CN105822308B - 一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，包括以下步骤：S1、盖层的设置，S2、构筑滤水井，S3、浇筑胶结尾砂层，S4、安装滤水管网，S5、排放脱泥尾砂，S6、填充滤水井，S7、重复步骤S3～S6直至填充完露天坑。本发明提供的一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，能够把露天矿坑做为转入地下开采矿山的尾矿堆放库，不但有效地解决了矿山尾矿库建设的系列难题，在保证地下采矿作业安全的前提下，节省了尾矿库建设与维护的资金。有效地管控了露天坑边坡的失稳灾害，节省地下排水费用，保证了崩落法采矿盖层的良好封闭性，有利于露天矿坑的复垦，极大的节约了矿山开采成本，保护了环境。

Description

一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法

技术领域

本发明涉及一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，具体属于采矿技术领域。

背景技术

对于许多矿山来说，尾矿库的建设、维护及复垦，不但要考虑资金的投入，还要考虑环境、政策及周边居民的因素，是矿山生产建设中的一件大事。尤其是对于露天转地下开采的矿山而言，还要拿出部分资金与精力，对其露天采坑的边坡进行维护，还要对露天坑积水做好防排工作。对于矿体规模较大的矿山，转入地下生产后，采用充填采矿方法，用充填体支撑采空区，管理地压，同时也消耗一定的尾矿与毛石，减轻尾矿库及毛石堆存场所的压力。但充填采矿方法的劣势是投资大，成本高，在矿产价格低迷的市场行情下，可能意味着生产就亏损的窘境。运用无底柱分段崩落法相对来说是经济高效的，但持续的坑底下陷，会造成原采坑两侧边坡的失稳、滑坡隐患，因而制约了这种方法的应用。因此，发明一种既能处理露天采矿后遗留下的露天坑和地下开采的塌陷区，又能处理尾矿砂排放，维护原采坑两侧边坡的稳定性的尾矿砂排放方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，能够有效排放尾矿砂，维护露天坑两侧边坡稳定性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，包括以下步骤：S1、盖层的设置，S2、构筑滤水井，S3、浇筑胶结尾砂层，S4、安装滤水管网，S5、排放脱泥尾矿砂，S6、填充滤水井，S7、重复步骤S3～S6直至完成。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，具体包括以下步骤：

S1、盖层的设置：采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层；

S2、构筑滤水井：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙和上部非实心钢筋混凝土墙；间壁的钢筋混凝土墙都是实心的，田字型的设置是为了保证纵、横间壁可以对侧壁进行支撑，在滤井过长时，还需要多设置横向的间壁；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度；滤水井长边平行于矿体走向，可以便于辐射型主滤水管的布置；

S3、浇筑胶结尾砂层：以滤水井的长中轴线间壁为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部和盖层上表面B部，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部和盖层上表面B部浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层；胶结尾砂层滤出的水进入滤井中；

S4、安装滤水管网：在盖层上表面A部和盖层上表面B部的胶结尾砂层面上分别设置滤水管网；

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部和盖层上表面B部排放脱泥尾矿砂，形成脱泥尾砂层，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井中；

S6、填充滤水井：以滤水井的长中轴线间壁为中心，将滤水井分为滤水井A部和滤水井B部，滤水井A部和盖层上表面A部在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部排放脱泥尾矿砂时，观察到滤水井A部中滤出的水情况，当盖层上表面A部脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部一侧的上部非实心钢筋混凝土墙和间壁(滤水井的四壁上部非实心钢筋混凝土墙与间壁在第一次构筑时，比初级脱泥尾砂层高出一些，目的是防止暴雨时被淹没，随后在形成后续的脱泥尾砂层时，同步用钢筋混凝土继续构筑上部非实心钢筋混凝土墙与间壁)；同理填充滤水井B部；长中轴线间壁的作用是划分区域，在一边填筑上升养护期间，另一边可以断续使用；可以使得滤井的升高和排放层的干燥不会相互影响；

