CN103866771B - 用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法，它包括：1）、选矿尾砂经旋流器分级，其沉砂再经高频直线振动筛分级后，得到含水为15-18%左右的粗砂；确保其粒径为0.2mm以上的占50%以上，物料均匀偏差系数K_偏=40-60%；（2）、将得到的粗砂在处理好的坝基上进行碾压筑坝，保证内外坡比为1:2-1:3，干容重1.6-1.8t/m³，渗透系数1.3×10^-4？-1.5×10^-4cm/s；（3）、在堆好的坝体内坡覆上一层不透水的土工膜；（4）在堆好的坝体外坡用素混凝土预制块护坡。经过筛选的粗砂含水量、平均粒径和均匀度都达到要求，保证了坝体的稳定性，可以一次性堆筑成型。

Description

用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法

技术领域

本发明涉及尾矿筑坝方法，尤其涉及用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法。

背景技术

将选矿厂排出的尾矿送往指定地点堆存或利用的技术叫做尾矿处理。为尾矿堆存所建造的构筑物系统一般常简称为尾矿库，包括库区、尾矿坝、排洪构筑物和坝的观测设备等，用以储存选矿厂排出的尾矿。

尾矿坝则是矿山重要的生产设施和环保设施——尾矿库的核心围护构筑物，是一种特殊的岩土工程，通常由用土、石材料修筑的初期坝和用尾矿堆积的后期坝组成。初期坝一般是用非尾矿材料筑成的，其主要作用是为以后的尾矿堆积坝打基础，又称基础坝。初期坝按是否透水可分为不透水坝、透水坝两种类型。其中，不透水坝是一种以防止渗漏为目的的坝型。

中国发明专利申请号201110449354.0公开了“一种尾矿坝筑坝方法”，其利用旋流器分级尾矿矿浆生产粗砂，得到含水量小于20%的粗砂，但该方法得到的粗砂不能直接用于堆筑初期不透水坝体，需要经过反复的分级-渗水-围堰操作，工期较长，工作效率较低，因为要想让坝体保持稳定不仅需要考虑粗砂含水量，还要考虑粗砂的平均粒径、粗砂的均匀程度以及内外坡比，一般来说，堆积尾砂是由固体、水和气体三相组成，其物理特性，取决于它的组成，如果不含水，只含气体，坝体内的抵抗力为颗粒间的摩擦力；当饱和水时颗粒间的有效应力则减小，为总应力减去孔隙水压力，如果迅速加载，压力突然增加，则颗粒可能处于悬浮状态，摩擦力消失，而呈流动状态。因此，要使尾砂堆积坝稳定性好，一是尾砂含水量低；二是颗粒间的摩擦力大，这就要求颗粒粗而均匀；三是尾砂凝聚力大，这就要求尾砂固结快而好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的一种尾矿坝筑坝方法操作繁琐，工期较长，不能一次完成，工作效率低，且坝体的稳定性得不到保障，不能防水，为此提供一种用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法。

本发明的技术方案是：用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法，它包括以下步骤：（1）、选矿尾砂经旋流器分级，其沉砂再经高频直线振动筛分级后，得到含水为15-18%左右的粗砂，确保其粒径为0.2mm以上的占50%以上，物料均匀偏差系数K_偏=40-60%；（2）、将得到的粗砂在处理好的坝基上进行碾压筑坝，保证内外坡比为1:2-1:3，干容重1.6-1.8t/m³，渗透系数1.3×10^-4-1.5×10^-4cm/s；（3）、在堆好的坝体内坡覆上一层不透水的土工膜；（4）在堆好的坝体外坡用素混凝土预制块护坡。

本发明的有益效果是经过旋流器和高频直线振动筛筛选的粗砂含水量、尾矿粒度及均匀度、压实度和坝体外坡护坡方面都达到要求，保证了坝体的稳定性，操作步骤简单快速，可以一次性堆筑成型，无需反复操作，内坡采用不透水的土工膜作防水材料，坝体外坡用素混凝土预制块护坡，防止坝体外坡尾砂扬尘造成环境污染；完全可以满足一次性堆筑不透水坝体的工艺设计要求。这种新的筑坝方法，具有安全可靠、有效控制环境污染、有效增加库容、便于日后再利用、投资节省等特点。

具体实施方式

实施例1：1）、选矿尾砂经旋流器分级，其沉砂再经高频直线振动筛分级后，得到含水为15%左右的粗砂；确保其粒径为0.2mm以上的占50%以上，物料均匀偏差系数K_偏=40%；（2）、将得到的粗砂在处理好的坝基上进行碾压筑坝，保证内外坡比为1:2，干容重1.6t/m³，渗透系数1.3×10^-4cm/s；（3）、在堆好的坝体内坡覆上一层不透水的土工膜；（4）在堆好的坝体外坡用素混凝土预制块护坡。

实施例2：（1）、选矿尾砂经旋流器分级，其沉砂再经高频直线振动筛分级后，得到含水为18%左右的粗砂；确保其粒径为0.2mm以上的占50%以上，物料均匀偏差系数K_偏=60%；（2）、将得到的粗砂在处理好的坝基上进行碾压筑坝，保证内外坡比为1:3，干容重1.8t/m³，渗透系数1.5×10^-4cm/s；（3）、在堆好的坝体内坡覆上一层不透水的土工膜；（4）在堆好的坝体外坡用素混凝土预制块护坡。

