CN108331127A - 一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法，属于尾矿排渗设施淤堵清除技术领域。该装置包括箱体、隔水底板、排渗管、土工布反滤层、水力清淤管、清淤排水管、小型水流量计、清淤溶液盛器、抽水管和离心泵。箱体底部安装隔水底板，离心泵的吸入口连接抽水管，排出口连接水力清淤管；排渗管端部布设渗水孔，排渗管内部设有水力清淤管，水力清淤管入水一端与离心泵相连；清淤排水管的出水端布设小型水流量计；隔水底板下端布设清淤溶液盛器。该装置结构简单、使用简便，能够有效根据实际工况条件下尾矿库排渗设施的淤堵现象进行高效无损清淤。

Description

一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法

技术领域

本发明涉及尾矿排渗设施淤堵清除技术领域，特别是指一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法。

背景技术

尾矿库是金属和非金属矿山经过矿石的破碎与选别之后，用以贮存尾矿或其余工业废渣的场所。尾矿库是矿山安全生产的重要环节，也是该行业的重大危险源之一。近十几年来，由于我国矿山企业日益扩增的生产规模，尾矿排放量也随之大幅增加。国内许多矿山均采用加高尾矿坝、扩大库容的方法以延长尾矿库的服务年限，由此伴随而来的尾矿库安全问题也逐渐显露出来，其中一个重大的安全隐患就是排渗设施功能失效(如：淤堵)，导致坝体浸润线过高问题。尾矿坝内浸润线位置越高，坝体稳定性越差，地震液化的可能性越大，一旦尾矿库发生溃坝，后果不堪设想。

排渗设施是控制尾矿坝浸润线的有效手段，常见排渗设施有辐射井、虹吸井、排渗盲沟以及排渗管等，其核心思想就是在尾矿库及坝体内铺设排水通道将积水排除。实践证明，尾矿库排渗设施建成初期，导水性能良好，但由于排渗介质(尾矿)的特殊性，运行时间的延长，由于物理淤堵、化学淤堵及生物淤堵的形成，会致使排渗设施倒水能力下降，甚至导致排渗功能丧失。分析原因：一、近年来随着选矿设备与工艺的改进，(超)细颗粒尾砂含量占比逐渐增大，排渗设施在工作过程中由于(超)细颗粒穿过粗颗粒形成的孔隙进入反滤层以及反滤层经常处于非饱和渗流带、饱和与非饱和交替渗流带部位而发生淤堵的可能性增加；二、尾矿中含有较高含量的选矿药剂，相对于传统土石坝，选矿药剂的存在提高化学淤堵的可能。此外，尾矿中排至尾矿库前需进行浓密脱水处理，一方面降低尾矿库内水的排入量，另一方面浓密回水提高水资源的使用效率。但浓密过程常会使用一定量絮凝剂，絮凝剂的使用会增加(超)细颗粒带排渗系统的凝聚，使原本就含有选矿药剂的尾矿发生化学淤堵的可能性提高，进一步降低排水性能。三、尾矿中常含有一定含量的微生物(细菌)和活性矿物，微生物和化学组分的相互作用会加快活性矿物的氧化和反应产物的沉淀，形成生物(化学)淤堵，而且生物淤堵的形成，更难以清理。

目前国内对于有关排渗设施淤堵方面的研究十分匮乏，且还主要集中于水力工程中堤防减压井的优化与保护方面，对于尾矿库排渗设施淤堵的研究则是少之又少。国内在研究尾矿库排渗设施淤堵的相关工作中缺乏统一的专用标准及专业的研究手段。在国内矿山尾矿库排渗设施发生淤堵的案例逐渐增加的背景下，现有的几项研发专利仅局限于防止排渗设施产生淤堵。对于已经发生淤堵的尾矿库排渗设施，如何有效且无损地清除淤堵层，目前在装置与方法的研发上仍然处于空白阶段。因此尾矿库的排渗系统淤堵依旧是一个难以解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法，探索出可行有效的无损清淤材料及新型渗透结构的土工布反滤层等，最终能够应用于解决实际尾矿库排渗系统的淤堵问题。

