專利名稱：一種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域中的礦山尾礦壩堆筑技木。
背景技術(shù)：
尾礦壩是蓄積水力選礦后排放的泥漿礦渣的壩式建筑物，壩體內(nèi)主要堆存礦山選礦后排出的尾礦泥漿或其他エ業(yè)廢渣，對(duì)礦山環(huán)境的保護(hù)和治理起到很大的作用。選礦所排放的尾礦通常是含水量較大的稀泥漿，多采用泵抽裝置通過(guò)管道輸送至尾礦庫(kù)存放。隨著尾礦庫(kù)中流態(tài)泥漿堆存量的加大，其對(duì)尾礦壩施加的水平力隨著壩高的増加成指數(shù)增長(zhǎng)，因此尾礦壩設(shè)計(jì)高度就會(huì)受到限制，即尾礦庫(kù)的容量受到限制。當(dāng)壩內(nèi)存放的尾礦稀泥 漿達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后就必須停止向壩內(nèi)繼續(xù)注入尾礦泥漿，否則將會(huì)導(dǎo)致溢壩或潰壩，造成災(zāi)難性的后果。我國(guó)是礦產(chǎn)大國(guó)，目前年排放尾礦量已超10億噸，且仍在逐年増加。為保證礦石的繼續(xù)開(kāi)采，在尾礦庫(kù)滿庫(kù)容后，就必須重新選址新建尾礦庫(kù)。然而由于土地資源稀缺，環(huán)境問(wèn)題突出，選址建造新尾礦庫(kù)投資成本加大、尾礦輸送距離增加，礦企將承受巨額建設(shè)、運(yùn)輸費(fèi)用，造成對(duì)其發(fā)展的嚴(yán)重不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種提高已堆存尾礦庫(kù)容量的エ藝方法，為節(jié)約土地資源和生產(chǎn)成本提供了有效安全的技術(shù)途徑?，F(xiàn)有的尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)理念基本是把尾礦泥漿視作與水性能相同的東西，即流體；因此它的存儲(chǔ)也與水的存儲(chǔ)一祥，需要構(gòu)筑壩體形成尾礦庫(kù)。此外，基于上述理念，現(xiàn)有的尾礦泥漿的注入是隨意的。流態(tài)的尾礦泥漿對(duì)壩體產(chǎn)生與尾礦泥漿的堆存深度成指數(shù)關(guān)系的水平推力，這是影響尾礦壩穩(wěn)定安全的關(guān)鍵因素。本發(fā)明所提出的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，主要基于以下的新理念將尾礦泥漿區(qū)別于水，設(shè)法將尾礦泥漿中的水排除，使尾礦泥漿轉(zhuǎn)變成低含水量的可自立的密實(shí)土體，則可大大消除作用于尾礦壩上的水平作用力，并提高其自身的承載力，從而消除影響壩體穩(wěn)定安全的不利因素。同吋，由于尾礦泥漿中水的排除，可騰出很大的空間，進(jìn)而提高尾礦泥漿的存儲(chǔ)量。之后對(duì)后續(xù)新出尾礦泥漿的注入進(jìn)行管理，改變現(xiàn)有隨意注入模式，采用有序注入，通過(guò)有組織管理分片區(qū)分層振動(dòng)排水、翻曬碾壓或固化等方法使之形成可自立的固態(tài)尾礦土，從而將庫(kù)內(nèi)貯存流動(dòng)態(tài)泥漿的方式轉(zhuǎn)變成堆土山的貯存方式，大大提高尾礦庫(kù)的尾礦存儲(chǔ)量。本發(fā)明提出一種能提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法。其基本方法是采用適當(dāng)排水增密施工エ藝將已堆存的高含水量尾礦泥漿中的水排除并使其密實(shí)，將尾礦泥漿轉(zhuǎn)變成低含水量的固態(tài)自立尾礦土，從而騰出部分庫(kù)容；之后對(duì)后續(xù)注入的尾礦泥漿實(shí)施分片區(qū)、分層的有組織注入，通過(guò)對(duì)尾礦泥漿的分片區(qū)、分層排水、壓密或固化，使之也成為固態(tài)自立的尾礦土。逐層堆筑至設(shè)計(jì)高度后，最終形成高密實(shí)度固態(tài)自立尾礦堆存體，實(shí)現(xiàn)已堆存尾礦庫(kù)擴(kuò)容。本發(fā)明所述ー種能提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法的基本技術(shù)方案是依據(jù)尾礦庫(kù)內(nèi)堆存的尾礦泥漿的顆粒級(jí)配，分兩種情況采用以下方法當(dāng)尾礦泥漿為砂土且粘粒質(zhì)量百分比含量不大于30%時(shí)，對(duì)已堆存于尾礦庫(kù)的尾礦泥漿采用振沖擠密排水エ藝。