行大型三轴仪试验，
4)开始修筑高碾压透水尾矿坝的第一步，先在坝体的背水侧的底边部修透水棱体，
用MU30以上的片石铺设一层，采用机械碾压，压平，压实后，再铺第二层，采用机械碾压，周而复始，最后形成一个梯形的透水棱体，
5)第二步排岩筑坝，采用汽车排岩筑高碾压透水尾矿坝坝体第一层，
首先由汽车在选好的场地上直接翻卸废石形成碎石堆，由推土机将碎石推平形成高碾压透水尾矿坝坝体的第一层，
6)采用振动压路机来回碾压，振动压平，压实，达到分层厚度，在碾压的过程中，视岩石的湿度适当地洒水，
7)在坝体第一层上翻卸废石排筑第二层，
8)采用振动压路机来回碾压，压平，压实，周而复始，形成高碾压透水尾矿坝，
9)在坝体的迎水面铺反滤层。
2.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的分层厚度为0.3～0.6米，压实标准控制参数为在10--15吨振动压路机作用下，碾压13--17遍，混合花岗岩天然平均密度可达2.46g/cm3，平均干密度为2.41g/cm3，千枚岩天然平均密度达2.45g/cm3，平均干密度为2.39g/cm3。
3.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的干容重为2.0-2.3g/cm3，内磨擦角为36°-40°，粘聚力为0-5MPa。
4.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的透水棱体为梯形透水棱体，其下底宽度为80m-100m，顶宽为9m-11m，高为18m-20m。
5.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的MU30以上片石的粒度为300mm-5mm，其5mm粒度的片石不大于5％。
6.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的高碾压透水尾矿坝坝高为140m-150m，坝顶宽度为18m-22m，上下游边坡坡度为1∶2，每20m高度设置10m宽马道。
7.根据权利要求1所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的反滤层由铺在坝面上的第一层砂垫层，在此砂垫层上铺一层土工布，在此土工布上再铺设第二层砂垫层，在此第二层砂垫层上铺一层块石防护层组成。
8.根据权利要求7所述的排岩修筑高碾压透水尾矿坝的方法，其特征在于所述的砂垫层的厚度为350mm-420mm，块石防护层的厚度为350mm-420mm，土工布的规格为200-400g/m2。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: MINING DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE, ANSHAN IRON Free format text: FORMER OWNER: ANGANG GROUP MINE COMPANY Effective date: 20130605 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130605 Address after: 114001 Liaoning Province, the eastern part of the Anshan iron green street, No. 27 Patentee after: Mining Design and Research Institute of Anshan Iron and Steel Group Address before: 114001 Anshan District, Liaoning, No. 219 Road, No. 39, Tiedong Patentee before: Angang Group Mine Company |
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Address after: 114001 Liaoning Province, the eastern part of the Anshan iron green street, No. 27 Patentee after: Anshan Iron and Steel Group Mining Design and Research Institute Co., Ltd. Address before: 114001 Liaoning Province, the eastern part of the Anshan iron green street, No. 27 Patentee before: Mining Design and Research Institute of Anshan Iron and Steel Group |
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Granted publication date: 20110831 Termination date: 20210624 |
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