一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法
【專利摘要】一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，包括如下步驟：①在細(xì)粒尾礦堆積壩（2）底面構(gòu)建水平集排層（4），水平集排層（4）由整板或條狀布置的砂、卵石、礫石構(gòu)成；②隨分層尾礦壩逐步堆高，視尾礦顆粒大小每隔一定高度鋪設(shè)一層加筋（6）；③視尾礦滲透能力高低每隔一定高度設(shè)置水平排水體（7），其端部連接真空收集管（8）；④根據(jù)尾礦壩體不同高度處浸潤(rùn)線（12）控制閥值，智能控制真空泵（9）的啟動(dòng)與關(guān)閉，⑤根據(jù)真空排水管內(nèi)水位閥值，智能控制抽水泵（10）的啟動(dòng)與關(guān)閉。其優(yōu)點(diǎn)是：加筋體能增強(qiáng)細(xì)粒尾礦壩體穩(wěn)定性；立體排滲真空系統(tǒng)能安全、快速筑壩；智能控制系統(tǒng)則能大大提高細(xì)粒尾礦壩體堆筑期與運(yùn)行期安全穩(wěn)定的控制能力。
【專利說(shuō)明】一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種細(xì)粒尾礦壩通過(guò)加筋與智能控制浸潤(rùn)線來(lái)確保堆筑期與運(yùn)行期安全穩(wěn)定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)大多數(shù)礦山資源的品味較低，在選礦流程中排出大量的尾礦，隨著礦產(chǎn)資源利用程度的提高，礦石的可開采品味相應(yīng)降低，尾礦排出量也在增加。世界各國(guó)每年排出的選礦量約50億噸，而我國(guó)僅2000年尾礦排放量就達(dá)到6億噸左右。目前，我國(guó)金屬礦山堆存的尾礦達(dá)到80億噸以上，而且以每年產(chǎn)出8-10億噸尾礦的速度在增加，其中，鐵礦山年排尾礦6-7億噸。我國(guó)尾礦的處置方式還是以地面堆存為主，目前統(tǒng)計(jì)到的尾礦庫(kù)數(shù)量超過(guò)12000座，其中90%以上采用上游法堆壩。
[0003]上游法堆壩的工藝形式?jīng)Q定其穩(wěn)定性取決于一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)沉積干灘面的顆粒組成及其固結(jié)程度(不同級(jí)別尾礦壩干灘面最小長(zhǎng)度參見下表)。為確保并改善尾礦堆積壩的安全穩(wěn)定性，就需降低壩體浸潤(rùn)線(不同級(jí)別尾礦壩浸潤(rùn)線最小埋深參見下表)，加速尾礦脫水固結(jié)，因此，必須在尾礦壩內(nèi)設(shè)置排滲設(shè)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效降低尾礦庫(kù)建設(shè)和運(yùn)行成本，降低壩體內(nèi)的浸潤(rùn)性，提高壩體穩(wěn)定性和最終堆積高度的細(xì)顆粒尾礦筑壩方法。
[0005]本發(fā)明一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，包括如下步驟:
(1)在細(xì)粒尾礦堆積壩2底面構(gòu)建水平集排層4，水平集排層4由整板或條狀布置的砂、卵石、礫石構(gòu)成；隨分層尾礦壩逐步堆高，視尾礦顆粒大小每隔一定高度鋪設(shè)一層加筋6 ;
(2)視尾礦滲透能力高低每隔一定高度設(shè)置水平排水體7，其端部連接真空收集管8；
(3)根據(jù)尾礦壩體不同高度處浸潤(rùn)線12控制閥值，智能控制真空泵9的啟動(dòng)與關(guān)閉；
(4)根據(jù)真空排水管內(nèi)水位閥值，智能控制抽水泵10的啟動(dòng)與關(guān)閉。
[0006]所述的庫(kù)底水平集排層為水平集排層4由整板或條狀布置的砂、卵石、礫石構(gòu)成； 所述的整板或條狀布置的砂、卵石、礫石為整板狀，或間距2~5m條狀布置的砂、卵石、
礫石盲溝構(gòu)成，也可以是間距f 3m條狀布置的各種土工排水織物，還可以是間距f 3m條狀布置充填砂的土工織物膜袋；
所述的隨分層尾礦壩逐步堆高，視尾礦顆粒大小每隔一定高度鋪設(shè)一層加筋為視尾礦顆粒大小每隔2~5m鋪設(shè)一層加筋層6，該加筋層材料可以是普通加筋型格柵，也可以是土工格室，還可以是排水加筋復(fù)合材料或加筋與排水復(fù)合體，其排水材料可以是成層砂，也可以間距f3m條狀砂溝、充填砂的土工織物膜袋、塑料排水板或排水帶等；
所述的視尾礦滲透能力高低每隔一定高度設(shè)置水平排水體7為視尾礦滲透能力高低每隔2~5m高度設(shè)置水平排水體7，與加筋層6不同，水平排水體7必須具有排水功能。其排水材料可以是成層砂，也可以是間距f 3m條狀砂溝、充填砂的土工織物膜袋、塑料排水板或排水帶等；與加筋層6不同，水平排水體7必須在其端部連接真空收集管。
