CN113718750A - 一种尾矿库负吸正吹排渗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种尾矿库负吸正吹排渗装置，涉及排渗装置技术领域，本发明提供的尾矿库负吸正吹排渗装置包括渗水管、上进水管、下进水管组、排气组件和排水管；渗水管具有气水作用腔，气水作用腔将渗水管分割成上管体和下管体；上进水管位于上管体内且下端与气水作用腔连通，下进水管组位于下管体内且上端与气水作用腔连通；排气组件伸入下进水管组以向下进水管组内排气；排水管伸入气水作用腔，用于排出气水作用腔以及下进水管组内的渗水。上述尾矿库负吸正吹排渗装置下部负压吸渗联合正压顶水，提高排渗效率，上部通过快速流体运动产生的负压带动渗水排出，施工方便，排渗深度受限小，有效避免抽真空负压技术引起的尾砂跑混、烧泵问题。

Description

一种尾矿库负吸正吹排渗装置

技术领域

本发明涉及排渗装置技术领域，尤其是涉及一种尾矿库负吸正吹排渗装置。

背景技术

细粒尾矿堆存的坝体渗水排出问题是尾矿处理技术遇到的难题之一，且广泛存在于我国铜矿、铅锌矿、氧化铝矿、磷矿等多领域。细粒尾矿，尤其是细粒尾矿堆存的尾矿坝往往由于渗水排出困难导致坝体浸润线偏高，影响坝体安全稳定性。

为排出细粒尾矿坝内的渗水，多种技术被引入到尾矿坝降水中，其中竖向排渗技术主要分为两类。一类为在管体内部底端设置深井潜水泵，潜水泵与排水管连接排出管内渗水，这类技术需要较大的成孔直径，管体全段设置梅花状布置的溢水孔，成本高、扰动大。且往往由于深井潜水泵易损，同时深竖井随排渗固结发生管道变形后潜水泵难以取出而形成废孔；第二类为密封管体，管内抽真空，利用负压排水，这一类技术虽然可以实现竖井排水，但技术要求密封管体，只在管体底部侧壁设置溢水孔，并且要保证密封的严谨性，一旦与外界气体联通，将无法排出渗水。同时该方式因真空负压度有限，竖井排渗深度亦受限。

这两类技术应用在细粒尾矿坝上，均难以达到深部排水目的，而尾矿坝的深部坝体作为上部坝体的基础，其含水量高，欠固结的状态将不利于坝体的安全稳定性，并且影响上部坝体的堆筑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾矿库负吸正吹排渗装置，排渗效率高，排渗深度受限小，施工方便，有效避免抽真空负压技术引起的尾砂跑混、烧泵问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种尾矿库负吸正吹排渗装置，包括渗水管、上进水管、下进水管组、排气组件和排水管；