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭坑。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S1中，盖层的厚度通过以下步骤确定：根据测定的盖层岩石的粒度级配，计算出盖层在地下放矿时的松动层临界厚度和平移层临界厚度，根据实测盖层岩石的物理性质与水化性质，得到松动层临界厚度和平移层临界厚度的修正系数；采集目标矿山的岩石样本，按照相似性模拟试验的要求，根据上述计算出的松动层临界厚度和平移层临界厚度，制做相似模型进行实验室内的放矿试验，进一步修正上述松动层临界厚度与平移层临界厚度；测定目标矿山的岩石样本的摩擦系数与内摩擦角，按照实际矿体形态及未来开采后散体的实际形状与实际尺寸进行数值模拟，确定在不同采深，不同尾矿堆积厚度的情况下，盖层松动层与平移层的变化，在上述修正的松动层临界厚度与平移层临界厚度的基础上，进行一定程度上浮(通常上浮10％～15％)，做为最终盖层的厚度。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S2中，上部非实心钢筋混凝土墙中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。滤水管可采用直径为4cm的硬质PVC管，分布密度为0.3m*0.3m，即每0.3m*0.3m的空间内分布一个滤水管。滤井底部一般防渗处理，直径按日最大排放尾矿砂量中的含水量计算，并乘以备用系数来设计容积与排水泵，以备大气降水的影响。

进一步地，前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S2中，滤水井的体积按照以下公式确定：V＝f(a+b+h)L*L/2，式中，V为滤水井体积，m³；f为备用系数(以不同矿山的防洪标准而定，常用取值为2)；a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；L为滤水井长中轴线长度，m，h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m；滤水井的深度按照以下公式确定：d＝a+b+h，式中，a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S3中，胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层的厚度为0.5m～1m(厚度控制可用临时堤坝的方式实现)，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部和盖层上表面B部浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜(聚乙烯薄膜的厚度优选为5mm)，在聚乙烯薄膜上设置分隔模板，随后以分隔模板为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块，形成叠瓦状结构；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S4中，滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、在胶结尾砂层面上平铺主管，在主管两侧开第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球；

S4.2、在主管两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管；

S4.3、在滤水支管两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球，即得。其中，步骤S4中固定滤水小球和固定滤水支管均可采用PVC专用胶水进行固定。

进一步地，前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S4中，主管是直径为70mm～90mm的硬质PVC管，滤水支管是直径为40mm～60mm的硬质PVC管，滤水支管的安装角度为：与主管的夹角为50°～70°，与胶结尾砂层面的夹角为10°～30°；第一类型滤水小球和第二类型滤水小球的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S5中，脱泥尾砂层的厚度为1m～3m，脱泥尾矿砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部的脱泥尾砂层达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部排尾矿砂。上游式尾矿筑坝法可采用尾矿库安全技术规程AQ 2006-2005中的上游式尾矿筑坝法。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，步骤S6中，脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。

前述在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法中，脱泥尾矿砂是指尾矿输送管排出的尾矿砂，通过旋流机或振动筛后得到的尾矿砂浆。

本发明的活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的示意图如图1所示。露天转地下矿山是指先期用露天采矿方法开采，后期深部矿体用地下采矿方法开采的矿山。本发明的方法适用于采用崩落法做为露天转地下采矿方法的矿山。崩落法的特点是，下部矿石被采出的同时，其上部的岩石会跟着塌落，盖层及其上部的滤水井、尾矿砂层是处于一个活动沉降的过程中。因此，采用本发明的方法进行尾矿砂排放的过程中，实际上是同时处理了露天采矿后遗留下的露天坑和地下开采的塌陷区，同时消耗了地下采矿产生的尾矿砂，对露天坑的边坡进行了保护，避免了失稳灾害。

在活动沉降过程中，盖层是分层的，其最上一层称为平移层。盖层的平移层在理论上是水平下降，但需要盖层有足够的厚度，一般矿山达不到这个要求。因此盖层的下沉过程就会出现一个沉降中心，该沉降中心是可以通过计算得到的，但要求地下采矿必须是按照预定的规划进行的，如果计划有变或根本没有按计划开采，则这个沉降中心是会偏移的。

为了保证大气降水和尾矿砂的滤水能够进入滤井，既不会因沉降中心的小幅偏移(或盖层表面的小幅偏斜)而出现积水，也不会因盖层碎裂而将水和细砂导入地下采矿空间，因此设计了较大的盖层与胶结尾砂层的坡度，以及浇筑胶结尾砂层采用叠瓦状结构。

