CN108374384B - 一种零排放尾矿库系统及实施方法 - Google Patents

一种零排放尾矿库系统及实施方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种零排放尾矿库系统及实施方法，属于尾矿库环保领域，以解决湿排尾矿库中雨水不易排出，无法实现完全的清污分流问题。一种零排放尾矿库系统，在尾矿堆积体的下游设有尾矿坝，本系统包括截渗坝、截洪坝、截洪道、排水井，在尾矿坝的下方设有截渗坝，在尾矿堆积体的上游设有截洪坝，在截渗坝和截洪坝之间及尾矿堆积体和尾矿坝的两侧设有截洪道，在截洪坝和尾矿坝的下游均设有排水井。本发明采用防渗技术在库区形成完整的防渗层，保证库区污水在截渗坝位置收集选厂再利用，不污染地下水，库外洪水经截洪坝及坡面汇流截洪道截洪后排走，实现完全的清污分流，库内降雨储存在尾矿库内，然后利用尾矿库内调节系统实现污水零排放。

Description

一种零排放尾矿库系统及实施方法
技术领域
本发明属于尾矿库环保领域，具体涉及一种零排放尾矿库系统及实施方法。
背景技术
尾矿库对水的污染是个大问题，我国现有尾矿库设计中实现了清污分流，但未曾实现零排放，有些降雨经过尾矿库内后再由排洪系统排出库外，在此过程中水流也携带了一些污染物到达库外，造成环境污染。
目前干排尾矿库可以在防渗良好的情况下做到污水零排放，但在湿排尾矿库中进入库内的雨水较多，在由库内排洪系统排至库外时，也会造成部分污染，无法实现完全的清污分流。
发明内容
本发明的目的是提供一种零排放尾矿库系统，以解决湿排尾矿库中雨水不易排出，无法实现完全的清污分流问题。
本发明的另一个目的是提供一种尾矿库零排放实施方法。
本发明所采取的技术解决方案为：一种零排放尾矿库系统，在尾矿堆积体的下游设有尾矿坝，本系统包括截渗坝、截洪坝、截洪道、排水井，在尾矿坝的下方设有截渗坝，在尾矿堆积体的上游设有截洪坝，在截渗坝和截洪坝之间及尾矿堆积体和尾矿坝的两侧设有截洪道，在截洪坝和尾矿坝的下游均设有排水井，截洪坝的下游的为第一排水井，尾矿坝的下游的为第二排水井。
进一步地，在尾矿堆积体和尾矿坝的底部设有排水管。
进一步地，在截渗坝的下游设有消力池，消力池与截洪道相通。
进一步地，在截洪坝的上游设有排洪隧洞。
进一步地，在尾矿坝进出口位置设置有检修闸门。
进一步地，在截渗坝顶部设置溢洪道。
一种零排放尾矿库的实施方法，包括如下步骤：
第一步、采用勘察手段查明某尾矿库基岩渗透系数，采用天然基岩防渗；
第二步、修建截洪坝和截渗坝，截洪坝和截渗坝位置修建垂直截渗体，垂直截渗到基岩位置，库区形成完整防渗层；
第三步、确定截洪坝高度及截洪道汇流泄流能力，保证尾矿库外的水不进入库内，清污分流；
第四步、根据一次洪水总量确定截渗库内洪水水位高度，设置截渗库内第二排水井进水高度，当降雨量超过库面调洪库容时，由库内第一排水井排至截渗库内，经截渗库内沉淀后可打回选厂回收利用。
本发明采用防渗技术在库区形成完整的防渗层，保证库区污水在截渗坝位置收集选厂再利用，不污染地下水，库外洪水经截洪坝及坡面汇流截洪道截洪后排走，实现完全的清污分流，库内降雨储存在尾矿库内，然后利用尾矿库内调节系统实现污水零排放；尾矿库污水零排放实现表明了尾矿库设计也可以做到零污染。具有显著的经济效益、环保效益和社会效益。
本发明特点如下：
1.采用勘察手段确定基岩渗透系数及其完整性，当渗透系数小于1× 10-7cm/s时，库区可利用基岩进行水平防渗，对不完整基岩可进行灌浆处理；采用垂直截渗体垂直截渗加基岩水平防渗，形成完整的尾矿库防渗结构；
2.库区两侧坡面汇流由槽栅式坡面汇流截洪道截走排至消力池，沟谷汇流由截洪坝截住，由排洪隧洞排至消力池，实现清污分流的同时使库区降水只存在库面范围内的降水，减少被污染水量；
3.库内水主要来源只有库面降水及尾矿水，库区可留出一定高度（根据尾矿库库面流域内所需储存的一次洪水总量确定）的库面调蓄库容收集库内洪水，保证库面降水可在尾矿库内储存，库内水经井管系统排至截渗库区A（截渗库库容大小由设计标准下的一次洪水总量和尾矿水量经过计算决定），该设计中可根据排水井控制水流方向，当库内水达到一定水位时，才能由井管系统排至截渗库，而截渗库内水可打回选厂利用，同时截渗库和尾矿库内水量也可慢慢蒸发，截渗库和库面两部分水域增大了蒸发面积，增大了蒸发量。由此过程实现设计标准下污水完全不外排。
4.该尾矿库防渗结构保证库外水无法进入库区，库内水不外渗，库内水经收集后打回尾矿库慢慢蒸发或打回选厂循环使用。截渗库与库面调蓄库容的大小确保能够满足一次设计标准下的降雨量，降雨完全不外排，留在库区蒸发或排至截渗库打回选厂利用，由此调节实现库内水量平衡；