该装置包括箱体、隔水底板、排渗管、土工布反滤层、水力清淤管、清淤排水管、小型水流量计、清淤溶液盛器、抽水管和离心泵，箱体底部安装隔水底板，离心泵的吸入口连接抽水管，离心泵的排出口连接水力清淤管；排渗管端部布设渗水孔，渗水孔包裹土工布，形成土工布反滤层，排渗管内部设有水力清淤管，水力清淤管入水一端与离心泵相连；排渗管侧面引出清淤排水管，清淤排水管的出水端布设小型水流量计；隔水底板下端布设清淤溶液盛器。

其中，箱体为长方形无盖箱体，采用有机玻璃材料制成。

渗水孔为圆形；清淤溶液盛器一侧设置与抽水管管径大小相同的圆孔；排渗管(土工布反滤层上端)及隔水底板均设置有与清淤排水管管径大小相同的圆孔。

排渗管上开设的圆孔用于外接清淤排水管；隔水底板上开设的圆孔用于将清淤排水管出水端引至箱体外；清淤溶液盛器一侧开设的圆孔用于连接抽水管。

清淤材料经水力清淤管输送。

箱体内隔水底板上方为尾砂沉积层。

采用该装置进行清淤的方法，具体如下：首先，清淤溶液盛器经抽水管与离心泵吸入口相连，清淤溶液盛器里的清淤材料通过水力清淤管泵送至排渗管内，实现清淤材料对渗水孔及土工布反滤层的水力冲洗；

然后，清淤排水管入水端外接在排渗管(土工布反滤层上端)上，使清淤材料在排渗管内保持一定水位，并与淤堵物质充分接触，溶解淤堵物质，实现淤堵层的疏通；

最后，溶解后的淤堵物质与清淤材料一起在水力作用下从清淤排水管排出至清淤溶液盛器内，实现清淤材料的循环利用，直至完成排渗设施的清淤工作。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

通过本发明可以实现排渗设施淤堵及清淤模拟，为揭示尾矿物理-化学-生物淤堵机理，探究清淤方法提供可靠的研究手段，可操作性强。通过本装置能探索出多种无损清淤材料以及新型渗透结构的土工布反滤层，能够应用于实际矿山尾矿库的排渗设施遇到的淤堵问题。

附图说明

图1为本发明的尾矿排渗设施淤堵清除装置结构示意图；

图2为本发明的排渗管结构示意图；

图3为本发明的排渗管截面图。

其中：1-箱体；2-隔水底板；3-排渗管；4-渗水孔；5-土工布反滤层；6-水力清淤管；7-清淤排水管；8-小型水流量计；9-清淤溶液盛器；10-抽水管；11-离心泵；12-清淤材料；13-尾砂沉积层。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种尾矿排渗设施淤堵清除装置与方法。

如图1所示，该装置包括箱体1、隔水底板2、排渗管3、土工布反滤层5、水力清淤管6、清淤排水管7、小型水流量计8、清淤溶液盛器9、抽水管10和离心泵11，箱体1底部安装隔水底板2，离心泵11的吸入口连接抽水管10，离心泵11的排出口连接水力清淤管6；如图2和图3所示，排渗管3端部布设渗水孔4，渗水孔4包裹土工布，形成土工布反滤层5，排渗管3内部设有水力清淤管6，水力清淤管6入水一端与离心泵11相连；排渗管3侧面引出清淤排水管7，清淤排水管7的出水端布设小型水流量计8；隔水底板2下端布设清淤溶液盛器9。

在装置构建时，隔水底板2布置在长方形的无盖箱体1的底部，将排渗管3竖直放置在隔水底板2上。排渗管3为圆形管道，管内设有水力清淤管6。排渗管3底端开设有圆形渗水孔4，外部严密包裹土工布反滤层5。在排渗管3上(土工布反滤层上端)开设与清淤排水管7管径相同的圆孔用以外接排水管入水端，出水端上则布设有小型水流量计8并通过隔水底板2上设置的圆孔引至箱体1外，圆孔孔径与管径大小相同。清淤溶液盛器9布置在隔水底板2下方，并通过抽水管10与离心泵11吸入口相连，离心泵11排出口连接水力清淤管6。