利用振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，使處于不穩(wěn)定松散堆積狀態(tài)的砂粒、粉粒在高頻振動(dòng)作用下下沉，重新排列形成密實(shí)堆積，導(dǎo)致砂、水分離，水排出后，宏觀表現(xiàn)為尾礦泥漿振擠密實(shí)，騰出較大體積庫(kù)容。對(duì)后續(xù)注入的新尾礦泥漿，則采用分片區(qū)分層有組織注入，通過(guò)振動(dòng)、擠密排水エ藝使后續(xù)注入的新尾礦泥漿形成密實(shí)的固態(tài)自立堆存土。當(dāng)尾礦泥漿為粉土或粘性土或砂土但粘粒質(zhì)量百分比含量大于30%時(shí)，對(duì)已堆存于尾礦庫(kù)的尾礦泥漿采用排水、擊密法施工エ藝，包括真空預(yù)壓、擊密エ藝和擊密排水エ 藝。真空預(yù)壓、擊密エ藝具體是在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在尾礦泥漿面層設(shè)置橫向排水通道，然后覆蓋不透氣的密封膜，通過(guò)帶有濾水孔的分布管使用真空裝置進(jìn)行抽氣，使密封膜內(nèi)外形成氣壓差，從而使密封膜下尾礦泥漿產(chǎn)生排水固結(jié)，進(jìn)而采用擊密方法進(jìn)ー步促進(jìn)土體排水固結(jié)，如此將真空預(yù)壓和擊密兩道エ序多遍循環(huán)，最終達(dá)到尾礦泥漿排水固結(jié)、體積大大壓縮、騰出大體積庫(kù)容的效果。擊密排水エ藝是在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在尾礦泥漿面層鋪設(shè)一定厚度的砂石墊層，所設(shè)置豎向排水通道與砂石墊層形成連續(xù)的排水通道，采用多遍擊密方法使尾礦泥漿排水固結(jié)、體積大大壓縮、并騰出大體積庫(kù)容。對(duì)于后續(xù)注入的新尾礦泥漿，則采用分片區(qū)分層有組織注入，通過(guò)翻曬、碾壓或固化工藝使流態(tài)的尾礦泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)自立的尾礦土，逐層填筑后達(dá)到固態(tài)堆存要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法能夠促進(jìn)尾礦庫(kù)內(nèi)的已堆存尾礦泥漿的迅速排水增密，可騰出大容積庫(kù)容供后續(xù)尾礦泥漿的堆存，同時(shí)本方法可實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的固態(tài)自立堆存，穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)大大降低尾礦泥漿對(duì)尾礦壩的側(cè)向力作用，提高了尾礦壩的安全性。


圖I :本發(fā)明已堆存尾礦庫(kù)擴(kuò)容過(guò)程中尾礦庫(kù)剖面示意圖；圖2 :本發(fā)明已堆存尾礦庫(kù)擴(kuò)容過(guò)程中尾礦庫(kù)平面示意圖。圖中c一固態(tài)自立尾礦基層；e—片區(qū)ば一隔體；g—新出尾礦泥衆(zhòng)；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法的具體步驟，由尾礦泥漿的顆粒級(jí)配所決定，下面結(jié)合圖I和圖2進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)堆存的尾礦泥漿為砂土且粘粒質(zhì)量百分比含量不大于30%時(shí)，具體步驟如下第一歩，采用振沖擠密排水施工エ藝對(duì)已堆存尾礦泥漿進(jìn)行排水增密施工，利用振沖器產(chǎn)生的高頻振動(dòng)使處于不穩(wěn)定松散堆積狀態(tài)的砂粒、粉粒下沉重新排列，砂土中的水上升排出，實(shí)現(xiàn)砂、水分離，砂土顆粒形成密實(shí)堆積，達(dá)到排水增密的效果。根據(jù)砂土的不同特性選擇單點(diǎn)振沖或多點(diǎn)振沖以及振沖器的規(guī)格、功率等。通過(guò)上述排水增密施工后，將已堆存尾礦泥漿排水?dāng)D密后形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，騰出大容積庫(kù)容。