5.该尾矿库防渗结构绿色环保，减少土工膜使用量的同时实现了清污分流，同时通过截渗库容和库面调蓄库容的相互调节实现尾矿库零排放，完全解决了尾矿库的污染问题。
附图说明
图1为一种零排放尾矿库系统的结构示意图；
图2为一种零排放尾矿库系统的平面布置图。
图中：1-尾矿坝；2-截渗坝；3-截洪坝；4-第一垂直截渗体；5-不透水基岩层；6-第二垂直截渗体；7-排洪隧洞；8-尾矿堆积体；9-排水管；11-截洪道；12-消力池；13-溢洪道；14-检修闸门；101-第一排水井；102-第二排水井；截渗库区A；库内水区域B；库外洪水区C；调蓄高度H；截渗库内洪水水位高度h。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
一种零排放尾矿库系统，包括截渗坝2、截洪坝3、截洪道11、排水井，在尾矿堆积体8的下游设有尾矿坝1，尾矿坝1的下方设有截渗坝2，在尾矿堆积体8的上游设有截洪坝3，在截渗坝2和截洪坝3之间及尾矿堆积体8和尾矿坝1的两侧设有截洪道11，在截洪坝3和尾矿坝1的下游均设有排水井，截洪坝3的下游的为第一排水井101，尾矿坝1的下游的为第二排水井102。在尾矿堆积体8和尾矿坝1的底部设有排水管9，第一排水井101通过排水管9将库内水区域B中的库内水排至截渗库区A，大于校核标准的洪水最终通过第二排水井102排至库外。
在截渗坝2的下游设有消力池12，消力池12与截洪道11相通。在截洪坝3的上游设有排洪隧洞7。
在尾矿坝1进出口位置设置有检修闸门14，保证检修方便，与此同时截渗库内排水井底部可连通排水管至库外，遇特殊情况时，将水直接排出截渗库外。
也可采用在截渗坝2顶部设置溢洪道13，用于排出特殊情况下的特大洪水。
在尾矿堆积体8的上游位置设有第二垂直截渗体6，在尾矿坝1的下游设有第一垂直截渗体4，在尾矿堆积体8和尾矿坝1的底部设有不透水基岩层5，第一垂直截渗体4和第二垂直截渗体6的底部与不透水基岩层5连接。坝体下游及库尾截洪坝都采用垂直截渗体垂直截渗，与不透水基岩层5形成完整防渗层，防止库内水外排、库外水进入库区造成水污染，库区形成完整防渗层，实现库区尾矿水不外渗。库外洪水区C中库外洪水的采用沟谷汇流公式计算截洪库所需库容及排洪隧洞所需泄流能力，库内降水采用平均降雨深度及流域面积确定。
假设设计标准计算结果为V1，则需保证库面调蓄库容V2大于V1，由此保证库内降雨可暂时储存在尾矿库内，可不排除库外，由所需库面调蓄库容V2确定调蓄高度H，由此确定第一排水井进水高程也为H，当V1>V2时，多余水量可由第一排水井排至截渗库内，截渗库内洪水水位高度h由校核一次洪水总量V3确定，保证截渗库库容V4加V2总量大于V3，每当库面调洪库容达到最大值时，多余水量由第一排水井排至截渗库可打回选厂使用，假设某一段时间内选厂污水利用量为V5，则由尾矿库零排放调节系统实现蒸发量E+V5+V2+V4>该段时间内的洪水总量+尾矿水量。
实施例1
第一步：采用勘察手段查明某尾矿库基岩渗透系数小于1× 10-7cm/s，采用天然基岩防渗，对有裂隙的位置进行灌浆处理，保证基岩防渗的完整性；
第二步：修建截洪坝3和截渗坝2，截洪坝和截渗坝位置修建垂直截渗体，垂直截渗到基岩位置，库区形成完整防渗层；
第三步：根据库外一次洪水总量，确定截洪坝高度及槽栅式坡面汇流泄流能力，保证库外水不进入库内，尾矿库内洪水只有库面区域降水，周围坡面汇流由坡面汇流截洪到截走，沟谷汇流由拦洪坝截住，实现清污分流；
第四步：根据平均24h降雨量，算出一次洪水库面降雨量为1 .4× 104m3，则需要留出的库面调洪库容为1 .4× 104m3÷ 0.8=1 .75× 104m3 ；即可根据库面面积算出调蓄高度H为1 .8m ,由此将排水井进水口高程定为超出最小澄清水面以上1 .8m，实际留出库面调蓄高度为1 .8m÷ 0.8=2.25m；
第五步：根据一次洪水总量确定截渗库内洪水水位高度h，截渗库面积为3600m2，可确定截渗库最高水位高度为8 .0m，截渗坝高度为水位高度加上安全超高，由此可设置截渗库内排水井进水高度，排水井底部设置出水口可排水至截渗坝外，用于防止尾矿库发生校核标准以上的特大洪水的排洪，排水井在尾矿坝位置排水管出口设置一个闸门，以便于检修排洪系统；
第六步：截渗库内水量可打回选厂利用，因库内洪水只有库区面积降雨 ,故降雨量较小，在截渗库和库面调蓄库容都能储存这一水量，而这一水量可在一定生产时间内被利用掉，不会造成库内洪水储量过多，与此同时截渗库库面与尾矿库内水面都会有蒸发这一消耗过程，由此实现设计标准下的尾矿库内循环，污水零排放。

