專利名稱：一種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，涉及礦山尾礦庫擴(kuò)容領(lǐng)域，具體是指ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法。
背景技術(shù)：
從礦石中提取有效成分后剩余的大量礦石碎屑和粉末稱之為尾礦，尾礦的處置通常是將這些尾礦與大量的水混合制成很稀的尾礦泥漿， 而后用泵通過管道輸送到指定地點(diǎn)存放。為存放這些流態(tài)泥漿，通常需要筑壩(稱之為尾礦壩)以阻止泥漿外泄，形成尾礦庫。由于流態(tài)的泥漿會(huì)對(duì)壩體產(chǎn)生很大的水平作用力，且這種作用力隨壩高的増加成指數(shù)關(guān)系增長，因此尾礦壩的高度就會(huì)受到限制，即尾礦庫的容積會(huì)受到限制。當(dāng)尾礦庫內(nèi)存放的尾礦泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后就必須停止向尾礦庫內(nèi)繼續(xù)注入尾礦泥漿，否則將會(huì)導(dǎo)致溢壩或潰壩，從而給周圍帶來環(huán)境污染甚至是生命財(cái)產(chǎn)損失。為了保證礦石開采能夠繼續(xù)進(jìn)行，就需要建設(shè)新的尾礦庫。然而由于土地資源稀缺，尾礦庫占地面積大，因此新建尾礦庫投資巨大，且新建尾礦壩通常會(huì)遠(yuǎn)離礦石生產(chǎn)基地，從而大幅度提高了尾礦泥漿的輸送成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種能夠使已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫增加尾礦存儲(chǔ)量的方法，能夠節(jié)約土地資源和生產(chǎn)成本。其基本思想是將流態(tài)的尾礦泥漿轉(zhuǎn)變成固態(tài)的可以自立的尾礦土，從而大大減少尾礦庫內(nèi)尾礦對(duì)壩體的水平作用力，并提高其自身的承載能力，達(dá)到提高尾礦庫的容量的目的?；镜募夹g(shù)方案是對(duì)于新注入的尾礦泥漿，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓袒幚砘蚍瓡裉幚?，使之成為能夠自立的尾礦土體，將其堆筑在尾礦庫中已有的尾礦泥漿表面。對(duì)于尾礦庫中原有的尾礦泥漿，在其中設(shè)置豎向排水通道、在其上部設(shè)置水平排水通道，構(gòu)成ー連通的排水體系，在新增的尾礦土體的重力作用下，使該部分尾礦泥漿的水分通過排水體系排出，實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，使其從流態(tài)的泥漿轉(zhuǎn)化成為可以自立的堅(jiān)硬土體。這ー方面減弱了原有尾礦泥漿作用于原尾礦壩的水平作用力，另ー方面能夠承受上部新増加的尾礦土體產(chǎn)生的壓力。本發(fā)明提供的增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，首先將原有尾礦庫區(qū)域分為ー個(gè)以上的尾礦庫區(qū)域，然后對(duì)每ー個(gè)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)容，具體方法如下第一歩，在尾礦庫區(qū)域的尾礦泥漿表面鋪設(shè)ー層工作面。優(yōu)選的，在鋪設(shè)工作面之前，先在尾礦泥漿的表面鋪設(shè)ー層隔離層，然后在隔離層上鋪設(shè)工作面。第二步，在尾礦庫區(qū)域的尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在工作面上表面設(shè)置水平排水通道，所述的豎向排水通道與水平排水通道連通，最后匯集在抽水井處，并與抽水井連通；所述的抽水井外接抽水泵。第三步，在工作面上構(gòu)筑ー個(gè)以上的倉格，所述倉格的容積能存儲(chǔ)I 3天排放的尾礦泥衆(zhòng)。第四步，在尾礦庫區(qū)域的四周修筑模板，模板高度與倉格高度相同。第五歩，將后續(xù)注入的尾礦泥漿依次注滿倉格，沉積廣3天后通過泥漿抽取裝置將沉積后的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置。視天氣情況和對(duì)堆筑土體的強(qiáng)度要求決定對(duì)其采用固化處理或翻曬處理。對(duì)于采用固化處理的尾礦泥漿，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置中與固化劑混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土，而后通過輸送裝置將固化尾礦土輸送至攤鋪系統(tǒng)，所述的固化劑的添加量優(yōu)選為尾礦泥漿質(zhì)量百分比的3 30% ;對(duì)于采用翻曬處理的尾礦泥漿，不添加固化劑，直接通過輸送裝置將尾礦泥漿輸送至攤鋪系統(tǒng)。第六歩，對(duì)于采用固化處理的尾礦泥漿，采用攤鋪系統(tǒng)將固化尾礦土逐層澆注在模板內(nèi)；對(duì)于采用翻曬處理的尾礦泥漿，采用攤鋪系統(tǒng)將尾礦泥漿逐層澆注在模板內(nèi)后，逐層對(duì)其進(jìn)行翻曬至含水率降低到合適的含水率的尾礦土，稱為翻曬尾礦土，然后再進(jìn)行碾 壓，使其含水率和壓實(shí)度滿足現(xiàn)行筑壩規(guī)范的要求。