所述渗水管具有气水作用腔，所述气水作用腔将所述渗水管分割成上管体和下管体；

所述上进水管位于所述上管体内且下端与所述气水作用腔连通，所述下进水管组位于所述下管体内且上端与所述气水作用腔连通；

所述排气组件伸入所述下进水管组以向所述下进水管组内排气；

所述排水管伸入所述气水作用腔，用于排出所述气水作用腔以及所述下进水管组内的渗水。

进一步地，所述上管体和所述下管体均包括排渗管以及包覆在所述排渗管外部的促渗排水网垫，所述促渗排水网垫包括由外至内依次设置的第一滤层、排水网垫和第二滤层。

进一步地，所述排水网垫的厚度为4-6mm。

进一步地，所述上进水管包括第一进水管以及设置于所述第一进水管内的第一逆止阀，所述第一逆止阀用于控制所述上管体内的渗水单向流入所述第一进水管。

进一步地，所述渗水管包括气水作用箱，所述上管体和所述下管体分别连接于所述气水作用箱的上下两端，所述气水作用箱形成所述气水作用腔。

进一步地，所述下进水管组包括第二进水管以及位于所述第二进水管内部的第三进水管；

所述第三进水管的一端伸入所述气水作用腔内所述排水管的下端，所述第三进水管的另一端与所述第二进水管的内部连通；

所述第二进水管的一端与所述气水作用箱密封连接，所述第二进水管的另一端设置有第二逆止阀，所述第二逆止阀用于控制所述下管体内的渗水单向流入所述第二进水管。

进一步地，所述第三进水管的底端设置有第三逆止阀，所述第三逆止阀用于控制所述第二进水管内的渗水单向流入所述第三进水管。

进一步地，所述排气组件包括气泵和气管，所述气管的一端与所述气泵连接，所述气管的另一端贯穿所述气水作用箱并伸入所述第二进水管与所述第三进水管之间。

进一步地，还包括管盖，所述管盖盖设于所述上管体的顶部。

进一步地，所述管盖和所述上管体之间还设置有延长管组，所述延长管组的两端分别与所述上管体和所述管盖可拆卸连接。

本发明提供的尾矿库负吸正吹排渗装置能产生如下有益效果：

首先渗水进入渗水管，充盈下进水管组后，排气组件通气，在正气压的作用下，下进水管组内的渗水经由排水管排出；当渗水管内水位高于上进水管时，渗水同时经由上进水管进入气水作用腔，在高速气流作用下，气水作用腔内形成负压，带动气水作用腔内渗水排出。停止通气后，下管体和下进水管组之间的渗水在内外压差的作用下，基于连通器原理流入下进水管组内，从而在下管体和下进水管组之间形成真空负压区，该区域负压会对周围尾砂表现出吸渗效果，加速尾砂内渗水流入渗水管内。

相对于现有技术来说，本发明提供的尾矿库负吸正吹排渗装置下部负压吸渗联合正压顶水，提高排渗效率，上部渗水管通过快速流体运动产生的负压带动渗水排出，排渗深度受限小，施工方便，管理成本低，有效避免抽真空负压技术引起的尾砂跑混、烧泵问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种尾矿库负吸正吹排渗装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种尾矿库负吸正吹排渗装置的结构示意图。

图标：1-渗水管；11-上管体；12-下管体；121-排渗管；122-促渗排水网垫；13-气水作用箱；2-上进水管；21-第一进水管；22-第一逆止阀；3-下进水管组；31-第二进水管；32-第三进水管；33-第二逆止阀；34-第三逆止阀；4-排气组件；41-气泵；42-气管；5-排水管；6-管盖；7-延长管组。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面的实施例在于提供一种尾矿库负吸正吹排渗装置，如图1所示，包括渗水管1、上进水管2、下进水管组3、排气组件4和排水管5；渗水管1具有气水作用腔，气水作用腔将渗水管1分割成上管体11和下管体12；上进水管2位于上管体11内且下端与气水作用腔连通，下进水管组3位于下管体12内且上端与气水作用腔连通；排气组件4伸入下进水管组3以向下进水管组3内排气；排水管5伸入气水作用腔，用于排出气水作用腔以及下进水管组3内的渗水。

本实施例提供的尾矿库负吸正吹排渗装置摆脱了传统对整个渗水管抽真空进行排水的方式，其采用正压给气，下管体12基于连通器原理形成负压吸渗并联合正压顶水，上管体11高速射流负压排水并复合排渗技术，具有排渗效率高、范围广、深度大、易续管等特点，使用便利，可实现连续排水以及深层排渗，加速细粒尾矿坝的排水固结，提高坝基承载力，提升细粒尾矿筑坝效率，并有利于坝体安全稳定性。

以下对渗水管1的结构进行具体说明：

渗水管1的形状可以为多种，例如渗水管1采用圆形管、方形管或三角形管，当然，渗水管1的形状并不限于以上三种，其还可以采用其他形状。

为保证较好的排渗效果，如图1所示，上管体11和下管体12均包括排渗管121以及包覆在排渗管121外部的促渗排水网垫122。在施工前，需根据周边尾矿粒度性质按照反滤准则选取反滤材料等效孔径大小，包裹在排渗管121外围。初期允许一部分细颗粒尾矿进入排渗管121随渗水排出，后期反滤材料与周边预留下的粗颗粒尾矿形成新的反滤体，防止反滤材料发生淤堵并能扩大粗颗粒尾矿渗流面积，加速排渗。

