[发明专利]一种提高在役尾矿库容量的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于矿山采矿技术领域，涉及矿山尾矿坝堆筑技术领域，具体地说，是指一种提高在役尾矿库容量的方法及其装置。

背景技术

尾矿是指矿山开采出的矿石，经选矿厂选出有价值的精矿后排放的“废渣”。尾矿的处置通常是将这些尾矿与大量的水混合制成很稀的尾矿泥浆，而后用泵通过管道输送到指定地点存放。为存放这些流态泥浆，通常需要筑坝（称之为尾矿坝）以阻止泥浆外泄，形成尾矿库。流态的泥浆对坝体存在很大的水平作用力，且这种作用力随坝高的增加成指数关系增长，因此尾矿坝的高度就会受到限制，即尾矿库的容积会受到限制。当尾矿坝内存放的尾矿泥浆达到设计标高后就必须停止向尾矿坝内继续注入尾矿泥浆，否则将会导致溢坝或溃坝，事实一再表明，尾矿库一旦失事，将给工农业生产及下游人民生命财产造成巨大的灾害和损失。

为了能够保证安全和矿石开采的继续进行，就需要重新选址，新建尾矿库。然而由于土地资源稀缺，尾矿库占地面积大，且新建尾矿库投资成本高、尾矿输送距离增加，从而使企业承受了巨额的建设、运输费用，不利于企业发展。因此，提出一种切实有效的提升在役尾矿库容积（库容量）的新型方法迫在眉睫。

发明内容

本发明提出的一种提高在役尾矿库容量的方法。该扩容后的尾矿库分为三层结构：底层为原尾矿库中的尾矿泥浆，在其中设置排水体系；中层为在原尾矿坝上增高坝体而扩大的库容中新增尾矿泥浆，随该尾矿泥浆注入，逐步设置排水通道；上层为由尾矿泥浆和固化剂混合后形成的能够自立的固态固化尾矿土。在上层固化尾矿土以及中层、底层尾矿泥浆自重作用下，中层、底层尾矿泥浆中的水通过其中的排水体系排出，实现排水固结，由流塑态转变成可自立的固态尾矿土，从而减小了对尾矿坝的水平推力，增大了承受竖向载荷的能力。最终达到增大尾矿库存积尾矿的能力。

本发明提供的一种提高在役尾矿库容量的方法，具体步骤如下：

第一步，在现有尾矿库的原有尾矿泥表面设置工作垫层和排水系统，构筑底层，具体的构筑方法如下：

该工作垫层分为基础层和加固层两部分，或者只包括加固层，加固层的构筑方法是将库区的原有尾矿泥或者新增尾矿泥浆与固化剂混合均匀，分层浇筑在基础层或者原有尾矿泥之上，最终形成具有满足施工作业承载能力的工作垫层；构筑好工作垫层之后，在原有尾矿泥中设置竖向排水通道，在工作垫层表面设置水平排水通道以及排水井，竖向排水通道与水平排水通道相连通，水平排水通道通向排水井中，使原有尾矿泥中的水在其自重和其上荷重作用下，通过竖向排水通道，流经水平排水通道排入排水井中并抽走，实现原有尾矿泥排水固结；

第二步，在现有尾矿坝上，新修坝体，在新修的坝体内注入新增尾矿泥，并在新增尾矿泥中设置排水系统，形成中层；

第三步，在中层的最后一层新增尾矿泥表面，铺设工作面层，在该工作面层上设置水平排水通道和竖向排水井；

如果中层中是采用自动排水通道设置系统时，将自动排水通道设置系统中的悬浮装置去除，并将第二步中由自动排水通道设置系统中排水材料所形成的竖向排水通道与该工作面层表面的水平排水通道相连通；当采用逐层水平排水系统时，将整个尾矿库周边的引水通道与水平排水通道和竖向排水井连通。从而使该层新增尾矿泥中的水，在自身荷载作用下通过竖向排水通道或者每一层的水平排水材料汇集，最终从竖向排水井排出；

在工作面层所在的尾矿库区域四周修筑一圈坝体作为模板k，模板k高度宜与仓格a高度相同，在工作面层上靠近排水井位置构筑若干个仓格，用于储存新排放的尾矿泥浆，将新排放的尾矿泥浆依次注满仓格，泥浆搁置1~3天排出自由水形成粘稠尾矿泥浆，采用固化处理系统处理并形成混合泥浆输送给摊铺系统进行摊铺，形成固化尾矿土，最后形成上层。

本发明的优点在于：

本发明一方面采用新型排水材料及排水布置方式，并且配合自重和上层尾矿土重力作用加速尾矿库内的尾矿泥浆的排水固结；另一方面对后续注入的尾矿泥浆进行固化处理，分层摊铺堆积，实现固化处理后的尾矿土自立于尾矿库表面。两个方面大幅减小了原有尾矿泥浆对原尾矿坝的水平作用力同时降低了尾矿坝体的浸润线，提高了尾矿库的安全性；并且大大减小了尾矿土体的孔隙比，增加尾矿库的库容，从而延长了尾矿库的使用年限。其施工装置操作简单、组合灵活、运行快速，施工工艺简洁高效。

附图说明

图1a为本发明的提高在役尾矿库容量的装置的三层结构第一种示意图；

图1b为本发明的提高在役尾矿库容量的装置的三层结构第二种示意图；