如图2所示，本发明中将胶结尾砂层用模板与聚乙烯薄膜隔成了块状、片状，并以叠瓦状浇筑，可以在下部有小变形与位移的情况下，也能保证尾矿砂中水的滤出。聚乙烯薄膜主要起到的作用是：(1)分块；(2)有利于胶结尾砂层在小变形时可整块滑移；(3)在上下层间起到隔水作用。

本发明中采用分隔模板是为了将单元块进行分隔，以便在盖层沉降过程中，单元块可以按照设定的规律碎裂变形。

本发明的滤水管网如图3所示。本发明中滤水支管的安装角度为：与主管的夹角为50°～70°，与胶结尾砂层面的夹角为10°～30°。采用此种安装方式，可以保障滤水的效果，在沉降中心的小幅偏移时也不会出现积水的情况。滤水小球的示意图如图4和图5所示。第一类型滤水小球和第二类型滤水小球的结构相同，尺寸不同。滤水小球包括底座和球体两个部分。底座分别与主管的第一类型孔、滤水支管的第三类型孔的尺寸相匹配。

与传统方法相比，采用本发明的尾矿砂排放方法，尾矿浆中清水循环利用率达80％以上，尾矿砂的排放效率达到80％以上，矿山开采成本降低30％～40％。

本发明的有益之处在于：本发明提供了一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，能够把露天矿坑做为转入地下开采矿山的尾矿堆放库，不但有效地解决了矿山尾矿库建设的系列难题，在保证地下采矿作业安全的前提下，提高水资源的循环利用率。节省了尾矿库建设与维护的资金，矿山开采成本降低30％～40％。有效地管控了露天坑边坡的失稳灾害，节省地下排水费用，保证了崩落法采矿盖层的良好封闭性，有利于露天矿坑的复垦，极大的节约了矿山开采成本，保护了环境。

附图说明

图1是本发明的活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的示意图；

图2是盖层上表面B部的局部放大图；

图3是滤水管网的示意图；

图4是第一类型滤水小球示意图；

图5是第二类型滤水小球示意图；

图中附图标记的含义：1-盖层，101-盖层上表面A部，102-盖层上表面B部，2-滤水井，201-滤水井A部，202-滤水井B部，3-下部实心钢筋混凝土墙，4-上部非实心钢筋混凝土墙，5-滤水管网，6-滤水井的长中轴线间壁，7-胶结尾砂层，701-第一排单元块，702-第二排单元块，8-聚乙烯膜，9-分隔模板，10-脱泥尾砂层，11-主管，12-滤水支管，13-第一类型滤水小球，14-第二类型滤水小球。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。

实施例1一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，包括以下步骤：

S1、盖层1的设置。采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层1。

S2、构筑滤水井2：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙3和上部非实心钢筋混凝土墙4；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度；

S3、浇筑胶结尾砂层7：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部101和盖层上表面B部102，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层7；胶结尾砂层7滤出的水进入滤井2中；

S4、安装滤水管网5：在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102的胶结尾砂层7面上分别设置滤水管网5；

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102排放脱泥尾矿，形成脱泥尾砂层10，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井2中；

S6、填充滤水井2：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将滤水井2分为滤水井A部201和滤水井B部202，滤水井A部201和盖层上表面A部101在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部102排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部201中滤出的水情况，当盖层上表面A部101脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部201依次用脱泥尾矿砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部201一侧的上部非实心钢筋混凝土墙4和间壁；同理填充滤水井B部202；

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

实施例2

S1、盖层1的设置。采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层1。

盖层的厚度通过以下步骤确定：根据测定的盖层岩石的粒度级配，计算出盖层在地下放矿时的松动层临界厚度和平移层临界厚度，根据实测盖层岩石的物理性质与水化性质，得到松动层临界厚度和平移层临界厚度的修正系数；采集目标矿山的岩石样本，按照相似性模拟试验的要求，根据上述计算出的松动层临界厚度和平移层临界厚度，制做相似模型进行实验室内的放矿试验，进一步修正上述松动层临界厚度与平移层临界厚度；测定目标矿山的岩石样本的摩擦系数与内摩擦角，按照实际矿体形态及未来开采后散体的实际形状与实际尺寸进行数值模拟，确定在不同采深，不同尾矿堆积厚度的情况下，盖层松动层与平移层的变化，在上述修正的松动层临界厚度与平移层临界厚度的基础上，进行上浮，做为最终盖层的厚度。