具体地，促渗排水网垫122包括由外至内依次设置的第一滤层、排水网垫和第二滤层。

其中，第一滤层和第二滤层可以采用土工织物，土工织物也可以通过白钢网或者尼龙网替代。

另外，排水网垫的厚度可以为4-6mm，上述厚度可以有效增加排渗管121附近尾砂的受渗面积，提升排渗效率。

具体地，排水网垫的厚度可以为4mm、5mm或6mm。

在一些实施例中，如图1所示，渗水管1还包括气水作用箱13，上管体11和下管体12分别连接于气水作用箱13的上下两端，气水作用箱13形成气水作用腔。

具体地，上进水管2与气水作用箱13的上端连接；下进水管组3与气水作用箱13的下端连接；排气组件4自上管体11内贯穿气水作用箱13后伸入下进水管组3；排水管5自上管体11内伸入气水作用箱13所形成的气水作用腔。上管体11、下管体12、上进水管2、下进水管组3、排气组件4以及排水管5分别与气水作用箱13焊接，当然也可以采用螺纹连接等连接方式。

以下对上进水管2的结构进行具体说明：

如图1所示，上进水管2包括第一进水管21以及设置于第一进水管21内的第一逆止阀22。当上管体11内水位高于第一进水管21时，渗水经由第一进水管21进入气水作用腔，第一逆止阀22的设置可避免第一进水管21中的渗水倒流回上管体11。

具体地，当渗水管1还包括气水作用箱13时，第一进水管21与气水作用箱13连接。

以下对上进水管2的结构进行具体说明：

如图1所示，下进水管组3包括第二进水管31以及位于第二进水管31内部的第三进水管32；第三进水管32的一端伸入气水作用腔内排水管5的下端，第三进水管32的另一端与第二进水管31的内部连通；第二进水管31的一端与气水作用箱13密封连接，第二进水管31的另一端设置有第二逆止阀33，第二逆止阀33用于控制下管体12内的渗水单向流入第二进水管31。

其中，排气组件4伸入第二进水管31与第三进水管32之间，当渗水管1内水位低于第一进水管21时，排气组件4向二者之间的空隙排气，受气压作用第二进水管31内的渗水被压进第三进水管32，经排水管5流出。在上述过程中，第二逆止阀33可避免第二进水管31中的渗水倒流回下管体12。

上述下进水管组3结构简单，在使用时可令下管体12内外形成压力差，从而使得水体不断吸渗至下管体12内部，实现渗水的快速外排。

具体地，第二进水管31的下端低于第三进水管32，保证渗水经过第二进水管31后再进入第三进水管32。

在上述实施例的基础上，为使得排渗效果更好，如图1所示，第三进水管32的底端设置有第三逆止阀34，第三逆止阀34可令第二进水管31内的渗水单向流入第三进水管32。

以下对排气组件4进行具体说明：

如图1所示，排气组件4包括气泵41和气管42，气泵41可为气管42持续供气，气管42的一端与气泵41连接，气管42的另一端经上管体11贯穿气水作用箱13并伸入第二进水管31与第三进水管32之间。

气泵41启动后，高速的气液两相流经第三进水管32流入排水管5，在两者交界处形成负压，负压带动气水作用腔内的渗水排出。

以下对尾矿库负吸正吹排渗装置的一种优选实施例进行具体说明：

如图2所示，上述尾矿库负吸正吹排渗装置还包括管盖6，管盖6盖设于上管体11的顶部，起到封堵排渗管121的目的。

在上述实施例的基础上，如图2所示，管盖6和上管体11之间还设置有延长管组7，延长管组7的两端分别与上管体11和管盖6可拆卸连接。在进行深层排水时，可通过延长管组7延长排渗装置的长度，实现尾矿库连续广角快速排渗，降低排渗成本。