第七步，返回第五步，直至填筑的尾礦土 (包括固化尾礦土和翻曬尾礦土)的高度達(dá)到倉格的高度。第八步，加高倉格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至達(dá)到最終的尾礦土的設(shè)計(jì)填筑高度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法通過促進(jìn)原有尾礦庫內(nèi)的原有尾礦泥漿排水固結(jié)，并且對(duì)后續(xù)注入的尾礦泥漿進(jìn)行固化或翻曬處理，一方面減小了原有尾礦泥漿對(duì)原尾礦壩的水平作用力，提高了原尾礦壩的安全穩(wěn)定性；另一方面，能夠大大増加尾礦庫的庫容，從而延長了尾礦庫的使用年限，避免了新建尾礦庫的投資和占地，節(jié)約了土地資源和生產(chǎn)成本。其施工裝置操作簡單、組合靈活、運(yùn)行快速，施工エ藝簡潔高效。


圖I為本發(fā)明提供的尾礦庫區(qū)域擴(kuò)容示意圖；圖2為本發(fā)明中采用的固化系統(tǒng)和攤鋪系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明中采用的泥漿抽取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中 A固化處理系統(tǒng)；B攤鋪系統(tǒng);M泥衆(zhòng)與固化劑拌合機(jī)械；a倉格；b固化尾礦土 ；c原有尾礦庫；d原尾礦壩；e原有尾礦泥衆(zhòng)；f水平排水通道；g豎向排水通道；h抽水井；1粗顆粒尾礦j隔離層；k模板；m工作面；n后續(xù)注入的尾礦泥漿；I泥漿抽取裝置；2雜物篩除裝置；3固化劑貯料裝置；4固化劑輸送裝置；5泥漿與固化劑混合裝置；6泥漿與固化劑攪拌與出料裝置；7輸送裝置；8攤鋪裝置；I電動(dòng)機(jī)；II轉(zhuǎn)動(dòng)軸JII輸送管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提供ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，根據(jù)實(shí)際情況(如原有尾礦泥漿e表面的密度和承載力、現(xiàn)有尾礦庫平面形狀、尾礦泥漿日排量等因素)，可以將原有尾礦庫c分成ー個(gè)以上的尾礦庫區(qū)域，對(duì)于每ー個(gè)尾礦庫區(qū)域，遞次進(jìn)行按下述方法進(jìn)行后續(xù)操作，實(shí)現(xiàn)增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量，具體步驟如下①先在原有尾礦泥漿e表面鋪設(shè)ー層工作面m，以滿足后續(xù)施工工作的需要，如圖I所示。其具體エ藝如下根據(jù)原有尾礦庫c中表面的尾礦泥漿的密度和承載カ大小，工作面m的鋪設(shè)エ藝可以分為以下兩種情況(I)對(duì)于原有尾礦庫c表面的原有尾礦泥漿e的密度較小、承載カ不能滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b的要求的區(qū)域，需在原有尾礦泥漿e表面鋪設(shè)ー層隔離層j，以防止后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b沉入到密度較小的原有尾礦 泥漿e中。該隔離層j可以是由竹、木、植物秸桿等編織的片材和/或土工布、塑料編織布等滿足強(qiáng)度要求的制品。而后采用與固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I相同的裝置將原有尾礦庫c內(nèi)已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加適當(dāng)?shù)墓袒瘎?，攪拌均勻后逐層攤鋪在隔離層j表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土 b層，待其硬化后，作為工作面m。該層固化尾礦土 b的強(qiáng)度(固化劑摻量)、厚度取決于原有尾礦泥漿e表面的承載能力和后續(xù)施工荷載的大小，分層攤鋪的厚度和時(shí)間取決于原有尾礦庫c表面的原有尾礦泥漿e的承載能力以及固化尾礦土 b的強(qiáng)度發(fā)展速率。(2)對(duì)于原有尾礦庫c中表面的原有尾礦泥漿e的密度較大、承載カ能夠滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b的要求的區(qū)域，可不鋪設(shè)隔離層j，直接采用與上述(I)相同的方法在其上鋪設(shè)工作面m，即將原有尾礦庫c內(nèi)已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加適當(dāng)?shù)墓袒瘎?