S2、构筑滤水井2：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井2为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙3和上部非实心钢筋混凝土墙4；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度。

上部非实心钢筋混凝土墙4中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井2的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。

S3、浇筑胶结尾砂层7：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部101和盖层上表面B部102，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层7；胶结尾砂层7滤出的水进入滤井2中。

胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层的厚度为0.5m～1m，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块701；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜8，在聚乙烯薄膜8上设置分隔模板9，随后以分隔模板9为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块702，形成叠瓦状结构；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层7。

S4、安装滤水管网5：在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102的胶结尾砂层7面上分别设置滤水管网5。

滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、在胶结尾砂层面上平铺主管11，在主管两侧第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球13；

S4.2、在主管11两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管12；

S4.3、在滤水支管12两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球14，即得。

主管11是直径为70mm～90mm的硬质PVC管，滤水支管12是直径为40mm～60mm的硬质PVC管，滤水支管12的安装角度为：与主管11的夹角为50°～70°，与胶结尾砂层面的夹角为10°～30°；第一类型滤水小球13和第二类型滤水小球14的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102排放脱泥尾砂，形成脱泥尾砂层10，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井2中。

脱泥尾砂层的厚度为1m～3m，脱泥尾矿砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部101，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部101的脱泥尾砂层10达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部102排脱泥尾矿砂。

S6、填充滤水井2：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将滤水井2分为滤水井A部201和滤水井B部202，滤水井A部201和盖层上表面A部101在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部102排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部201中滤出的水情况，当盖层上表面A部101脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部201依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部201一侧的上部非实心钢筋混凝土墙4和间壁；同理填充滤水井B部202。

脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

实施例3

S1、盖层1的设置。采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层1。

S2、构筑滤水井2：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井2为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙3和上部非实心钢筋混凝土墙4；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度。优选滤水井底到最后排放层的最低标高有5米。

上部非实心钢筋混凝土墙4中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井2的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。

滤水井的体积按照以下公式确定：V＝f(a+b+h)L*L/2，式中，V为滤水井体积，m³；f为备用系数；a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；L为滤水井长中轴线长度，m，h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m；滤水井的深度按照以下公式确定：d＝a+b+h，式中，a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m。

S3、浇筑胶结尾砂层7：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部101和盖层上表面B部102，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层7；胶结尾砂层7滤出的水进入滤井2中。

胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层7的厚度为0.5m，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，其中第一排L型模板的边框隔板高为0.5m，沿上游方向长为4m；随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块701，分隔单元块是在第一排楔形体上沿垂直于上游方向用宽3m的边框隔板进行分隔；其中所述上游方向为由滤井中心向坡顶的方向；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜8，在聚乙烯薄膜8上设置分隔模板9，其中分隔模板9高0.4m，在距离第一排楔形体的楔形刀刃1m处设置，随后以分隔模板9为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块702，形成叠瓦状结构；其中第二排L型模板的边框隔板沿上游方向长为4m，分隔单元块是在第二排楔形体上沿垂直于上游方向用宽3m的边框隔板进行分隔；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层7。

S4、安装滤水管网5：在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102的胶结尾砂层7面上分别设置滤水管网5。

滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、在胶结尾砂层面上平铺主管11，在主管两侧第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球13；

S4.2、在主管11两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管12；

S4.3、在滤水支管12两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球14，即得。

主管11是直径为80mm的硬质PVC管，滤水支管12是直径为50mm的硬质PVC管，滤水支管12的安装角度为：与主管11的夹角为50°，与胶结尾砂层面的夹角为10°；第一类型滤水小球13和第二类型滤水小球14的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102排放脱泥尾砂，形成脱泥尾砂层10，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井2中。

脱泥尾砂层的厚度为1m，脱泥尾矿砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部101，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部101的脱泥尾砂层10达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部102排脱泥尾矿砂。

S6、填充滤水井2：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将滤水井2分为滤水井A部201和滤水井B部202，滤水井A部201和盖层上表面A部101在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部102排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部201中滤出的水情况，当盖层上表面A部101脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部201依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部201一侧的上部非实心钢筋混凝土墙4和间壁；同理填充滤水井B部202。

脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

实施例4

S1、盖层1的设置。采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层1。

盖层的厚度通过以下步骤确定：根据测定的盖层岩石的粒度级配，计算出盖层在地下放矿时的松动层临界厚度和平移层临界厚度，根据实测盖层岩石的物理性质与水化性质，得到松动层临界厚度和平移层临界厚度的修正系数；采集目标矿山的岩石样本，按照相似性模拟试验的要求，根据上述计算出的松动层临界厚度和平移层临界厚度，制做相似模型进行实验室内的放矿试验，进一步修正上述松动层临界厚度与平移层临界厚度；测定目标矿山的岩石样本的摩擦系数与内摩擦角，按照实际矿体形态及未来开采后散体的实际形状与实际尺寸进行数值模拟，确定在不同采深，不同尾矿堆积厚度的情况下，盖层松动层与平移层的变化，在上述修正的松动层临界厚度与平移层临界厚度的基础上，合理上浮(通常上浮10％～15％)，做为最终盖层的厚度。

S2、构筑滤水井2：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井2为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙3和上部非实心钢筋混凝土墙4；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度。

上部非实心钢筋混凝土墙4中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井2的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。

滤水井的体积按照以下公式确定：V＝f(a+b+h)L*L/2，式中，V为滤水井体积，m³；f为备用系数；a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；L为滤水井长中轴线长度，m，h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m；滤水井的深度按照以下公式确定：d＝a+b+h，式中，a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m。

S3、浇筑胶结尾砂层7：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部101和盖层上表面B部102，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层7；胶结尾砂层7滤出的水进入滤井2中。

胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层7的厚度为1m，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块701；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜8，在聚乙烯薄膜8上设置分隔模板9，随后以分隔模板9为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块702，形成叠瓦状结构；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层7。

S4、安装滤水管网5：在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102的胶结尾砂层7面上分别设置滤水管网5。

滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、垂直于露天边坡走向，在胶结尾砂层面上平铺主管11，在主管两侧第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球13；

S4.2、在主管11两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管12；

S4.3、在滤水支管12两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球14，即得。

主管11是直径为90mm的硬质PVC管，滤水支管12是直径为60mm的硬质PVC管，滤水支管12的安装角度为：与主管11的夹角为70°，与胶结尾砂层面的夹角为30°；第一类型滤水小球13和第二类型滤水小球14的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102排放脱泥尾砂，形成脱泥尾砂层10，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井2中。

脱泥尾砂层的厚度为3m，脱泥尾矿砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部101，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部101的脱泥尾砂层10达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部102排脱泥尾矿砂。

S6、填充滤水井2：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将滤水井2分为滤水井A部201和滤水井B部202，滤水井A部201和盖层上表面A部101在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部102排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部201中滤出的水情况，当盖层上表面A部101脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部201依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部201一侧的上部非实心钢筋混凝土墙4和间壁；同理填充滤水井B部202。

脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

实施例5

S1、盖层1的设置。采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层1。

盖层的厚度通过以下步骤确定：根据测定的盖层岩石的粒度级配，计算出盖层在地下放矿时的松动层临界厚度和平移层临界厚度，根据实测盖层岩石的物理性质与水化性质，得到松动层临界厚度和平移层临界厚度的修正系数；采集目标矿山的岩石样本，按照相似性模拟试验的要求，根据上述计算出的松动层临界厚度和平移层临界厚度，制做相似模型进行实验室内的放矿试验，进一步修正上述松动层临界厚度与平移层临界厚度；测定目标矿山的岩石样本的摩擦系数与内摩擦角，按照实际矿体形态及未来开采后散体的实际形状与实际尺寸进行数值模拟，确定在不同采深，不同尾矿堆积厚度的情况下，盖层松动层与平移层的变化，在上述修正的松动层临界厚度与平移层临界厚度的基础上，做一定程度的上浮，做为最终盖层的厚度。

S2、构筑滤水井2：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井2为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙3和上部非实心钢筋混凝土墙4；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度。

上部非实心钢筋混凝土墙4中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井2的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。