该装置用于排渗淤堵，使用时，安装好试验装置，检测密封性。之后，在箱体1内加入需要试验的尾砂，并向尾砂中持续供水(亦可为化学、生物缓冲剂)，以模拟尾矿不断排放及自然降水而形成尾矿内部水体持续渗透的状态。此时由于排渗管3的作用，清淤排水管7内一直有稳定的渗水排出，记录单位时间内排渗量，作为排渗系统初始排水能力的基础数据。当通过清淤排水管7出水端的小型水流量计8观察到渗水排量出现明显变小时，可认为排渗设施已发生淤堵。

清淤处理。将清淤溶液盛器9布置在隔水底板2下方，清淤溶液盛器9经抽水管10与离心泵11吸入口相连，清淤溶液盛器9里的清淤材料12通过水力清淤管6泵送至排渗管3内，实现清淤材料12对渗水孔4及土工布反滤层5的水力冲洗。清淤过程中，清淤材料12可始终保持在一定水位，保证其与淤堵物质可以充分接触，并溶解淤堵物质，实现淤堵层的疏通。溶解后的淤堵物质与清淤材料12一起在水力作用下从清淤排水管7排出至清淤溶液盛器9内，实现清淤材料12的循环利用。

清淤效果检验。清淤结束后，再次进行排渗试验，以此来确定清淤效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：包括箱体(1)、隔水底板(2)、排渗管(3)、土工布反滤层(5)、水力清淤管(6)、清淤排水管(7)、小型水流量计(8)、清淤溶液盛器(9)、抽水管(10)和离心泵(11)，箱体(1)底部安装隔水底板(2)，离心泵(11)的吸入口连接抽水管(10)，离心泵(11)的排出口连接水力清淤管(6)；排渗管(3)端部布设渗水孔(4)，渗水孔(4)包裹土工布，形成土工布反滤层(5)，排渗管(3)内部设有水力清淤管(6)，水力清淤管(6)入水一端与离心泵(11)相连；排渗管(3)侧面引出清淤排水管(7)，清淤排水管(7)的出水端布设小型水流量计(8)；隔水底板(2)下端布设清淤溶液盛器(9)。

2.根据权利要求1所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：所述箱体(1)为长方形无盖箱体，采用有机玻璃材料制成。

3.根据权利要求1所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：所述渗水孔(4)为圆形；清淤溶液盛器(9)一侧设置与抽水管(10)管径大小相同的圆孔；排渗管(3)及隔水底板(2)上均设置有与清淤排水管(7)管径大小相同的圆孔。

4.根据权利要求3所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：所述排渗管(3)上开设的圆孔用于外接清淤排水管(7)；所述隔水底板(2)上开设的圆孔用于将清淤排水管(7)出水端引至箱体(1)外；所述清淤溶液盛器(9)一侧开设的圆孔用于连接抽水管(10)。

5.根据权利要求1所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：所述清淤材料(12)经水力清淤管(6)输送。

6.根据权利要求1所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置，其特征在于：所述箱体(1)内隔水底板(2)上方为尾砂沉积层(13)。

7.采用权利要求1所述的尾矿排渗设施淤堵清除装置的方法，其特征在于：首先，清淤溶液盛器(9)经抽水管(10)与离心泵(11)吸入口相连，清淤溶液盛器(9)里的清淤材料(12)通过水力清淤管(6)泵送至排渗管(3)内，实现清淤材料(12)对渗水孔(4)及土工布反滤层(5)的水力冲洗；

然后，清淤排水管(7)入水端外接在排渗管(3)上，使清淤材料(12)在排渗管(3)内保持一定水位，并与淤堵物质充分接触，溶解淤堵物质，实现淤堵层的疏通；

最后，溶解后的淤堵物质与清淤材料(12)一起在水力作用下从清淤排水管(7)排出至清淤溶液盛器(9)内，实现清淤材料(12)的循环利用，直至完成排渗设施的清淤工作。