，攪拌均勻后逐層攤鋪在原有尾礦泥漿e表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土 b層，待其硬化后，作為工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設(shè)置豎向排水通道g，該豎向排水通道g可以是塑料排水板(帯)、袋裝砂井等現(xiàn)有公知的方式；在工作面m上表面設(shè)置水平排水通道f，該水平排水通道f可以是塑料排水板(帯)、柔性排水管、砂墊層等現(xiàn)有公知的方式；在各尾礦庫區(qū)域設(shè)立一豎管作為抽水井h，抽水井h的位置以不影響后續(xù)施工的進(jìn)行并且盡量滿足排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為宜，抽水井h的材料可以采用滿足施工要求的任意材料，如鑄鐵、塑料、混凝土等，抽水井h的高度應(yīng)不低于倉格a的高度且能夠隨著倉格a高度的増加而增高；豎向排水通道g與水平排水通道f連通，最后統(tǒng)一匯集到抽水井h處，并與抽水井h連通，使原有尾礦泥漿e中的水，在上部新増加的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的重力作用下通過豎向排水通道g，流經(jīng)水平排水通道f匯集到抽水井h處，而后用抽水泵將其抽出。豎向排水通道g、水平排水通道f、抽水井h及整個(gè)排水系統(tǒng)可以按現(xiàn)有的公知方法設(shè)計(jì)施工。③在抽水井h周圍構(gòu)筑若干個(gè)倉格a，倉格a的平面大小與高度由尾礦泥漿η的日排量決定，平面形狀可以是任意形狀，每ー倉格a的容積以能存儲(chǔ)Γ3天后續(xù)注入的尾礦泥漿η為宜；倉格a的構(gòu)筑材料可以采用滿足強(qiáng)度要求的任意材料，如混凝土、固化尾礦土等。④在各尾礦庫區(qū)域四周修筑ー圈壩體作為模板k，模板k高度宜與倉格a高度相同，對(duì)于模板k，如果模板k是修筑在原有尾礦庫四周的，則模板k的外壁與工作面m的夾角以30°、0°為宜(由修筑模板k的材料的性質(zhì)決定)，內(nèi)壁與工作面m的夾角以90°為宜；如果模板k是修筑在尾礦庫區(qū)域之間的，則模板k與工作面m的夾角以90°為宜。模板k的構(gòu)筑材料可以采用滿足強(qiáng)度要求的任意材料，如混凝土、固化尾礦土等。⑤將后續(xù)注入的尾礦泥漿η依次注滿倉格a，后續(xù)注入的尾礦泥漿η擱置f 3天(擱置時(shí)間視泥漿顆粒的沉積速度而定)，待自由水排出成為適當(dāng)含水率的尾礦泥漿(在滿足泥漿抽取裝置對(duì)泥漿流動(dòng)度的要求的前提下含水率盡可能低)后，視天氣情況和對(duì)堆筑土體的強(qiáng)度要求決定對(duì)其進(jìn)行固化處理或翻曬處理，翻曬處理宜在氣溫高于0°c且光照充足時(shí)米用。若進(jìn)行固化處理，則由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將倉格a中經(jīng)過沉積的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，同時(shí)從固化劑貯料裝置3中通過固化劑輸送裝置4向泥漿與固化劑混合裝置5中輸送固化劑，適當(dāng)含水率的尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置5中與固化劑混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，而后通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送至攤鋪系統(tǒng)B。固化劑摻入量由固化尾礦土 b需要達(dá)到的性質(zhì)指標(biāo)決定，宜控制在質(zhì)量百分比為適當(dāng)含水率的尾礦泥漿的:Γ30%。若進(jìn)行翻曬處理，則由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將倉格a中經(jīng)過沉積 的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，不添加固化劑，直接通過輸送裝置7將適當(dāng)含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統(tǒng)B。⑥對(duì)于經(jīng)過固化處理的固化尾礦土 b，采用攤鋪系統(tǒng)B將其按一定時(shí)間間隔、一定的厚度逐層澆注在所述的模板k內(nèi)；對(duì)于未經(jīng)固化處理的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿，采用攤鋪系統(tǒng)B將其按一定時(shí)間間隔、一定的厚度逐層澆注在模板k內(nèi)后，采用現(xiàn)有公知的翻曬方法對(duì)其進(jìn)行翻曬，待其含水率繼續(xù)降低到一定程度(滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)筑壩土體的含水率要求)后，得到翻曬尾礦土，采用現(xiàn)有公知的方法對(duì)翻曬尾礦土進(jìn)行碾壓直至壓實(shí)度滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)筑壩土體壓實(shí)度的要求。⑦返回步驟⑤，依次將注滿各倉格a的后續(xù)注入的尾礦泥漿η擱置I 3天并經(jīng)過固化處理系統(tǒng)A后，將得到的固化尾礦土 b或適當(dāng)含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統(tǒng)B，并將固化尾礦土b或適當(dāng)含水率的尾礦泥漿逐層澆注在所述的模板k內(nèi)，直至固化尾礦土b或翻曬尾礦土的堆筑高度達(dá)到倉格a的高度。