[0007]所述的視尾礦滲透能力高低每隔2~5m高度設(shè)置水平排水體7與真空收集管8構(gòu)成真空系統(tǒng)與排水系統(tǒng)二合一的真空滲濾液收集系統(tǒng)；該系統(tǒng)是分層獨(dú)立工作的，多層共同工作形成細(xì)粒尾礦堆積壩全高度立體排滲真空預(yù)壓作用，細(xì)粒尾礦一般是尾粘土，不需真空密封系統(tǒng)，而如若連續(xù)兩層是尾礦砂，則其中不設(shè)真空系統(tǒng)并不會(huì)影響其他層正常運(yùn)行，如若某一層是尾礦砂，該層在水平排水體之下，則只需在其端部與尾部設(shè)置密封膜即可，該層在水平排水體之上時(shí)則需在其端部、尾部及上部密封或等待其上一層尾粘土吹填后再抽真空。
[0008]所述的根據(jù)尾礦壩體安全穩(wěn)定性需要確定安全控制浸潤(rùn)線，根據(jù)該浸潤(rùn)線設(shè)置不同高度處真空滲濾液收集系統(tǒng)的浸潤(rùn)線控制閥值，智能控制真空泵9的啟動(dòng)與關(guān)閉，施行對(duì)浸潤(rùn)線與尾礦壩安全的智能控制。還可根據(jù)真空排水管8內(nèi)水位閥值，智能控制抽水泵10的啟動(dòng)與關(guān)閉。
[0009]本發(fā)明一種細(xì)粒尾 礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法的優(yōu)點(diǎn)是:
(O豎向排滲與水平集排層聯(lián)合進(jìn)行三向立體排滲，因水平集排層在平面上覆蓋整個(gè)尾礦庫(kù)，不留死角，故立體排滲真空系統(tǒng)能安全、快速筑壩且細(xì)粒尾礦壩體內(nèi)的澄清液能徹底排出，排滲效果好。
[0010](2)該方法三向立體排滲，一般豎向間距2飛布置一層，每層(水平面內(nèi))排水體水平間距f3m。因豎向與橫向排水通道之間距離短，水力比降大，所以降低浸潤(rùn)線效果明顯，強(qiáng)度增長(zhǎng)快速，故對(duì)尾礦壩穩(wěn)定性改善力度大、效率高，對(duì)細(xì)粒尾礦堆積壩效果尤其明顯，能大大增加細(xì)粒尾礦堆積壩高度。
[0011](3)該方法通過(guò)氣水分離真空裝置，可根據(jù)穩(wěn)定性需要在不同高程處設(shè)置多層真空系統(tǒng)，真空系統(tǒng)增大了水平排水層水力比降，無(wú)疑會(huì)縮短排水固結(jié)周期從而加快堆壩速度，也勢(shì)必會(huì)增加強(qiáng)度提高幅度從而加大最終堆壩高度。這對(duì)于大、中型礦山選礦廠的正常生產(chǎn)，對(duì)于粘性細(xì)粒尾礦庫(kù)占地經(jīng)濟(jì)性都有重大意義。
[0012](4)該方法可根據(jù)穩(wěn)定性需要在不同高程處設(shè)置土工格柵，這無(wú)疑會(huì)有效的提高壩體穩(wěn)定性，增加堆壩高度和速度。當(dāng)使用土工格柵與水平排水體相結(jié)合的復(fù)合排滲加筋材料時(shí)，其優(yōu)越性會(huì)更加明顯。
[0013](5)通過(guò)對(duì)尾礦壩浸潤(rùn)線智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置閥值，自動(dòng)啟動(dòng)真空系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)浸潤(rùn)線的自動(dòng)管理與控制，也能通過(guò)對(duì)氣水分離裝置中的水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置閥值，自動(dòng)啟動(dòng)其中的抽水泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水。具有智能控制、節(jié)能環(huán)保、管理維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特的優(yōu)越性，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法橫斷面示意圖。
[0015]圖2-1為一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法水平集排層(膜袋充填砂)。
[0016]圖2-2為一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法水平集排層(直排式塑料排水板)。[0017]圖2-3為一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法水平集排層(成層砂)。
圖3為一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法真空收集管節(jié)點(diǎn)大樣圖。