第二步，如圖I和圖2，在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)分層有組織管理新出尾礦泥漿g，固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為若干個(gè)片區(qū)e，片區(qū)e的平面大小與堆存高度由尾礦泥漿的日排量決定，平面形狀可以是任意形狀，每一片區(qū)e的容積以能存儲(chǔ)廣3天排放的尾礦泥漿為宜；各片區(qū)e由隔體f相互分隔開(kāi)，隔體f高度由每層尾礦泥漿的堆存高度決定，略大于每層尾礦泥漿的堆存高度，隔體f可以是分隔板、模板、分隔土堆等公知技木，隔體f的強(qiáng)度需滿足承受新出尾礦泥漿g注入過(guò)程中的側(cè)向力作用的要求。第三步，將新出尾礦泥漿g注滿每ー個(gè)片區(qū)e，注滿后靜置f 3天，具體靜置時(shí)間視泥漿顆粒的沉積速度而定，待自然沉積排水完成后，采用振動(dòng)擠密排水施工エ藝使自然沉積后的尾礦泥漿進(jìn)ー步排水?dāng)D密，利用振動(dòng)棒或平板振動(dòng)器多次反復(fù)振動(dòng)泥漿，使泥漿排水并振擠密實(shí)，在每個(gè)片區(qū)e內(nèi)分別形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦土。
第四歩，當(dāng)每層的尾礦泥漿排水?dāng)D密完成后，以分隔板、模板作為隔體f的材料就可以拆除?？梢允褂媚雺簷C(jī)對(duì)固態(tài)自立尾礦土進(jìn)行最后的振動(dòng)碾壓，進(jìn)一歩振密每層的固態(tài)自立尾礦土，以方便下一層尾礦泥漿的分片區(qū)堆存。如此逐層固態(tài)堆存尾礦土至尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆存體，實(shí)現(xiàn)已堆存尾礦庫(kù)的擴(kuò)容。所述的振沖擠密施工エ藝包括單點(diǎn)振沖擠密施工エ藝和多點(diǎn)振沖擠密施工エ藝，所述的單點(diǎn)振沖擠密施工エ藝就是采用一臺(tái)振沖器對(duì)泥漿進(jìn)行振沖擠密施工；多點(diǎn)振沖擠密施工エ藝就是采用兩臺(tái)以上同類型、同規(guī)格的振沖器相互聯(lián)合組成組合振沖器進(jìn)行振沖擠密施工，多點(diǎn)振沖擠密在振沖過(guò)程中可引起土體共振，增強(qiáng)擠密效果。單點(diǎn)與多點(diǎn)振沖擠密施工エ藝的選擇由砂土的顆粒級(jí)配和粘粒含量決定。當(dāng)砂土為粗砂、中砂和細(xì)砂且粘粒質(zhì)量百分比含量小于10%時(shí)，可采用單點(diǎn)振沖擠密エ藝振沖施工以實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的排水?dāng)D密；當(dāng)砂土為粉砂、粉細(xì)砂或粘粒質(zhì)量百分比含量大于10%小于30%的砂土?xí)r,需采用多點(diǎn)振沖擠密エ藝或單、多點(diǎn)振沖擠密エ藝相結(jié)合的エ藝振沖施工，實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的排水?dāng)D密。當(dāng)已堆存的尾礦泥漿為粉土或粘性土或砂土但粘粒質(zhì)量百分比含量大于30%吋，尾礦庫(kù)擴(kuò)容的具體步驟如下第一歩，在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，同時(shí)在泥漿面層鋪設(shè)水平排水通道，水平排水通道連通各豎向排水通道形成排水系統(tǒng)，而后采用真空預(yù)壓實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，具體為在泥漿面上覆蓋不透氣的密封膜，通過(guò)帶濾水孔的分布管使用真空裝置對(duì)密封膜和尾礦泥漿面層形成的空間進(jìn)行抽氣，使密封膜內(nèi)外形成氣壓差將尾礦泥漿中的水沿著水平和豎向排水通道排出，最終使尾礦泥漿排水后固結(jié)。同時(shí)在真空預(yù)壓的過(guò)程中，在尾礦泥漿面層上選定合適位置，采用擊密法進(jìn)一歩促進(jìn)泥漿的固結(jié)排水，如此將真空預(yù)壓和擊密兩道エ序多遍循環(huán)，相互作用，最終達(dá)到良好的排水固結(jié)效果。所述的豎向排水通道采用砂井或豎向排水管等公知方式形成；所述的水平排水通道采用水平排水管等公知方式形成。如果所述的水平排水通道通過(guò)在尾礦泥漿面層鋪設(shè)ー層一定厚度的砂石墊層形成，砂石墊層與豎向排水通道相連通，則直接采用夯擊法夯擊砂石墊層使尾礦泥漿排水固結(jié)、體積壓縮、并騰出大體積庫(kù)容。通過(guò)上述排水固結(jié)后，已堆存尾礦泥漿排水固結(jié)后成為高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，如圖I所示，騰出大容積庫(kù)容。