在進(jìn)行固化尾礦土 b或適當(dāng)含水率的尾礦泥漿的逐層澆注過程中，分層厚度和各層攤鋪的時(shí)間根據(jù)原有尾礦泥漿e的排水固結(jié)速率、泥漿日排量、各尾礦庫區(qū)域的面積以及倉格a的數(shù)量和容積確定，須保證原有尾礦泥漿e因排水固結(jié)增加的承載カ能夠滿足后續(xù)攤鋪的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的要求。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重復(fù)⑤、⑥、⑦中的步驟，直至達(dá)到最終設(shè)計(jì)的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的堆筑高度，固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的最終堆筑高度由固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的性質(zhì)(重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角)決定。步驟⑤中所述的固化處理系統(tǒng)A (如圖2所示)主要包括泥漿抽取裝置I、雜物篩除裝置2、固化劑貯料裝置3、固化劑輸送裝置4、泥漿與固化劑混合裝置5、泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6和輸送裝置7。泥漿抽取裝置I可以采用滿足功率要求的現(xiàn)有公知的抽取裝置(如泵抽裝置、如圖3所示的抽取裝置等)，能夠抽取倉格a內(nèi)的經(jīng)過沉積的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿并將其輸送至泥漿與固化劑混合裝置5 ;雜物篩除裝置2是具有篩孔(孔徑宜為不大于5cm)的球體結(jié)構(gòu)或半封閉立體結(jié)構(gòu)，放置于泥漿抽取裝置I中位于倉格a內(nèi)的入口處，可將抽取的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿中尺度大于篩孔的雜物篩除，以免造成后續(xù)エ藝的管路堵塞；固化劑貯料裝置3可以是滿足容積要求的方筒、圓筒等形狀的筒體，用以存放固化劑漿液或粉體；固化劑輸送裝置4可通過內(nèi)裝螺旋推進(jìn)器或壓縮空氣等公知技術(shù)輸送固化劑貯料裝置3中的固化劑粉體，或通過泵送裝置等公知技術(shù)輸送貯料裝置3中的固化劑漿液，將固化劑貯料裝置3中的固化劑輸送給泥漿與固化劑混合裝置5 ;泥漿與固化劑混合裝置5上部敞開接收泥漿抽取裝置I排入的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿和固化劑輸送裝置4輸入的固化劑，底部有開ロ連接泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6 ;泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6內(nèi)設(shè)有機(jī)械攪動(dòng)片可將泥漿與固化劑混合裝置5中的尾礦泥漿與固化劑充分拌合形成固化尾礦土 b ;而后通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送到攤鋪系統(tǒng)B (如圖2所示)，輸送裝置7可以采用現(xiàn)有的公知傳輸設(shè)備和裝置，如，泵送裝置、氣動(dòng)傳輸裝置等。當(dāng)不需要固化處理時(shí)，適當(dāng)含水率的尾礦泥漿經(jīng)泥漿抽取裝置I進(jìn)入泥漿與固化劑混合裝置5中后，直接通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6和輸送裝裝置7進(jìn)入攤鋪系統(tǒng)B。所述的攤鋪系統(tǒng)B可以采用滿足要求的公知的攤鋪設(shè)備和裝置，如皮帶運(yùn)輸機(jī)8等，其作用是將固化尾礦土 b或適當(dāng)含水率的尾礦泥漿攤鋪在模板k內(nèi)。 本發(fā)明ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，該方法能夠促進(jìn)庫內(nèi)的原有尾礦泥漿e迅速排水固結(jié)，提高了原尾礦壩d的安全性；并且通過對(duì)后續(xù)注入的尾礦泥漿η進(jìn)行固化或翻曬處理，能夠大大増加尾礦庫的庫容。其施工裝置操作簡單、組合靈活、運(yùn)行快速，施工エ藝簡潔高效。實(shí)施例一某即將達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的鋁土礦尾礦庫，庫頂面面積100公頃，原尾礦壩壩高30m，尾礦泥漿日排放量為I. 5萬m3，采用本發(fā)明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據(jù)原有尾礦庫c的平面形狀和施工方便，將原有尾礦庫分成4個(gè)尾礦庫區(qū)域，各尾礦庫區(qū)域的原有尾礦泥漿e表面密度均較小、承載カ不能滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求。