[0018]圖4為步驟一中的示意圖。
[0019]圖5為步驟二中的示意圖。
[0020]圖6為步驟三中的示意圖。
[0021]圖7為步驟四中的示意圖。
[0022]圖8為步驟五中的示意圖。
[0023]圖9為步驟六中的示意圖。
[0024]圖10為步驟七中的示意圖。
[0025]圖中所示構(gòu)件、部位名稱及對(duì)應(yīng)的標(biāo)記:初期壩1、尾礦壩2及分層尾礦壩2-1、
2-2、2-3、連通管3、水平集排層4、收集管5、加筋6及分層加筋6_1、6_2、6_3、透水充填袋7及分層充填袋7-1、7-2、7-3，真空收集管8及分層真空收集管8-1、8-2、8-3，真空泵9及分層真空泵9-1、9-2、9-3，抽水泵10及分層真空泵10-1、10-2、10-3，膜袋充填砂子壩11及分級(jí)子壩11-1、11-2、11-3，浸潤(rùn)線12及分層水位控制閥值12_1、12_2、12_3。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特征做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
一種細(xì)粒尾礦壩通過(guò)加筋與智能控制浸潤(rùn)線來(lái)確保堆筑期與運(yùn)行期安全穩(wěn)定的方法，其【具體實(shí)施方式】如下:
步驟一:堆筑透水初期壩、吹填首層尾礦:
在初期壩I底部設(shè)置一根連通管3，連通管3末端伸出初期壩I外，壩體2的底面鋪設(shè)水平集排層4，水平集排層4由卵礫石或若干根平行于尾礦壩體2縱軸線的砂、卵石、礫石構(gòu)成砂溝；水平集排層4與連通管3通過(guò)平行于尾礦壩體2橫軸線的收集管5連通；通過(guò)上述方法，使得尾礦壩體2內(nèi)的澄清液通過(guò)水平集排層4與收集管5得到匯集，最終通過(guò)連通管3排往庫(kù)外。
[0027]步驟二:布設(shè)格柵、水平集排層、真空抽水系統(tǒng):
完成步驟一并視首層尾礦滲透性高低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的固化后，即可在首層尾礦上鋪設(shè)加筋材料6-1，在土工格柵6-1上布置和固定土工織物透水充填袋7-1，然后對(duì)7-1吹填砂，形成水平集排層。在靠近初期壩處安裝真空抽水系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由真空收集管8-1、真空泵與真空管9-1、抽水泵與管10-1等組成。
[0028]步驟三:吹填二層尾礦、抽真空排積水:
完成步驟二并視二層尾礦2-2滲透性高低，在尾礦2-2吹填到一定厚度時(shí)即可啟動(dòng)真空抽水系統(tǒng)，待二層尾礦2-2固化后，再在其上鋪設(shè)加筋材料6-2。
[0029]步驟四:吹填子壩與尾礦，布設(shè)格柵、水平集排層、真空抽水系統(tǒng):
完成步驟三即可采用大口徑搭砌膜袋充填砂形成首級(jí)子壩ll-ι與三層尾礦2-3，在三層尾礦2-3上鋪設(shè)加筋材料6-3，在土工格柵6-3上布置和固定土工織物透水充填袋7-2，然后對(duì)7-2吹填砂。在靠近子壩11-1處安裝真空抽水系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由真空收集管8-2、真空泵與真空管9-2、抽水泵與管10-2等組成。
[0030]步驟五:吹填四層尾礦、抽真空排積水:
完成步驟四即可采用大口徑搭砌膜袋充填砂形成首級(jí)子壩11-2，并視四層尾礦2-4滲透性高低，在四層尾礦2-4吹填到一定厚度時(shí)即可啟動(dòng)真空抽水系統(tǒng)，待四層尾礦2-4固化后，再在其上鋪設(shè)加筋材料6-4。
[0031]步驟六:重復(fù)步驟四與五，逐步堆高細(xì)粒尾礦壩:
在監(jiān)測(cè)信息的引導(dǎo)下，重復(fù)完成步驟四與五，每吹填兩層尾礦，完成一層水平排水層與真空抽水系統(tǒng)，即可逐步堆聞細(xì)粒尾礦現(xiàn)。
[0032]步驟七:安全運(yùn)行過(guò)程中的智能控制:
通過(guò)計(jì)算分析后設(shè)定安全浸潤(rùn)線12，根據(jù)安全浸潤(rùn)線12確定水平排水層與真空抽
水系統(tǒng)設(shè)置處的控制水位線閥值12-1、12-2、12-3......，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的支持下，通過(guò)對(duì)尾
礦壩安全浸潤(rùn)線智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置閥值12-1、12-2、12-3.......自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉真空系
