CN113981992B - 一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，采用特制土工格栅、土工布作为池填法的围埝加上排水管网系统，使得细粒尾矿充填上土工格室骨架后，经排水设施有效排水固结，自然沉降，使整个坝体形成具有侧身限制和高尾砂密度的大刚度的结构体。本发明所述的堆筑细粒尾矿方法操作简单，大大减少了尾矿工人现场工程量，有效地降低了工程投资；有效地解决了人员无法进入细粒尾矿滩面且无法采用细粒尾矿堆筑围埝的难题。既促进了尾矿库的安全运行，又提高了筑坝效率，降低了尾矿库运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及尾尾矿库建造领域，尤其涉及一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法。
背景技术
据统计，截止到2020年，我国尾尾矿库数量共计6000余座，其中10％以上属细粒尾尾矿库，而且随着选矿技术的提高、矿石品位降低，许多有色金属矿种均采用了细粒矿物选矿技术，导致排放的尾矿呈现出细粒化发展趋势。细粒尾矿具有渗透性能差，持水力强，固结时间长，力学强度低的特点，且堆积过程中尾矿库区水位较高，给尾矿堆坝造成了困难。
细粒尾矿筑坝存在以下工程问题：1、细粒尾矿形成的干滩距离短、坡度缓；2、细粒尾矿的尾矿分级效果比粗粒尾矿差；3、细粒尾尾矿库的浸润线较高，不利于坝体稳定；4、在上游法筑坝中，一般从干滩表面取砂堆筑，但细粒尾矿筑坝干滩面湿软，人工取砂有一定危险性，因此坝前取砂受到限制，需要增加额外成本；5、因为颗粒较细，细粒坝的稳定性远远低于粗粒尾矿坝。
由于存在以上种种缺陷，细粒尾矿筑坝速度和高度受到限制。为了解决细粒尾矿筑坝问题，现有的筑坝技术有：一次性筑坝、中线法筑坝、旋流分级、尾矿非浆体排放、模袋法筑坝、加筋梯田筑坝、废石尾砂混合筑坝、新型排渗降水技术、絮凝剂改性等。其中，除了一次性筑坝、中线法筑坝、旋流分级实践运用较多外，其余方法尚处于试验验证或初步推广阶段，在工艺和技术上还有很多问题没有解决，而且成本高。
现有技术中的池填法的优点是适用与尾矿粒度细、坝轴线长，上升速度快且要求有较大调洪库容的情况；缺点是人工筑围埝的工作量大，尤其是对一些超细粒度的尾矿库，其滩面基本为泥滩状态，人员无法进入滩面，也无法有效地形成围埝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，包括以下步骤：
S1、在筑坝滩面上方设置一层土工席垫，作为筑坝区域；
S2、对所述筑坝区段进行划分，采用土工格栅和土工布在所述土工席垫上方围成围埝，形成一个以上方形池；并对所述方形池进行功能区分，包括晾晒区域、放矿区域和准备区域；
S3、在所述围埝的中心位置或所述围埝里侧边缘的底层设置溢流口，在所述溢流口处安装溢流管；
S4、向所述围埝中进行放矿，令矿中的粗粒在所述方形池中沉积，细粒随水流通过所述溢流管向尾矿库中排出，直至所述围埝中的矿填充至对应的所述围埝的埝顶时，停止放矿；
S5、直至本层子坝填充完毕后，在所述子坝上方的滩面设置一层土工席垫；
S6、重复步骤S2-S5，由所述方形池呈梯形向上搭建所述子坝，直至所述子坝达到作业的要求高度，完成尾矿库子坝的堆筑。
优选的，所述晾晒区域对放矿完毕后的尾矿进行晾晒，所述放矿区域对围埝搭设完毕后的方形池进行放矿，所述准备区域为在所述筑坝区域中搭建围埝和方形池；三种区域的方形池同时进行作业并相继交替作业。
优选的，所述围埝的高度、所述方形池的尺寸和所述子坝的高度根据筑坝的具体情况进行协调。
优选的，所述围埝通过细铁丝或塑料扎带进行紧固连接，并与周边的山体进行锚固连接。
优选的，步骤S4中的放矿方式为由坝前向尾矿库方向逐个进行排放填充，令坝体中的尾矿形成前粗后细的分层结构。
优选的，放矿管路包括放矿主管、放矿支管和溢流管；所述放矿主管的出口端与所述放矿支管的进口端相连通，所述放矿支管的出口端设置于所述围埝的上方靠近坝体外侧的位置，所述溢流管的出口端设置于所述放矿主管的进口端位置。
优选的，所述溢流管的顶口位置高于所述溢流口并低于所述围埝的埝顶。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，通过设置围埝、排水设施和水力充填放矿，能够简单有效地堆筑子坝，形成具有侧身限制和高尾砂密度的大刚度的结构体，促进坝体的稳定安全；本发明所述的堆筑细粒尾矿方法操作简单，大大减少了尾矿工人现场工程量，有效地降低了工程投资；有效地解决了人员无法进入细粒尾矿滩面且无法采用细粒尾矿堆筑围埝的难题。既促进了尾矿库的安全运行，又提高了筑坝效率，降低了尾矿库运行成本。