對(duì)于尾礦庫的各尾礦庫區(qū)域，遞次按下述方法進(jìn)行后續(xù)操作①先在原有尾礦泥漿層表面鋪設(shè)ー層由竹材編織的隔離層j，而后采用泵抽裝置從該尾礦庫區(qū)域取出部分原有尾礦泥漿e，添加10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的礦渣和石灰的混合物作為固化劑(礦渣和石灰的質(zhì)量比為9:1)，攪拌均勻后按照第一層O. lm，第二層O. 2m，第三層O. 5m，每7d鋪設(shè)ー層的速率鋪設(shè)在隔離層j表面，形成約O. Sm厚的固化尾礦土層，待其硬化后，作為后續(xù)工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設(shè)置塑料排水板作為豎向排水通道g，在工作面m表面設(shè)置塑料排水管作為水平排水通道f，在各尾礦庫區(qū)域中部設(shè)立ー豎直的管徑200mm，高2m的塑料管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連接，匯集到抽水井h處并與之連通。③在抽水井h周圍構(gòu)筑5個(gè)倉格a，根據(jù)尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區(qū)情況，取姆個(gè)倉格a平面形狀是半徑為56m,圓心角為72°的扇形,倉格a高度為2m,倉格a的構(gòu)筑材料采用固化尾礦土。④在各尾礦庫區(qū)域四周用固化尾礦土修筑ー圈壩作為模板k,模板k高為2m。⑤將后續(xù)注入的尾礦泥衆(zhòng)η依次注滿倉格a,泥衆(zhòng)擱置3天,使原有含水率約為130%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為80%的泥漿后，采用固化處理。由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿與10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的固化劑礦渣和石灰的混合物(礦渣和石灰的質(zhì)量比為9:1)在泥漿與固化劑混合裝置5中混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，并通過輸送裝置7將固化尾礦土輸送至攤鋪系統(tǒng)B。⑥采用攤鋪系統(tǒng)B將固化尾礦土 b按每層40cm，每30d攤鋪ー層的速率逐層澆注在④中所述的模板k內(nèi)，攤鋪系統(tǒng)B采用皮帶運(yùn)輸機(jī)8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，直至固化尾礦土 b堆筑高度達(dá)到倉格a高度。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重復(fù)⑤、⑥、⑦中的步驟，按照45°的坡角逐層向上堆筑，直至30m，為最終設(shè)計(jì)的固化尾礦土堆筑高度。在固化處理系統(tǒng)A中泥漿抽取裝置I采用功率為IOKW的泵抽裝置；雜物篩除裝 置2采用篩孔孔徑為5cm的球體結(jié)構(gòu)；固化劑貯料裝置3采用容積為20m3的圓筒，用以存放固化劑礦渣和石灰的混合物(礦渣和石灰的質(zhì)量比為9:1)粉體；固化劑輸送裝置4通過內(nèi)裝螺旋推進(jìn)器將固化劑貯料裝置3中的固化劑粉體輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合并通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而后通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統(tǒng)B。輸送裝置7采用氣動(dòng)傳輸裝置。實(shí)施例ニ某即將達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的鐵礦尾礦庫，庫頂面面積150公頃，原尾礦壩壩高38m，尾礦泥漿日排放量為3萬m3，采用本發(fā)明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據(jù)現(xiàn)有尾礦庫的平面形狀，將尾礦庫分成3個(gè)尾礦庫區(qū)域，各尾礦庫區(qū)域的原有尾礦泥漿e表面密度均較大，承載カ能夠滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求。對(duì)各區(qū)域遞次按下述方法進(jìn)行后續(xù)操作①直接從本尾礦庫區(qū)域采用泵抽裝置取出部分原有的尾礦泥漿e，添加6% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的普通硅酸鹽水泥和石灰的混合物作為固化劑(普通硅酸鹽水泥和石灰的質(zhì)量比為9:1)，攪拌均勻后按照第一層O. 2m，第二層O. 5m，每6d鋪設(shè)ー層的速率鋪設(shè)在原有尾礦泥漿e表面，形成約O. 7m厚的固化尾礦土層，待其硬化后，作為后續(xù)工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設(shè)置袋裝砂井作為豎向排水通道g，袋裝砂井采用礦石開采過程中產(chǎn)生的粗顆粒砂石作為填充材料，在工作面m表面設(shè)置塑料排水帶作為水平排水通道f，在各尾礦庫區(qū)域中部設(shè)立ー豎直的管徑150mm、高3m的鑄鐵管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連接，匯集到抽水井h處并與之連通。