尾礦干堆加固技術(shù) 在鉛硐山礦擴(kuò)容改造中的應(yīng)用

1516 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司

2023-02-14 10:57:16

1、概況

陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司木桐溝尾礦庫93年由西安有色冶金設(shè)計研究院設(shè)計，97年投入使用，尾礦庫采用兩壩方案：上游法充填筑壩方式。初期壩為土石混合壩，距溝口320米，在初期壩上游約530米處設(shè)置攔洪壩。設(shè)計庫容260萬立方。服務(wù)年限17年，堆積標(biāo)高1230米，總壩高85米。

截止07年底，尾礦壩已堆積到壩頂標(biāo)高1215米，壩長168米，上下游堆積壩間長度約200米，采用初期壩上游和攔洪壩下游輪換的排礦方式，由于沉積灘受上、下游雙向堆積影響，實(shí)測干灘長度約為50～70米。

雖然兩壩方式的尾礦庫現(xiàn)狀未發(fā)現(xiàn)異常，管理狀況良好，但分析發(fā)現(xiàn)以下問題已嚴(yán)重影響到兩壩方式尾礦庫的繼續(xù)使用和安全加高。一是尾礦庫內(nèi)工藝條件惡化;二是上游不透水壩不利于穩(wěn)定;三是尾礦庫存在地震液化的危險。

2008年木桶溝尾礦庫實(shí)施了度汛措施方案，向上游延伸了排洪系統(tǒng)，調(diào)整了放礦了方式，改善了干灘長度、澄清距離等安全運(yùn)行條件。隨著堆積壩的不斷加高，基本達(dá)到了原設(shè)計的高度和容量。解決好現(xiàn)有尾礦庫的安全運(yùn)行管理和解決礦山持續(xù)生產(chǎn)的尾礦堆放問題，是企業(yè)面臨的頭等大事。經(jīng)多方案分析論證，提出了尾礦干堆加固方案，既對原尾礦堆積壩起到加固作用，又解決了庫容問題。

2、擴(kuò)容方案的選擇

在礦山周圍可供選擇的尾礦壩址有木桶溝、扇壇溝和張坡溝。扇壇溝庫容難以滿足設(shè)計要求，不予考慮。木桐溝庫址有如下特點(diǎn)： 1)主溝縱坡降較小(J=10.1%)，有效庫容大，不但初期壩低，而且為后期發(fā)展留有較大余地;2)距選廠較近，尾礦漿自始自終自流輸送;3)不足之處，匯水面積較大(F=6.9KM2)，排洪設(shè)施投資高。張坡溝庫容較大，存在問題是下游為耕地，有近30戶住戶。

結(jié)合木桐溝尾礦庫的運(yùn)行現(xiàn)狀、地形特點(diǎn)及礦山服務(wù)年限的要求及張坡溝庫址，擬提出三個可行性方案，現(xiàn)比較如下：

通過分析比較，尾礦干堆加固筑壩法在解決庫容的前提下能有效增強(qiáng)堆積壩體的整體穩(wěn)定性，提高尾礦庫的安全度，減少了尾礦庫占地面積和環(huán)境污染，雖然在后期運(yùn)行中費(fèi)用偏高，在尾礦庫安全要求越來越嚴(yán)的情況下，推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝是發(fā)展趨勢。

3 尾礦干堆加固技術(shù)的可靠性分析

3.1濾水壩穩(wěn)定性分析

濾水壩采用碾壓堆石壩型，上游坡比1:1.6，下游平均坡比為1:1.87，經(jīng)分析計算，濾水壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.20，木桶溝尾礦庫新增濾水壩考慮地震荷載后壩體抗滑最小安全系數(shù)為1.226，滿足規(guī)范要求。

3.2 加固后壩體的滲流及穩(wěn)定性分析

3.2.1 尾礦壩體滲流分析: 木桶溝現(xiàn)有尾礦堆積壩體內(nèi)設(shè)置了8層水平排滲系統(tǒng)，壩體內(nèi)浸潤線埋深控制在7.0米以下，目前排滲系統(tǒng)良好。木桶溝尾礦庫實(shí)施加固后，全部采用壓濾后的干尾礦進(jìn)行壓坡堆填，其含水率較低，浸潤線埋深逐年加深。，堆積壩最終標(biāo)高1230.0米至排水井直線距離為850米，干灘長度較長，除用于調(diào)洪庫容外，最高庫水位低于最終壩頂5.0米，最小灘長300米，其運(yùn)行工況條件優(yōu)越，安全性好。

3.2.2 尾礦壩整體穩(wěn)定分析：

通過以上計算，壩體邊坡穩(wěn)定滿足抗滑穩(wěn)定要求。

4、尾礦干堆加固方案

在不改變原設(shè)計壩高即最終堆積壩頂高度不超過1230.0米前提下，通過改變現(xiàn)有尾礦筑壩方式，即由上游式尾礦筑壩法調(diào)整為尾礦干式堆筑法。在現(xiàn)初期壩下游設(shè)濾水壩，濾水壩以上用脫水后的干尾礦逐層碾壓堆積最終壩高，設(shè)計有效庫容268萬立方，服務(wù)年限11年。