附图说明
图1是利用改进的池填法堆筑细粒尾矿的流程图；
图2是利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的实施结构平面布置图；
图3是利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的实时结构剖面图；
图4是利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的围埝结构图；
图中，1—尾矿库初期坝，2—围埝，3—放矿主管，4—放矿口阀门，5—放矿支管，6—闸阀，7—土工席垫，8—土工布，9—土工格栅。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，采用特制土工格栅、土工布作为池填法的围埝加上排水管网系统，使得细粒尾矿充填上土工格室骨架后，经排水设施有效排水固结，自然沉降，使整个坝体形成具有侧身限制和高尾砂密度的大刚度的结构体，如图1所示，包括以下步骤:
S1、在筑坝滩面上方设置一层土工席垫，作为筑坝区域；
S2、对所述筑坝区段进行划分，采用土工格栅和土工布在所述土工席垫上方围成围埝，形成一个以上方形池；并对所述方形池进行功能区分，包括晾晒区域、放矿区域和准备区域；
所述围埝通过细铁丝或塑料扎带进行紧固连接，并与周边的山体进行锚固连接，所述围埝的高度根据筑坝的实际情况设置具体高度，一般每层围埝的高度均设置为0.5-1m，宽度为不小于20m，长度为30-50m；所述晾晒区域对放矿完毕后的尾矿进行晾晒，所述放矿区域对围埝搭设完毕后的方形池进行放矿，所述准备区域为在所述筑坝区域中搭建围埝和方形池；三种区域的方形池同时进行作业并相继交替作业。
S3、在所述围埝的中心位置或所述围埝里侧边缘的底层设置溢流口，在所述溢流口处安装溢流管；所述溢流管的顶口位置高于所述溢流口并低于所述围埝的埝顶；
S4、向所述围埝中进行放矿，将矿浆通过方矿管路排至所述方形池中，令矿中的粗粒在所述方形池中沉积，细粒随水流通过所述溢流管向尾矿库中排出，直至所述围埝中的矿填充至对应的所述围埝的埝顶时，停止放矿；
放矿管路包括放矿主管3、放矿支管5和溢流管，并在每一个所述放矿管路的出口端设置控制阀门；所述放矿主管的出口端与所述放矿支管的进口端相连通，所述放矿支管的出口端设置于所述围埝的上方靠近坝体外侧的位置，所述溢流管的出口端设置于所述放矿主管的进口端位置；每一个所述方形池中的放矿方式为由坝前向尾矿库方向逐个进行排放填充，令粗粒尾砂集中沉降与所述坝前滩面处，而较细的尾砂根据尾砂颗粒的大小随尾矿水和渗透水，从所述坝体前方溢流至所述坝体后方，在所述坝体中形成前粗后细的尾矿分层结构。
S5、直至本层子坝填充完毕后，在所述子坝上方的滩面设置一层土工席垫，作为上层所述子坝的排渗席垫；
S6、重复步骤S2-S5，由所述方形池呈梯形向上搭建所述子坝，直至所述子坝达到作业的要求高度，完成尾矿库子坝的堆筑。
根据上述利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法进行筑坝的实施结构如图2和图3所示，在尾矿库初期坝1上方铺设土工席垫7，所谓第一层子坝的排渗席垫；在所述土工席垫7上方安装暗装围埝2，将所述围埝2进行区域划分，划分为不同尺寸的方形池，并在所述围埝2外侧铺设放矿管路，在所述土工席垫7上方，子坝外侧安装所述放矿主管3，并在所述放矿主管3中安装闸阀6，通过所述闸阀6控制放矿作业的开始和停止；所述放矿主管3侧面连通若干个所述放矿支管5，每一个所述放矿支管5均通过单独的放矿口阀门4与所述放矿主管3相连通，所述放矿支管均匀连通至所述围埝2埝顶的内侧位置，并位于靠近所述子坝的外侧位置，通过所述闸阀6和所述放矿口阀门4控制放矿的具体工作状态，从而完成第一层所述子坝的堆筑。上层的子坝呈梯形的结构向上方进行堆筑，上一层的所述排渗席垫为，在其下一层堆筑的所述子坝上方的滩面上铺设所述土工席垫7，通过同样的安装结构向上逐层堆筑所述子坝，直至所述子坝的高度达到作业的要求高度。
上述堆筑的子坝中所述围埝的结构如图4所示，将所述土工布8展平，并将所述土工布两侧固定于筑坝两侧的山体中，所述土工格栅9呈纵横交错的结构固定于所述土工布8上方，从而固定所述围埝2的结构。