滤水井的体积按照以下公式确定：V＝f(a+b+h)L*L/2，式中，V为滤水井体积，m³；f为备用系数；a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；L为滤水井长中轴线长度，m，h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m；滤水井的深度按照以下公式确定：d＝a+b+h，式中，a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m。

S3、浇筑胶结尾砂层7：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部101和盖层上表面B部102，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层7；胶结尾砂层7滤出的水进入滤井2中。

胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层7的厚度为0.7m，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块701；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜8，在聚乙烯薄膜8上设置分隔模板9，随后以分隔模板9为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块702，形成叠瓦状结构；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层7。

S4、安装滤水管网5：在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102的胶结尾砂层7面上分别设置滤水管网5。

滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、在胶结尾砂层面上平铺主管11，以滤水井为中心，向坡顶呈辐射状设置主管；在主管两侧第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球13；

S4.2、在主管11两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管12；

S4.3、在滤水支管12两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球14，即得。

主管11是直径为70mm的硬质PVC管，滤水支管12是直径为40mm的硬质PVC管，滤水支管12的安装角度为：与主管11的夹角为60°，与胶结尾砂层面的夹角为20°；第一类型滤水小球13和第二类型滤水小球14的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部101和盖层上表面B部102排放脱泥尾砂，形成脱泥尾砂层10，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井2中。

脱泥尾砂层的厚度为2m，脱泥尾矿砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部101，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部101的脱泥尾砂层10达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部102排脱泥尾矿砂。

S6、填充滤水井2：以滤水井2的长中轴线间壁6为中心，将滤水井2分为滤水井A部201和滤水井B部202，滤水井A部201和盖层上表面A部101在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部102排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部201中滤出的水情况，当盖层上表面A部101脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部201依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部201一侧的上部非实心钢筋混凝土墙4和间壁；同理填充滤水井B部202。

脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

Claims (9)

1.一种在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、盖层(1)的设置：采用崩落法作为露天转地下采矿方法的矿山，在露天矿的采坑坑底，堆积岩石覆盖层，并以沉降中心为最低点，按照13°～20°的坡度进行平整，作为地下崩落法采矿的盖层(1)；

S2、构筑滤水井(2)：以沉降中心为中心，在盖层上表面构筑滤水井，滤水井(2)为中间有间壁的田字形，四壁与间壁均为钢筋混凝土浇筑，其中四壁的钢筋混凝土墙分为下部实心钢筋混凝土墙(3)和上部非实心钢筋混凝土墙(4)；设置滤水井长度、下部钢筋混凝土墙的高度、胶结尾砂层厚度和脱泥尾砂层厚度，分别计算得到滤水井的体积和深度；

S3、浇筑胶结尾砂层(7)：以滤水井(2)的长中轴线间壁(6)为中心，将盖层上表面分为盖层上表面A部(101)和盖层上表面B部(102)，在脱泥尾矿砂中加入胶固粉，得到胶结尾砂，依次在盖层上表面A部(101)和盖层上表面B部(102)浇筑胶结尾砂，形成胶结尾砂层(7)；胶结尾砂层(7)滤出的水进入滤井(2)中；

S4、安装滤水管网(5)：在盖层上表面A部(101)和盖层上表面B部(102)的胶结尾砂层(7)面上分别设置滤水管网(5)；

S5、排放脱泥尾矿砂：依次在盖层上表面A部(101)和盖层上表面B部(102)排放脱泥尾矿砂，形成脱泥尾砂层(10)，脱泥尾砂层滤出的水进入滤井(2)中；

S6、填充滤水井(2)：以滤水井(2)的长中轴线间壁(6)为中心，将滤水井(2)分为滤水井A部(201)和滤水井B部(202)，滤水井A部(201)和盖层上表面A部(101)在长中轴线的同一侧；在盖层上表面B部(102)排放脱泥尾矿砂时，观察滤水井A部(201)中滤出的水情况，当盖层上表面A部(101)脱泥尾矿砂不出水时，在滤水井A部(201)依次用脱泥尾砂和胶结尾砂填充，随后用钢筋混凝土浇筑滤水井A部(201)一侧的上部非实心钢筋混凝土墙(4)和间壁；同理填充滤水井B部(202)；