第二步，在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)分層有組織管理新出尾礦泥漿g :首先將固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為若干個(gè)片區(qū)e，片區(qū)e的平面大小與堆存高度由尾礦泥漿日排量、尾礦泥漿排水干燥快慢程度共同決定，平面形狀可是任意形狀；各片區(qū)e由隔體f相互分隔開(kāi)，隔體f高度由每層尾礦泥漿的堆存高度決定，略大于每層尾礦泥漿的堆存高度，隔體f可以是分隔板、模板、分隔土堆等，隔體f的強(qiáng)度需滿足承受入注新出的尾礦泥漿g的側(cè)向力作用的要求。第三步，將新出尾礦泥漿g依次注滿每個(gè)片區(qū)e，注滿后靜置f 3天，具體靜置時(shí)間視泥漿顆粒的沉積速度而定，待自然沉積排水完成后，采用翻曬、碾壓エ藝或固化工藝使流態(tài)的尾礦泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)自立的尾礦土，填筑后達(dá)到固態(tài)堆存要求。翻曬、碾壓エ藝是對(duì)泥漿采用反復(fù)翻整晾曬之后使之干燥達(dá)到最佳含水率后再進(jìn)行碾壓密實(shí)的公知エ藝，固化エ藝則是采用公知技術(shù)在自然沉積后的泥漿中摻入適量固化劑攪拌均勻后直接固化泥漿的エ藝。對(duì)于每層的尾礦泥漿排水固結(jié)或固化完成后的片區(qū)e，拆除隔體f，進(jìn)行碾壓，同時(shí)下ー層的尾礦泥漿的片區(qū)e堆存繼續(xù)進(jìn)行。如此逐層固態(tài)堆存 尾礦泥至尾礦設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆存體。所述的擊密法包括強(qiáng)夯、沖擊碾壓和振動(dòng)碾壓三種公知技術(shù)，擊密法的選擇依據(jù)尾礦壩的承載能力、尾礦泥漿的堆存深度及滲透性能共同決定，若采用強(qiáng)夯エ藝，強(qiáng)夯的位置、夯擊數(shù)和夯擊能由尾礦壩體的承載能力所決定。所述固化エ藝中固化劑的摻入量由新出尾礦泥漿g需達(dá)到的性質(zhì)指標(biāo)所決定，一般摻量范圍為尾礦泥漿質(zhì)量的5 30%。本發(fā)明提出的一種能提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，該方法能夠促進(jìn)尾礦庫(kù)內(nèi)的已堆存尾礦泥漿的迅速排水增密，可騰出大容積庫(kù)容供后續(xù)尾礦泥漿的堆存，同時(shí)本方法可實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的固態(tài)自立堆存，穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)大大降低尾礦泥漿對(duì)尾礦壩的側(cè)向力作用，提高了尾礦壩的安全性。實(shí)施例一某滿庫(kù)容招土礦尾礦庫(kù)，庫(kù)頂面面積120公頃,尾礦壩壩高25m,現(xiàn)有尾礦泥衆(zhòng)日排放量為2萬(wàn)m3，采用本發(fā)明提供的方法増加尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量。具體方法如下本滿庫(kù)容尾礦庫(kù)已堆存泥漿由于堆存時(shí)間較短，表面自由水雖已基本排干，但泥漿的平均孔隙比仍高達(dá)到I. 2，孔隙比較大，密度較小，承載カ較小，尾礦泥漿為中粗砂且粘粒質(zhì)量百分比含量為5%。對(duì)該尾礦庫(kù)按下述エ藝步驟進(jìn)行擴(kuò)容①尾礦庫(kù)內(nèi)已堆存尾礦泥漿為中粗砂且粘粒質(zhì)量百分比含量低于10%，采用單點(diǎn)振沖擠密施工エ藝對(duì)已堆存尾礦泥漿進(jìn)行排水增密施工，振沖器型號(hào)為BL-75、電機(jī)功率為 75kW，利用振沖器產(chǎn)生的高頻振動(dòng)使處于不穩(wěn)定松散堆積狀態(tài)的砂粒、粉粒下沉重新排列，砂土中的水上升排出，實(shí)現(xiàn)砂、水分離，砂土顆粒形成密實(shí)堆積，達(dá)到排水增密的效果。通過(guò)上述排水增密施工后，已堆存尾礦泥漿排水?dāng)D密后孔隙比降到O. 5，形成較高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，騰出近32%的存儲(chǔ)量。②在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)、分層、有組織管理新出尾礦泥漿g，固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為20個(gè)片區(qū)e，每個(gè)片區(qū)e的平面大小為6公頃，堆存高度為lm，平面形狀為矩形，每一片區(qū)的容積為存儲(chǔ)3天排放的尾礦泥漿；各片區(qū)e由薄型鋼模板作為隔體f相互分隔開(kāi)，模板聞度設(shè)置為I. lm。