上述每一层所述方形池下方的排水设置中的排渗席垫根据两层排水设施中的尾矿粒径、放矿浓度、尾矿排放量和子坝的上升速率进行设定；所述方形池的长宽、所述围埝的高度以及所述溢流口和所述溢流管的内径和数量，均根据尾矿粒径、放矿浓度、尾矿排放量和子坝的坝轴线和高度进行设定。
上述利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其工作原理为：通过每一层所述方形池下方铺设的排渗席垫和所述方形池中的溢流管，将所述矿浆中的尾矿水和渗透水排出所述方形池，排至所述尾矿库中，加快所述围埝中形成的所述方形池中尾矿的排水固结，而且可以避免由所述子坝的坝体外坡积水导致的滩体松软；通过所述方形池的功能划分，通过三种不同的放矿部分，同时进行相应的作业内容，并进行交替作业，从而确保尾矿库子坝堆筑的连续运行；通过从坝前向尾矿库的放矿方向，通过自然沉降形成有利于坝体能够的分层结构。相较于其他细粒尾矿筑坝方法，其运行成本较低，而且能够方便地布置围埝及排渗系统，降低坝内浸润线埋深，有助于提高尾矿坝的安全稳定。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明公开了一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，通过设置围埝、排水设施和水力充填放矿，能够简单有效地堆筑子坝，形成具有侧身限制和高尾砂密度的大刚度的结构体，促进坝体的稳定安全；本发明所述的堆筑细粒尾矿方法操作简单，大大减少了尾矿工人现场工程量，有效地降低了工程投资；有效地解决了人员无法进入细粒尾矿滩面且无法采用细粒尾矿堆筑围埝的难题。既促进了尾矿库的安全运行，又提高了筑坝效率，降低了尾矿库运行成本。
以上所述仅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本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在筑坝滩面上方设置一层土工席垫，作为筑坝区域；
S2、对所述筑坝区段进行划分，采用土工格栅和土工布在所述土工席垫上方围成围埝，形成一个以上方形池；并对所述方形池进行功能区分，包括晾晒区域、放矿区域和准备区域；
S3、在所述围埝的中心位置或所述围埝里侧边缘的底层设置溢流口，在所述溢流口处安装溢流管；
S4、向所述围埝中进行放矿，令矿中的粗粒尾矿在所述方形池中沉积，细粒尾矿随水流通过所述溢流管向尾矿库中排出，直至所述围埝中的矿填充至对应的所述围埝的埝顶时，停止放矿；
S5、直至本层子坝填充完毕后，在所述子坝上方的滩面设置一层土工席垫；
S6、重复步骤S2-S5，由所述方形池呈梯形向上搭建所述子坝，直至所述子坝达到作业的要求高度，完成尾矿库子坝的堆筑。
2.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，所述晾晒区域对放矿完毕后的尾矿进行晾晒，所述放矿区域对围埝搭设完毕后的方形池进行放矿，所述准备区域为在所述筑坝区域中搭建围埝和方形池；三种区域的方形池同时进行作业并相继交替作业。
3.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，所述围埝的高度、所述方形池的尺寸和所述子坝的高度根据筑坝的具体情况进行协调。
4.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，所述围埝通过细铁丝或塑料扎带进行紧固连接，并与周边的山体进行锚固连接。
5.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，步骤S4中的放矿方式为由坝前向尾矿库方向逐个进行排放填充，令坝体中的尾矿形成前粗后细的分层结构。
6.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，放矿管路包括放矿主管、放矿支管和溢流管；所述放矿主管的出口端与所述放矿支管的进口端相连通，所述放矿支管的出口端设置于所述围埝的上方靠近坝体外侧的位置，所述溢流管的出口端设置于所述放矿主管的进口端位置。
7.根据权利要求1所述的利用改进的池填法快速堆筑细粒尾矿的方法，其特征在于，所述溢流管的顶口位置高于所述溢流口并低于所述围埝的埝顶。
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