延长管组7可以包括一根延长管，也可以包括两根、三根等多根延长管，具体个数可根据所需排渗深度进行调整。当延长管组7包括多根延长管时，多根延长管依次可拆卸连接，位于最下端的延长管与上管体可拆卸连接，位于最上端的延长管与管盖6可拆卸连接。多个延长管之间、延长管与上管体11之间以及延长管与管盖6之间可以采用多种连接方式，例如螺纹连接、卡接等。

综上所述，本发明提供的尾矿库负吸正吹排渗装置具有以下优点：

1、下管体12通过正压给气，停止通气后下管体12内外压差形成连通器，在下管体12内形成负压真空的区域，起到对周围尾砂吸渗的作用，加速尾砂内渗水流入排渗管内，提高排渗效率；

2、上管体11通过快速流体运动产生的负压带动渗水排出，施工方便，管理成本低，有效避免抽真空负压技术引起的尾砂跑混、烧泵等问题；

3、排水网垫的使用，有效增加尾砂受渗面积，提高排渗效率和影响范围；

4、一次下钻，后期多次续管，节约成本，保证竖向深层排水通道连续性；

5、负压排水，渗水管1可实现广角(0°-90°)布置，有效提高排渗范围，增加排渗技术灵活性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，包括渗水管(1)、上进水管(2)、下进水管组(3)、排气组件(4)和排水管(5)；

所述渗水管(1)具有气水作用腔，所述气水作用腔将所述渗水管(1)分割成上管体(11)和下管体(12)；

所述上进水管(2)位于所述上管体(11)内且下端与所述气水作用腔连通，所述下进水管组(3)位于所述下管体(12)内且上端与所述气水作用腔连通；

所述排气组件(4)伸入所述下进水管组(3)以向所述下进水管组(3)内排气；

所述排水管(5)伸入所述气水作用腔，用于排出所述气水作用腔以及所述下进水管组(3)内的渗水。

2.根据权利要求1所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述上管体(11)和所述下管体(12)均包括排渗管(121)以及包覆在所述排渗管(121)外部的促渗排水网垫(122)，所述促渗排水网垫(122)包括由外至内依次设置的第一滤层、排水网垫和第二滤层。

3.根据权利要求2所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述排水网垫的厚度为4-6mm。

4.根据权利要求1所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述上进水管(2)包括第一进水管(21)以及设置于所述第一进水管(21)内的第一逆止阀(22)，所述第一逆止阀(22)用于控制所述上管体(11)内的渗水单向流入所述第一进水管(21)。

5.根据权利要求1所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述渗水管(1)包括气水作用箱(13)，所述上管体(11)和所述下管体(12)分别连接于所述气水作用箱(13)的上下两端，所述气水作用箱(13)形成所述气水作用腔。

6.根据权利要求5所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述下进水管组(3)包括第二进水管(31)以及位于所述第二进水管(31)内部的第三进水管(32)；

所述第三进水管(32)的一端伸入所述气水作用腔内所述排水管(5)的下端，所述第三进水管(32)的另一端与所述第二进水管(31)的内部连通；

所述第二进水管(31)的一端与所述气水作用箱(13)密封连接，所述第二进水管(31)的另一端设置有第二逆止阀(33)，所述第二逆止阀(33)用于控制所述下管体(12)内的渗水单向流入所述第二进水管(31)。

7.根据权利要求6所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述第三进水管(32)的底端设置有第三逆止阀(34)，所述第三逆止阀(34)用于控制所述第二进水管(31)内的渗水单向流入所述第三进水管(32)。

8.根据权利要求6所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述排气组件(4)包括气泵(41)和气管(42)，所述气管(42)的一端与所述气泵(41)连接，所述气管(42)的另一端贯穿所述气水作用箱(13)并伸入所述第二进水管(31)与所述第三进水管(32)之间。

9.根据权利要求1所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，还包括管盖(6)，所述管盖(6)盖设于所述上管体(11)的顶部。

10.根据权利要求9所述的尾矿库负吸正吹排渗装置，其特征在于，所述管盖(6)和所述上管体(11)之间还设置有延长管组(7)，所述延长管组(7)的两端分别与所述上管体(11)和所述管盖(6)可拆卸连接。

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