③將新出尾礦泥漿g注滿片區(qū)e后先靜置I天，待自然沉積排水完成后，采用振動(dòng)擠密排水エ藝將自然沉積后的尾礦泥漿排水?dāng)D密，利用型號(hào)ZX-70、頻率200Hz的插入式振搗棒多次反復(fù)振入泥漿，使泥漿在振動(dòng)力作用下砂石下沉堆積，水份分離排出，實(shí)現(xiàn)泥漿排水?dāng)D密，最終形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦土。④當(dāng)每層的尾礦泥漿排水?dāng)D密完成后，模板就地拔起拆除，之后使用碾壓機(jī)對(duì)固態(tài)自立尾礦土進(jìn)行最后的振動(dòng)碾壓，進(jìn)一歩振密每層的固態(tài)自立尾礦土，以方便下ー層尾礦泥漿的分片區(qū)堆存。如此逐層固態(tài)堆存尾礦土至尾礦設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆存體，實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)擴(kuò)容。實(shí)施例ニ某正在堆存的鋁土礦尾礦庫(kù)，庫(kù)頂面面積250公頃，尾礦壩壩高30m，現(xiàn)有尾礦泥漿日排放量為I. 5萬(wàn)m3，采用本發(fā)明提供的方法増加尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量。具體方法如下
本已堆存容尾礦庫(kù)屬于正在堆存尾礦庫(kù)，尾礦泥漿由于還在排放，所以整體尾礦泥漿的含水量很高，泥漿的平均孔隙比為I. 8，尾礦泥漿不能直接承受施工機(jī)械及人員操作，且尾礦泥漿屬于粘性土。對(duì)該尾礦庫(kù)按下述エ藝步驟進(jìn)行①在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水管，之后在泥漿面層鋪設(shè)40cm的砂墊層，形成橫向排水通道，其上覆蓋不透氣的密封膜，通過(guò)埋設(shè)于砂墊層中帶有濾水孔的分布管使用真空裝置進(jìn)行抽氣，使密封膜內(nèi)外形成氣壓差將泥漿中的水沿著排水通道排出，最終實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的排水固結(jié)。當(dāng)利用真空預(yù)壓排水后尾礦泥漿孔隙比降低到I之后，泥漿已基本可承受施工機(jī)械荷載時(shí)，采用強(qiáng)夯進(jìn)一步促進(jìn)泥漿固結(jié)排水。在真空預(yù)壓繼續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，在尾礦中心位置鋪設(shè)砂墊層，在其上進(jìn)行強(qiáng)夯以進(jìn)一歩促進(jìn)泥漿的固結(jié)排水，如此將真空預(yù)壓和強(qiáng)夯兩道エ序多遍循環(huán)，相互作用，最終達(dá)到良好的排水固結(jié)效果。通過(guò)上述排水固結(jié)后，尾礦泥漿孔隙比降到O. 5，已堆存尾礦泥漿排水固結(jié)后成為高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，騰出56%的存儲(chǔ)量。②在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)分層有組織管理新出尾礦泥漿g，固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為25個(gè)片區(qū)e，每個(gè)片區(qū)e的平面大小為10公頃，堆存高度為O. 3m，平面形狀為矩形，每一片區(qū)的容積為存儲(chǔ)2天排放的尾礦泥漿；各片區(qū)e以塑料分隔板作為隔體f相互分隔開(kāi)，塑料分隔板高度設(shè)置為O. 4m,強(qiáng)度需滿足尾礦泥漿側(cè)向カ的作用。