③在抽水井h周圍構(gòu)筑3個(gè)倉格a，根據(jù)尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區(qū)情況，取姆個(gè)倉格a平面是半徑為34m的圓形,倉格a高度為3m,倉格a的構(gòu)筑材料采用固化尾礦土修筑。④在各尾礦庫區(qū)域四周用混凝土修筑ー圈壩作為模板k,模板k高為3m,模板k內(nèi)壁與工作面的夾角為90度。⑤將后續(xù)注入的尾礦泥衆(zhòng)η依次注滿倉格a,泥衆(zhòng)擱置I天,使原有含水率約為60%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為40%的泥漿后，對(duì)其進(jìn)行固化處理或翻曬處理(毎年6^8月進(jìn)行翻曬處理)。對(duì)于進(jìn)行固化處理的尾礦泥漿，由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿與固化劑在泥漿與固化劑混合裝置5中混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，并通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送至攤鋪系統(tǒng)B ；所述的固化劑為普通硅酸鹽水泥與石灰的混合物，其中普通硅酸鹽水泥與石灰的質(zhì)量比為8:2。對(duì)于進(jìn)行翻曬處理的尾礦泥漿，由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，不添加固化劑，直接通過輸送裝置7將含水率為40%的泥漿輸送至攤鋪系統(tǒng)B。⑥對(duì)于經(jīng)過固化處理得到的固化尾礦土 b，采用攤鋪系統(tǒng)B將固化尾礦土 b按每層35cm，每20d鋪設(shè)ー層的速率逐層澆注在④中所在尾礦庫區(qū)域內(nèi)的模板k的靠近內(nèi)壁處；對(duì)于未經(jīng)固化處理的尾礦泥漿，采用攤鋪系統(tǒng)B按每層15cm，每IOd鋪設(shè)ー層的速率逐層澆注在所在尾礦庫區(qū)域內(nèi)的模板k內(nèi)的核心，而后采用挖掘機(jī)對(duì)其進(jìn)行翻曬，待其含水率降低到15%后，稱為翻曬尾礦土，采用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度97%。攤鋪系統(tǒng)B采用皮帶運(yùn)輸機(jī)8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，并循環(huán)重復(fù)進(jìn)行直至固化尾礦土 b或翻曬尾礦土堆筑高度達(dá)到倉格a高度。
⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重復(fù)⑤、⑥、⑦中的步驟，按照60°的坡角逐層向上堆筑，直至25m，為最終的固化尾礦土堆筑高度。在固化處理系統(tǒng)A中泥漿抽取裝置I采用功率為20KW的泵抽裝置；雜物篩除裝置2采用篩孔孔徑4cm的方體結(jié)構(gòu)；固化劑貯料裝置3采用容積為6 X 6 X 6m3的方筒，用以存放固化劑漿液；固化劑輸送裝置4通過泵送裝置將固化劑貯料裝置3中的固化劑漿液輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合并通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而后通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統(tǒng)B，輸送裝置7采用泵送裝置。上述采用的固化劑漿液為普通硅酸鹽水泥和石灰的混合物，其中普通硅酸鹽水泥和石灰的質(zhì)量比為8:2。實(shí)施例三某即將達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的銅礦尾礦庫，庫頂面面積60公頃，原尾礦壩壩高30m，尾礦泥漿日排放量為O. 9萬m3，采用本發(fā)明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據(jù)原有尾礦庫c中表面的尾礦泥漿的密度和承載カ大小以及原有尾礦庫c的平面形狀，將尾礦庫分成3個(gè)尾礦庫區(qū)域，其中2個(gè)尾礦庫區(qū)域的原有尾礦泥漿e表面密度較小，其承載カ不能滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求，I個(gè)尾礦庫區(qū)域的原有尾礦泥漿e表面密度較大，承載カ能夠滿足后續(xù)攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求，對(duì)各尾礦庫區(qū)域遞次按下述方法進(jìn)行后續(xù)操作①對(duì)于原有尾礦泥漿e表面密度較小的2個(gè)尾礦庫區(qū)域，先在原有尾礦泥漿e表面鋪設(shè)ー層土工布作為隔離層j，而后從本尾礦庫區(qū)域采用如圖3所示的泥漿抽取裝置取出部分已沉積的尾礦泥漿，添加8%的普通硅酸鹽水泥和石膏的混合物作為固化劑(普通硅酸鹽水泥和石膏的質(zhì)量比為9:1 )，攪拌均勻后按照第一層O. 2m,第二層O. 3m,第三層O. 5m，每8d鋪設(shè)ー層的速率鋪設(shè)在隔離層j表面，形成約Im厚的固化尾礦土層，待其硬化后，作為后續(xù)工作面m ;對(duì)于原有尾礦泥漿e表面密度較大的I個(gè)尾礦庫區(qū)域，直接從本尾礦庫區(qū)域取出部分原有的尾礦泥漿，添加5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的普通硅酸鹽水泥和石膏的混合物作為固化劑(普通硅酸鹽水泥和石膏的質(zhì)量比為9:1)，攪拌均勻后按照第一層O. 2m，第二層O. 4m，每5d鋪設(shè)ー層的速率鋪設(shè)在隔離層j表面，形成約O. 6m厚的固化尾礦土層，待其硬化后，作為后續(xù)工作面m。