Claims (2)

1.一种零排放尾矿库系统，在尾矿堆积体的下游设有尾矿坝，其特征在于：包括截渗坝(2)、截洪坝(3)、截洪道(11)、排水井，在尾矿坝(1)的下方设有截渗坝(2)，在尾矿堆积体(8)的上游设有截洪坝(3)，在截渗坝(2)和截洪坝(3)之间及尾矿堆积体(8)和尾矿坝(1)的两侧设有截洪道(11)，在截洪坝(3)和尾矿坝(1)的下游均设有排水井，截洪坝下游设置的为第一排水井，尾矿坝下游设置的为第二排水井；在尾矿堆积体(8)和尾矿坝(1)的底部设有排水管(9)；第一排水井(101)通过排水管(9)将库内水区域B中的库内水排至截渗库区A，大于校核标准的洪水最终通过第二排水井(102)排至库外；
在尾矿堆积体(8)的上游位置设有第二垂直截渗体(6)，在尾矿坝(1)的下游设有第一垂直截渗体(4)，在尾矿堆积体(8)和尾矿坝(1)的底部设有不透水基岩层(5)，第一垂直截渗体(4)和第二垂直截渗体(6)的底部与不透水基岩层(5)连接；与不透水基岩层(5)形成完整防渗层，防止库内水外排、库外水进入库区造成水污染，库区形成完整防渗层，实现库区尾矿水不外渗；
在截渗坝(2)的下游设有消力池(12)，消力池(12)与截洪道(11)相通；在截洪坝(3)的上游设有排洪隧洞(7)；在尾矿坝(1)进出口位置设置有检修闸门(14)；在截渗坝(2)顶部设置溢洪道(13)，
库外洪水区C中库外洪水的采用沟谷汇流公式计算截洪库所需库容及排洪隧洞所需泄流能力，库内降水采用平均降雨深度及流域面积确定，
假设设计标准计算结果为V1，则需保证库面调蓄库容V2大于V1，由此保证库内降
雨暂时储存在尾矿库内，不排出库外，由所需库面调蓄库容V2确定调蓄高度H，由此确定第一排水井进水高程为H，当V1>V2时，多余水量由第一排水井排至截渗库内，截渗库内洪水水位高度h由校核一次洪水总量V3确定，保证截渗库库容V4加V2总量大于V3，
截渗库内设置有第二排水井，第二排水井底部设置出水口可排水至截渗坝外。
2.一种如权利要求1所述的零排放尾矿库系统的实施方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步、采用勘察手段查明某尾矿库基岩渗透系数，采用天然基岩防渗；
第二步、修建截洪坝和截渗坝，截洪坝和截渗坝位置分别修建垂直截渗体，垂直截渗到基岩位置，库区形成完整防渗层；
第三步、确定截洪坝高度及截洪道汇流泄流能力，保证尾矿库外的水不进入库内，清污分流；
第四步、当降雨量超过库面调洪库容时，由库内第一排水井排至截渗库内；根据一次洪水总量确定截渗库内洪水水位高度，设置截渗库内第二排水井进水高度，第二排水井底部设置出水口可排水至截渗坝外，截渗库内水量沉淀后可打回选矿厂回收利用。
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