③將新出尾礦泥漿g注滿片區(qū)e，注滿后靜置2天，待自然沉積排水完成后，利用翻曬エ藝先對(duì)泥漿進(jìn)行反復(fù)翻整晾曬，當(dāng)晾曬干燥達(dá)到最佳含水率后再采用振動(dòng)碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓密實(shí)，泥漿最終形成固態(tài)自立的尾礦土。當(dāng)每層的尾礦泥漿排水固結(jié)完成后，將塑料分隔板拆除，同時(shí)下ー層的尾礦泥漿的分片區(qū)堆存繼續(xù)進(jìn)行。如此逐層固態(tài)堆存尾礦泥至尾礦設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆存體。實(shí)施例三某滿庫(kù)容鐵礦尾礦庫(kù)，庫(kù)頂面面積80公頃，尾礦壩壩高20m，現(xiàn)有尾礦泥漿日排放量為I. 2萬(wàn)m3，采用本發(fā)明提供的方法増加庫(kù)容。具體方法如下本滿庫(kù)容尾礦庫(kù)已堆存泥漿經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間自由沉積后，表面自由水已排干，且泥漿的平均孔隙比為O. 8，尾礦泥漿孔隙比較小、密度較大、承載カ較大，且尾礦泥漿屬于細(xì)砂且粘粒接近20%。對(duì)該尾礦庫(kù)遞次按下述エ藝步驟進(jìn)行
①本尾礦泥漿為細(xì)砂且粘粒接近20%，采用三點(diǎn)振沖擠密エ藝對(duì)已堆存尾礦泥漿進(jìn)行排水增密施工，利用三個(gè)型號(hào)為ZCQ-30、電機(jī)功率為30kW的振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)并引起泥漿共振使松散的土體重新排列，實(shí)現(xiàn)砂、水分離，砂土顆粒密實(shí)堆積，達(dá)到排水增密的效果。通過(guò)上述排水增密施工后，已堆存尾礦泥漿排水?dāng)D密后孔隙比降到O. 4，形成較高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，同時(shí)騰出25%的存儲(chǔ)量。②在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)分層有組織管理新出尾礦泥漿g，固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為11個(gè)片區(qū)e，每個(gè)片區(qū)e的平面大小為7. 3公頃，堆存高度為O. 5m，平面形狀為不規(guī)則形狀，每一片區(qū)的容積為存儲(chǔ)3天排放的尾礦泥漿；各片區(qū)e由基層c尾礦泥壘成土堆作為隔體f相互分隔開(kāi)，土堆高度設(shè)置為O. 6m。③將新出尾礦泥漿g注滿片區(qū)e后先靜置2天，待自然沉積排水完成后，采用振動(dòng)擠密排水エ藝將自然沉積后的尾礦泥漿排水?dāng)D密，利用頻率IOOHz的表面振搗器多次反復(fù)振動(dòng)泥漿，使泥漿在振動(dòng)波作用下砂、水分離，砂土重新排列并密實(shí)堆積，最終形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦泥。
④當(dāng)每層的尾礦泥漿排水?dāng)D密完成后，便進(jìn)行下一層的尾礦泥漿分片區(qū)管理堆存。如此逐層固態(tài)堆存尾礦泥至尾礦設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆存體。實(shí)施例四某滿庫(kù)容赤泥庫(kù),庫(kù)頂面面積200公頃,尾礦壩壩高20m，現(xiàn)有尾礦泥漿日排放量為I萬(wàn)m3，采用本發(fā)明提供的方法増加尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量。具體方法如下本滿庫(kù)容尾礦庫(kù)滿庫(kù)容泥漿經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間自由沉積后，泥漿孔隙比為為O. 9，尾礦赤泥泥漿屬于粉質(zhì)粘土。對(duì)該尾礦庫(kù)遞次按下述エ藝步驟進(jìn)行①在尾礦泥漿中設(shè)置直徑為O. 5的豎向砂井作為豎向排水通道，泥漿面層鋪設(shè)50cm的砂石墊層作為橫向排水通道聯(lián)通豎向排水通道，先采用夯錘直徑I. 5m，夯擊能1500KN · m的夯機(jī)對(duì)庫(kù)內(nèi)尾礦泥漿進(jìn)行第一遍錘擊，夯擊點(diǎn)間距控制在3m，每點(diǎn)夯機(jī)6擊；第一遍錘擊完成后，采用夯錘直徑I. 