統(tǒng)9-1、9-2、9-3......，實(shí)現(xiàn)對(duì)浸潤(rùn)線的自動(dòng)管理與控制，也能通過(guò)對(duì)真空收集管(氣水分
離裝置)8-1、8-2、8-3......中的水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置閥值，自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉其中的抽水泵
10-1、10-2、10-3、、、、、、，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水。
[0033]本發(fā)明不拘限以上實(shí)施例，根椐
【發(fā)明內(nèi)容】
，可以有很多實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于: (1)在細(xì)粒尾礦堆積壩(2)底面構(gòu)建水平集排層(4 )，水平集排層(4 )由整板或條狀布置的砂、卵石、礫石構(gòu)成；隨分層尾礦壩逐步堆高，視尾礦顆粒大小每隔一定高度鋪設(shè)一層加筋(6)； (2)視尾礦滲透能力高低每隔一定高度設(shè)置水平排水體(7)，其端部連接真空收集管(8)； (3)根據(jù)尾礦壩體不同高度處浸潤(rùn)線(12)控制閥值，智能控制真空泵(9)的啟動(dòng)與關(guān)閉； (4)根據(jù)真空排水管內(nèi)水位閥值，智能控制抽水泵(10)的啟動(dòng)與關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于:所述的庫(kù)底水平集排層為水平集排層(4)由整板或條狀布置的砂、卵石、礫石構(gòu)成；也可以是間距f 3m條狀布置的各種土工排水織物，還可以是間距f 3m條狀布置充填砂的土工織物膜袋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于:所述的隨分層尾礦壩逐步堆高，視尾礦顆粒大小每隔一定高度鋪設(shè)一層加筋為視尾礦顆粒大小每隔2?5m鋪設(shè)一層加筋層(6)，該加筋層材料可以是普通加筋型格柵，也可以是土工格室，還可以是排水加筋復(fù)合材料或加筋與排水復(fù)合體，其排水材料可以是成層砂，也可以間距f 3m條狀砂溝、充填砂的土工織物膜袋、塑料排水板或排水帶等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于:所述的視尾礦滲透能力高低每隔一定高度設(shè)置水平排水體(7)為視尾礦滲透能力高低每隔2?5m高度設(shè)置水平排水體(7 )，與加筋層(6 )不同，水平排水體(7 )必須具有排水功能；其排水材料可以是成層砂，也可以是間距f3m條狀砂溝、充填砂的土工織物膜袋、塑料排水板或排水帶等；與加筋層(6)不同，水平排水體(7)必須在其端部連接真空收集管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于:所述的視尾礦滲透能力高低每隔2?5m高度設(shè)置水平排水體(7)與真空收集管(8)構(gòu)成真空系統(tǒng)與排水系統(tǒng)二合一的真空滲濾液收集系統(tǒng)；該系統(tǒng)是分層獨(dú)立工作的，多層共同工作形成細(xì)粒尾礦堆積壩全高度立體排滲真空預(yù)壓作用，細(xì)粒尾礦一般是尾粘土，不需真空密封系統(tǒng)，而如若連續(xù)兩層是尾礦砂，則其中不設(shè)真空系統(tǒng)并不會(huì)影響其他層正常運(yùn)行，如若某一層是尾礦砂，該層在水平排水體之下，則只需在其端部與尾部設(shè)置密封膜即可，該層在水平排水體之上時(shí)則需在其端部、尾部及上部密封或等待其上一層尾粘土吹填后再抽真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒尾礦加筋堆積壩智能控制立體排滲真空預(yù)壓法，其特征在于:所述的尾礦壩體安全穩(wěn)定性需要確定安全控制浸潤(rùn)線，根據(jù)該浸潤(rùn)線設(shè)置不同高度處真空滲濾液收集系統(tǒng)的浸潤(rùn)線控制閥值，智能控制真空泵(9)的啟動(dòng)與關(guān)閉，施行對(duì)浸潤(rùn)線與尾礦壩安全的智能控制；還可根據(jù)真空排水管(8)內(nèi)水位閥值，智能控制抽水泵(10)的啟動(dòng)與關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】E02D17/18GK103924576SQ201310012968
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】呂文志, 萬(wàn)凱軍, 肖玉成, 徐牧明 申請(qǐng)人:中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司