如圖3所示，所述的泥漿抽取裝置包括電動(dòng)機(jī)I、轉(zhuǎn)動(dòng)軸II和輸送管III，電動(dòng)機(jī)I帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸II旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸II上帶有凸出的螺旋葉片，可帶動(dòng)適當(dāng)含水率的尾礦泥漿沿著輸送管III向上提升，并輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，輸送管III兩端有開ロ，用以吸入和輸出尾礦泥漿。在本實(shí)施例中電動(dòng)機(jī)I采用功率為IOkW的電動(dòng)機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸II采用直徑為80mm的軸，其上的螺旋葉片寬為120mm，轉(zhuǎn)動(dòng)軸II及其上的螺旋葉片采用合金鋼制作；輸送管III采用直徑為350mm的鑄鐵管。②在原有尾礦泥漿e中設(shè)置塑料排水板作為豎向排水通道g，在工作面m表面設(shè)置砂墊層作為水平排水通道f，砂墊層采用尾礦渣制作，在各區(qū)域中部設(shè)立ー豎直的管徑90mm、高I. 5m的塑料管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連通，匯集到抽水井h處并與之連通。③在抽水井h周圍構(gòu)筑4個(gè)倉格a，根據(jù)尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區(qū)情況， 取姆個(gè)倉格a平面是圓心角為90° ,半徑為52m的扇形,倉格a高度為I. 5m,倉格a的構(gòu)筑材料采用固化尾礦土修筑。④在各尾礦庫區(qū)域四周用固化尾礦土修筑ー圈壩作為模板k,模板k高為1.5m。⑤將后續(xù)注入的尾礦泥衆(zhòng)η依次注滿倉格a,泥衆(zhòng)擱置2天,使原有含水率約為100%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為70%的泥漿后，采用固化處理。由固化處理系統(tǒng)A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置5中與固化劑混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，并通過輸送裝置7將固化尾礦土輸送至攤鋪系統(tǒng)B。⑥采用攤鋪系統(tǒng)B將固化尾礦土 b按每層40cm每30d攤鋪ー層的速率逐層澆注在④中所述的模板k內(nèi)，攤鋪系統(tǒng)B采用皮帶運(yùn)輸機(jī)8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，并循環(huán)重復(fù)進(jìn)行直至固化尾礦土 b堆筑高度達(dá)到倉格a高度。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重復(fù)⑤、⑥、⑦中的步驟，按照70°的坡角逐層向上堆筑，直至40m，為最終的固化尾礦土堆筑高度。在固化處理系統(tǒng)A中泥漿抽取裝置I采用如圖3所示的泥漿抽取裝置；雜物篩除裝置2采用篩孔孔徑為3cm的球體結(jié)構(gòu)；固化劑貯料裝置3采用容積為15m3的圓筒，用以存放固化劑普通硅酸鹽水泥和石膏的混合物漿液作為固化劑(普通硅酸鹽水泥和石膏的質(zhì)量比為9:1);固化劑輸送裝置4通過泵送裝置將固化劑貯料裝置3中的固化劑普通硅酸鹽水泥和石膏的混合物漿液輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合并通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而后通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統(tǒng)B。輸送裝置7采用氣動(dòng)傳輸裝置。
權(quán)利要求