粗砂是相对概念，因各种尾砂物理特性不同，粒度大小也有所不同，判定标准是结合坝体内外坡比确保坝体稳定安全可靠。生产中其粒度大小可以通过高频直线振动筛通过的筛孔尺寸来调整。

一般来说，尾砂坝具有受雨水在坝面产生冲刷、对涌水的抗力小、有风会产生砂尘而对附近环境产生危害等缺点，为克服以上缺点，应注意以下几点：

（1）用于筑坝的选厂分级后含水量低的粗尾砂物理力学参数一定要按设计要求，特别是粒度尺寸。为此，本文在此对粒级的均匀性强调如下：

①粒级表示法：

大批松散物料，如果用高频直线振动筛的n层筛面把它们分成（n+1）个粒度级别，确定每个级别矿粒的尺寸，通常以矿粒能透过的最小正方形筛孔宽作为该级别的粒度。如筛孔宽度为b，则级别的粒度d=b。

如透过上层筛的筛孔宽度为b₁（d₁），而留在下一层筛面上的筛孔宽度为b₂(d₂),粒度级别按以下方法表示：

—b₁+b₂或—d₁+d₂

b_1～b₂或d_1～d₂

如：-10+6毫米或10_~6毫米

对于窄级别（d₁/d₂=以下，就可以用D=（d₁+d₂）/2来表示此级别的平均粒径了。

②平均粒度计算法：

设Y_i为各级别的重量百分率；D为混合物料的平均直径；d_i为各级别的平均直径（按以上平均方法求得）。

加权算术平均法：

D=（Y₁*d₁+Y₂*d₂+Y₃*d₃+Y₄*d₄+………+Y_n*d_n）/（Y₁+Y₂+Y₃+Y₄+………+Y_n）

=Y_n*d_n/Y_n=Y_n*d_n/100

平均粒度虽然反映物料的平均大小，但单有平均粒度还不能完全说明物料的粒度性质。因为往往有下列情况发生：即两批物料的平均粒度相等，但它们各相同粒级的重量百分率却不完全相同。为了对物料的粒度物性有完全的说明，除了平均粒度以外，还须用偏差系数K_偏来说明物料的均匀程度。

偏差系数K_偏按下面公式计算。

K_偏=σ/D

D——用加权算术平均法（Y_n*d_n/100）求得的平均粒度。

σ——标准差

σ=

通常认为K_偏<40%认为是均匀的；K_偏=40-60%叫做中等均匀的；K_偏>60%为不均匀了。

通过上述的加权算术平均法选出平均粒度合格的粗砂，用偏差系数选出均匀的粗砂，两者综合考虑得到最终的粗砂，即本方法中的含水量小于15-18%、粒径为0.2mm以上的占50%以上、物料均匀偏差系数K_偏=40-60%的均匀粗砂。满足了一是尾砂含水量低；二是颗粒间的摩擦力大，三是尾砂凝聚力大。

本发明具有以下优点：

①是柔性不透水坝，克服了堆石等刚性不透水坝的缺点；

②充分利用了选厂尾砂，相对地增加了库容；

③节省了粘土、碎石的用量；

④便于日后尾砂的再利用，充分发挥了尾砂“人造的可见矿产资源”的作用。

土工膜可以选用HDPE防渗膜，学名HDPE土工膜，又称高密度聚乙烯膜，相对密度0.941-0.965g/cm2，最低二布一膜。

本发明筑坝方法不同于以往方法，主要有二点，一是联合使用了土工膜作防渗设施，改变了坝体的功能，具备不透水坝体的功能，因而其用于挡水；二、本专利筑坝方法使用的粗尾砂在含水量、尾矿粒度及均匀度、压实度和坝体外坡护坡方面要求更严。此外，专利筑坝方法又不同于现在国家规范规定的常用不透水坝体方法，主要是主坝体构成材料及工艺参数不同。现在国家规范规定的常用不透水坝体构成材料主要是粘土或碎石土，工艺参数国家规范有明确规定，本专利筑坝方法坝体构成材料是粗尾砂，在含水量、尾矿粒度及均匀度、压实度和坝体外坡护坡方面有一定的要求，从而使其满足国家安全和环保的要求。

上面结合实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.用尾矿粗砂联合土工膜一次性堆筑不透水尾矿库坝体的方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、选矿尾砂经旋流器分级，其沉砂再经高频直线振动筛分级后，得到含水量为15-18%的粗砂；确保其粒径为0.2mm以上的占50%以上，物料均匀偏差系数K_偏=40-60%；（2）、将得到的粗砂在处理好的坝基上进行碾压筑坝，坝体一次性堆筑成型，保证内外坡比为1:2-1:3，干容重1.6-1.8t/m³，渗透系数1.3×10^-4-1.5×10^-4cm/s；（3）、在堆好的坝体内坡覆上一层不透水的土工膜；（4）在堆好的坝体外坡用素混凝土预制块护坡。