5m，夯擊能2500KN · m夯機(jī)對(duì)尾礦庫(kù)中心500X500區(qū)域進(jìn)行第二遍錘擊，夯擊點(diǎn)間距控制在2m，每點(diǎn)夯機(jī)5擊；完成上述兩次夯擊后，使用型號(hào)YZ20H-1，振頻30Hz振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓夯擊后的尾礦土，通過(guò)上述三步的擊密排水エ藝，使尾礦泥漿排水固結(jié)、體積壓縮、騰出大體積庫(kù)容。通過(guò)上述排水固結(jié)后尾礦泥漿空隙比降到O. 4，已堆存尾礦泥漿排水固結(jié)后成為高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦基層C，騰出26%的存儲(chǔ)量。②在固態(tài)自立尾礦基層c的表面上進(jìn)行分片區(qū)分層有組織管理新出尾礦泥漿g，固態(tài)自立尾礦基層c的表面劃分為50個(gè)片區(qū)e，每個(gè)片區(qū)e的平面大小為4公頃，堆存高度為O. 5m，平面形狀為矩形，每一片區(qū)的容積為存儲(chǔ)2天排放的尾礦泥漿；各片區(qū)e以土堆作為隔體f相互分隔開(kāi)，土堆高度設(shè)置為O. 5m，強(qiáng)度需滿足尾礦泥漿側(cè)向カ的作用。③將新出尾礦泥漿g注滿片區(qū)，注滿后靜置I天，待自然沉積排水完成后，采用固化工藝將自然沉積后的尾礦泥漿固化。利用石灰和粉煤灰作為固化劑，固化劑總摻量為加入的尾礦泥漿質(zhì)量的10%，使用路拌機(jī)將固化劑與尾礦泥漿拌合均勻，直至泥漿最終形成固態(tài)自立的固化尾礦泥。當(dāng)每層的尾礦泥漿固化完成后，即可進(jìn)行下一層尾礦泥漿的分片區(qū)固化堆存。如此逐層固態(tài)堆存尾礦泥至尾礦設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可形成高密實(shí)度的固態(tài)自立尾礦堆 存體。
權(quán)利要求
1.ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于將已堆存的較高含水量的尾礦泥漿中的水排除并使其密實(shí)，轉(zhuǎn)變成較低含水量的固態(tài)自立尾礦土，從而騰出部分庫(kù)容；之后對(duì)后續(xù)注入的尾礦泥漿實(shí)施分片區(qū)、分層的注入，通過(guò)對(duì)尾礦泥漿的分片區(qū)、分層排水、壓密或固化，使之也成為固態(tài)自立的尾礦土 ；逐層堆筑尾礦土至設(shè)計(jì)高度后，最終形成固態(tài)自立尾礦堆存體，實(shí)現(xiàn)已堆存尾礦庫(kù)擴(kuò)容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于當(dāng)已堆存的較高含水量的尾礦泥漿為砂土且粘粒質(zhì)量百分比含量不大于30%時(shí)，對(duì)已堆存于尾礦庫(kù)的尾礦泥漿采用振沖擠密エ藝，利用振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，使處于不穩(wěn)定松散堆積狀態(tài)的砂粒、粉粒在高頻振動(dòng)作用下下沉，重新排列形成密實(shí)堆積，砂、水分離后將水排出，尾礦泥漿振擠密實(shí)，騰出部分庫(kù)容；對(duì)后續(xù)注入的新尾礦泥漿，則采用分片區(qū)分層注入，通過(guò)振動(dòng)、擠密排水エ藝使后續(xù)注入的新尾礦泥漿形成密實(shí)的固態(tài)自立堆存土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于當(dāng)砂土為粗砂、中砂和細(xì)砂且粘粒質(zhì)量百分比含量小于10%時(shí)，采用單點(diǎn)振沖擠密エ藝振沖施工以實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的排水?dāng)D密；當(dāng)砂土為粉砂、粉細(xì)砂或粘粒質(zhì)量百分比含量大于10%小于30%的砂土?xí)r，采用多點(diǎn)振沖擠密エ藝或單、多點(diǎn)振沖擠密エ藝相結(jié)合的エ藝振沖施エ，實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的排水?dāng)D密。