1.ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在于對(duì)原有尾礦庫分成ー個(gè)以上的尾礦庫區(qū)域，對(duì)于每個(gè)尾礦庫區(qū)域按下述方法進(jìn)行操作 第一歩，在尾礦庫區(qū)域的尾礦泥漿表面鋪設(shè)ー層工作面； 第二步，在尾礦庫區(qū)域的尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在工作面上表面設(shè)置水平排水通道，所述的豎向排水通道與水平排水通道連通，最后匯集在抽水井處，并與抽水井連通；所述的抽水井外接抽水泵； 第三步，在工作面上構(gòu)筑ー個(gè)以上倉格，所述倉格的容積能存儲(chǔ)I 3天排放的尾礦泥漿； 第四步，在每個(gè)尾礦庫區(qū)域的四周修筑模板，模板高度與倉格高度相同； 第五歩，將后續(xù)注入的尾礦泥漿依次注滿倉格，在倉格中沉積f 3天后通過泥漿抽取裝置將沉積后的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置，分兩種情況處理如下 如果采用固化處理，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置中與固化劑混合并攪拌均勻，形成固化尾礦土，而后通過輸送裝置將固化尾礦土輸送至攤鋪系統(tǒng)，所述的固化劑的添加量為尾礦泥漿質(zhì)量百分比的3 30% ； 如果不采用固化處理而采用翻曬處理，則不添加固化劑，直接通過輸送裝置將適當(dāng)含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統(tǒng)。
第六步，采用攤鋪系統(tǒng)將固化尾礦土或適當(dāng)含水率的尾礦泥漿逐層澆注在模板內(nèi)；對(duì)于采用翻曬處理的尾礦泥漿，采用攤鋪系統(tǒng)將尾礦泥漿逐層澆注在模板內(nèi)后，逐層對(duì)其進(jìn)行翻曬至含水率降低到合適的含水率后，形成翻曬尾礦土，再進(jìn)行碾壓； 第七步，返回第五步，直至填筑的固化尾礦土或翻曬尾礦土的高度達(dá)到倉格的高度； 第八步，加高倉格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至達(dá)到最終的固化尾礦土或翻曬尾礦土的設(shè)計(jì)填筑高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在干第一歩中，在鋪設(shè)工作面之前，先在尾礦泥漿的表面鋪設(shè)ー層隔離層，然后在隔離層上鋪設(shè)工作面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在干第四步中模板，如果模板是修筑在原有尾礦庫四周的，則模板的外壁與工作面的夾角30°、0°，內(nèi)壁與工作面的夾角90° ;如果模板是修筑在尾礦庫區(qū)域之間的，則模板與エ作面的夾角90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在于第一歩中工作面的鋪設(shè)エ藝為采用與固化處理系統(tǒng)中的泥漿抽取裝置將尾礦庫內(nèi)已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加固化劑，攪拌均勻，然后逐層攤鋪在隔離層或者原有尾礦泥漿表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土層，待其硬化后，作為工作面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在于抽水井的高度不低于倉格的高度且能夠隨著倉格高度的増加而增高。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，其特征在于固化處理系統(tǒng)包括泥漿抽取裝置、雜物篩除裝置、固化劑貯料裝置、固化劑輸送裝置、泥漿與固化劑混合裝置、泥漿與固化劑攪拌與出料裝置和輸送裝置，泥漿抽取裝置抽取倉格內(nèi)的經(jīng)過沉積的適當(dāng)含水率的尾礦泥漿并將其輸送至泥漿與固化劑混合裝置；雜物篩除裝置放置于泥漿抽取裝置的位于倉格內(nèi)的入ロ處；固化劑貯料裝置用以存放固化劑粉體或漿液；固化劑輸送裝置用于輸送固化劑貯料裝置中的固化劑粉體或漿液至泥漿與固化劑混合 裝置；泥漿與固化劑混合裝置接收泥漿抽取裝置排入的尾礦泥漿和固化劑輸送裝置輸入的固化劑，底部有開ロ連接泥漿與固化劑攪拌與出料裝置；泥漿與固化劑攪拌與出料裝置內(nèi)設(shè)有機(jī)械攪動(dòng)片用于將泥漿與固化劑混合裝置中的尾礦漿與固化劑充分拌合；而后通過輸送裝置將固化尾礦土輸送到泥漿攤鋪系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增加已達(dá)到設(shè)計(jì)庫容的尾礦庫存儲(chǔ)量的方法，屬于礦山尾礦庫擴(kuò)容領(lǐng)域。所述的方法中對(duì)于尾礦庫中的原有尾礦泥漿，先在其上鋪設(shè)一層工作面，而后在其中設(shè)置豎向排水通道，在工作面上設(shè)置水平排水通道，使原有尾礦泥漿中的水在后續(xù)堆筑于其上的固化尾礦土或翻曬尾礦土的自重作用下，通過豎向排水通道和水平排水通道排出，實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶銐驈?qiáng)度、能夠自立的土體；對(duì)于后續(xù)注入的尾礦泥漿，通過固化處理或翻曬處理，使之成為具有足夠強(qiáng)度、能夠自立的尾礦土，而后逐層堆筑在工作面上，直到最終的堆筑高度。
文檔編號(hào)E02D17/18GK102691304SQ20121016025
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者于浩, 劉苗苗, 楊建偉, 程寅, 黃新 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)