4.1. 濾水壩及庫內(nèi)排滲設(shè)施。

在現(xiàn)尾礦庫初期壩下游180處新建一濾水壩，壩高經(jīng)比較確定為30米，壩軸線長118米，筑壩方量11萬立方，為碾壓堆石壩。為了不破壞周邊生態(tài)環(huán)境，筑壩材料選用礦山渣場的廢石。該廢渣強(qiáng)度高、級配好，是理想的筑壩材料。

為了確保庫內(nèi)滲水外排，主要排滲設(shè)施有：一是庫內(nèi)底部排滲管外延至濾水壩以外，管徑0.6米，采用整體式園涵;二是濾水壩與初期壩間庫底設(shè)排滲褥墊，采用砂礫料內(nèi)埋排滲盲管形式，排滲褥墊寬1.0米，厚1.0米，內(nèi)部埋?150PE排滲盲管3根;三是濾水壩與現(xiàn)有堆積壩外坡間壓坡體內(nèi)每10米布置一層?150軟式透水管排滲管網(wǎng)，水平間距8.0米，伸入壓坡體內(nèi)30米;四是現(xiàn)堆積壩馬道排水溝內(nèi)水平布置?150軟式排水管，將滲水沿截水溝排出壩外。

4.2.排洪系統(tǒng)

將現(xiàn)有排洪隧洞向下游延伸至濾水壩以外，延伸長度230米，隧洞凈斷面直徑3米，根據(jù)圍巖情況采用鋼筋砼整體支護(hù)。

4.3.尾礦脫水

我礦采用濃縮+過濾的脫水方法，工藝如圖所示;

選廠尾礦經(jīng)渣漿泵揚(yáng)送至旋流器，分級后的細(xì)粒尾礦自流進(jìn)尾礦庫內(nèi)，粗顆粒尾礦進(jìn)入Φ22米高效濃密池內(nèi)濃縮，后自流進(jìn)入陶瓷過濾機(jī)脫水。

設(shè)備使用情況及注意事項

4.3.1 我公司采用NT—22周邊傳動濃縮機(jī)，前期因操作不當(dāng)，經(jīng)常發(fā)生停機(jī)后無法正常起動。經(jīng)分析總結(jié)為：池內(nèi)放漿按照先適當(dāng)放水后放漿原則，停機(jī)前先行提起主耙，放出中心部分料漿，這樣，停機(jī)后能正常起動。

4.3.2 尾礦脫水選用四臺(三開一備)60平米陶瓷過濾機(jī)(工藝資料：尾礦量35萬噸/年，尾礦比重2.78，脫水前礦漿濃度21.78%，堆積干容重1.45t/m3,尾礦粒度-200目長82.07%)脫水效果與進(jìn)漿濃度及粒度有直接關(guān)系，進(jìn)濃濃度控制在50%以上時，脫水后尾礦含水率在13.1%以內(nèi)，滿足堆壩要求。

4.3.3 陶瓷片用硝酸清洗，在配酸過程中產(chǎn)生大量酸霧，污染車間環(huán)境，建議將配酸罐，密閉起來或放置于廠房外。

4.4 干尾礦輸送

干尾礦采用皮帶輸送，全長850米。

4.5 碾壓筑壩：

在對現(xiàn)有壩坡進(jìn)行加固實(shí)施前，應(yīng)對現(xiàn)有壩坡多年來已經(jīng)復(fù)墾種植的植被進(jìn)行徹底的清除，然后分區(qū)域采用干尾砂堆填筑壩(見下圖)。

碾壓筑壩

4.5.1一階段尾砂堆填：新增濾水壩建成后，為便于濾水壩與現(xiàn)有尾礦壩間匯流面積的雨水排泄，從原初期壩頂開始向?yàn)V水壩方向自上游堆積脫水后的尾砂，始終保持尾砂面坡向下游，坡度控制在1.0%。尾礦堆填采用推土機(jī)自下向上逐層攤鋪、碾壓，在現(xiàn)有堆積壩頂1228.0米下游壩面形成一平均約200米碾壓堆填體。堆填體平均外坡比1:3.5，每10米預(yù)留一級馬道，馬道寬5.0米，馬道間壩體外坡比1:3.

3.5.2 二階段尾砂堆填：自一階段尾礦壩已堆填的外邊緣開始采用推土機(jī)逐層攤鋪、碾壓至設(shè)計堆填壩頂標(biāo)高1230.0米，尾砂攤鋪碾壓長度300米，考慮庫內(nèi)防洪，自300米以后庫內(nèi)堆填坡度按1:3控制，堆填至現(xiàn)有灘面。尾礦碾壓時的含水量控制在最優(yōu)含水量的+3%和-2%之間。不符合要求應(yīng)晾干或?yàn)⑺?。壓?shí)度為0.93.

5、結(jié)論：

尾礦干堆加固技術(shù)在我礦的應(yīng)用，不但有效解決了庫容問題，同時對原堆積壩起到加固作用，提高了堆積壩的整體穩(wěn)定性，有利于環(huán)境保護(hù)和水資源利用，在同類型礦山具有推廣應(yīng)用價值。

聲明：

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我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)