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于當(dāng)已堆存的較高含水量的尾礦泥漿為粉土或粘性土或砂土但粘粒體積含量大于30%時(shí)，對(duì)已堆存于尾礦庫(kù)的尾礦泥漿采用真空預(yù)壓和擊密エ藝組合施工使原尾礦庫(kù)騰出部分庫(kù)容，或者単獨(dú)采用擊密エ藝，使原尾礦庫(kù)騰出部分庫(kù)容；對(duì)于后續(xù)注入的新尾礦泥漿，則采用分片區(qū)分層注入，通過(guò)翻曬碾壓或固化エ藝使后續(xù)注入的新尾礦泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)自立的尾礦土，逐層填筑后達(dá)到固態(tài)堆存要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于所述的真空預(yù)壓與擊密エ藝組合施工，具體是在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在尾礦泥漿面層設(shè)置橫向排水通道，然后覆蓋不透氣的密封膜，通過(guò)帶有濾水孔的分布管使用真空裝置進(jìn)行抽氣，使密封膜內(nèi)外形成氣壓差，從而使密封膜內(nèi)尾礦泥漿產(chǎn)生排水固結(jié)，進(jìn)而采用擊密エ藝進(jìn)ー步促進(jìn)土體排水固結(jié)，如此將真空預(yù)壓和擊密エ藝兩道エ序多遍循環(huán)，達(dá)到尾礦泥漿排水固結(jié)；所述的單獨(dú)采用擊密エ藝是指在尾礦泥漿中設(shè)置豎向排水通道，并在尾礦泥漿面層鋪設(shè)砂石墊層，采用多遍擊密エ藝使尾礦泥漿排水固結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于所述的分片區(qū)分層注入是指首先將固態(tài)自立尾礦基層分為若干片區(qū)，新的尾礦泥漿陸續(xù)注入第一層的各個(gè)片區(qū)內(nèi)，所有片區(qū)內(nèi)注滿的新的尾礦泥漿均轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)自立的尾礦土后，在第一層固態(tài)自立的尾礦土上進(jìn)行第二層施工。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于所述的分片區(qū)分層注入是指首先將固態(tài)自立尾礦基層分為若干片區(qū)，新的尾礦泥漿陸續(xù)注入第一層的各個(gè)片區(qū)內(nèi)，每個(gè)片區(qū)內(nèi)注滿的新的尾礦泥漿陸續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)自立的尾礦土后，在固態(tài)自立的尾礦土上進(jìn)行第二層施工，形成階梯式的分片區(qū)分層注入形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的エ藝方法，其特征在于當(dāng)每層的尾礦泥漿排水?dāng)D密完成并形成固態(tài)自立的尾礦土后，使用碾壓機(jī)對(duì)固態(tài)自立尾礦土進(jìn)行最后的振動(dòng)碾壓 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種提高已堆存尾礦庫(kù)存儲(chǔ)量的工藝方法，屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域中的礦山尾礦壩堆筑技術(shù)。所述工藝方法采用適當(dāng)排水增密施工工藝將已堆存的高含水量尾礦泥漿中的水排除并使其密實(shí)，將尾礦泥漿轉(zhuǎn)變成低含水量的固態(tài)自立尾礦土，從而騰出部分庫(kù)容；之后對(duì)后續(xù)注入的尾礦泥漿實(shí)施分片區(qū)、分層的有組織注入，使之也成為固態(tài)自立的尾礦土，如此逐層堆筑至設(shè)計(jì)高度后，最終形成高密實(shí)度固態(tài)自立尾礦堆存體，實(shí)現(xiàn)已堆存尾礦庫(kù)擴(kuò)容。該方法能夠促進(jìn)已堆存尾礦泥漿的迅速排水增密，可騰出大容積庫(kù)容供后續(xù)尾礦泥漿的堆存，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)尾礦泥漿的固態(tài)自立堆存，穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)大大降低尾礦泥漿對(duì)尾礦壩的側(cè)向力作用，提高了尾礦壩的安全性。
文檔編號(hào)E02D3/10GK102691288SQ20121016041
公開(kāi)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, 吳大龍, 楊建偉, 程寅, 黃新 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)