S7、重复步骤S3～S6直至完成，即填充完露天坑或地下矿采完闭矿。

2.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S1中，盖层的厚度通过以下步骤确定：根据测定的盖层岩石的粒度级配，计算出盖层在地下放矿时的松动层临界厚度和平移层临界厚度，根据实测盖层岩石的物理性质与水化性质，得到松动层临界厚度和平移层临界厚度的修正系数；采集目标矿山的岩石样本，按照相似性模拟试验的要求，根据上述计算出的松动层临界厚度和平移层临界厚度，制做相似模型进行实验室内的放矿试验，进一步修正上述松动层临界厚度与平移层临界厚度；测定目标矿山的岩石样本的摩擦系数与内摩擦角，按照实际矿体形态及未来开采后散体的实际形状与实际尺寸进行数值模拟，确定在不同采深，不同尾矿堆积厚度的情况下，盖层松动层与平移层的变化，在上述修正的松动层临界厚度与平移层临界厚度的基础上，进行上浮，做为最终盖层的厚度。

3.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S2中，上部非实心钢筋混凝土墙(4)中设有滤水管，滤水管在靠近脱泥尾砂层一侧设有滤网球；滤水井(2)的底部做防渗处理，滤井中的水抽排至露天坑外。

4.根据权利要求3所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S2中，滤水井的体积按照以下公式确定：V＝f(a+b+h)L*L/2，式中，V为滤水井体积，m³；f为备用系数；a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；L为滤水井长中轴线长度，m，h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m；滤水井的深度按照以下公式确定：d＝a+b+h，式中，

a为胶结尾砂层厚度，m；b为脱泥尾砂层厚度，m；h为下部实心钢筋混凝土墙的高度，m。

5.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S3中，胶固粉与脱泥尾矿砂的体积比为1:10，胶结尾砂层的厚度为0.5m～1m，终凝强度为3～4MPa；在盖层上表面A部(101)和盖层上表面B部(102)浇筑胶结尾砂的具体浇筑步骤为：

S3.1、在接近滤水井中心的盖层上表面处开始设置第一排L型模板，浇筑胶结尾砂，形成第一排楔形体，随后再将第一排楔形体分隔成第一排单元块(701)；

S3.2、第一排单元块养护5日后，在其上表面铺设聚乙烯薄膜(8)，在聚乙烯薄膜(8)上设置分隔模板(9)，随后以分隔模板(9)为底边设置第二排L型模板并进行浇筑、分隔，得到第二排单元块(702)，形成叠瓦状结构；

S3.3、重复步骤S3.2，由滤井中心逐排向坡顶扩展，直至得到胶结尾砂层(7)。

6.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S4中，滤水管网的具体安装步骤为：

S4.1、在胶结尾砂层面上平铺主管(11)，在主管两侧第一类型孔，第一类型孔中固定第一类型滤水小球(13)；

S4.2、在主管(11)两侧开第二类型孔，第二类型孔中固定滤水支管(12)；

S4.3、在滤水支管(12)两侧开第三类型孔，第三类型孔中固定第二类型滤水小球(14)，即得。

7.根据权利要求6所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S4中，主管(11)是直径为70mm～90mm的硬质PVC管，滤水支管(12)是直径为40mm～60mm的硬质PVC管，滤水支管(12)的安装角度为：与主管(11)的夹角为50°～70°，与胶结尾砂层面的夹角为10°～30°；第一类型滤水小球(13)和第二类型滤水小球(14)的球上开设直径为6mm的小孔，球外用18目的双层尼龙纱包裹。

8.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S5中，脱泥尾砂层的厚度为1m～3m，脱泥尾砂排放的具体步骤为：先在盖层上表面A部(101)，每隔20米设立一个高度标杆，从滤井向露天坑的坡顶处，用上游式尾矿筑坝法排放脱泥尾矿砂，待盖层上表面A部(101)的脱泥尾砂层(10)达到设定高度后，再以同样方法在盖层上表面B部(102)排脱泥尾矿砂。

9.根据权利要求1所述的在活动沉降的露天坑底排放尾矿砂的方法，其特征在于：所述步骤S6中，脱泥尾矿砂的填充厚度与脱泥尾砂层的厚度一致，胶结尾砂的填充厚度与胶结尾砂层一致。