[发明专利]一种防止超细尾矿堆筑上游法尾矿坝地震液化失稳的方法

说明书

本发明公开了一种防止超细尾矿堆筑上游法尾矿坝地震液化失稳的方法，按照设计方案修建初期坝(5)、坝肩截洪沟(1)，并根据所在地区地震抗震设防烈度确定第一层抗地震液化中粗砂排渗层、第二层抗地震液化中粗砂排渗层的埋置深度，所述的第一层、第二层抗地震液化中粗砂排渗层皆由中粗砂排渗层(11)及铺设在中粗砂排渗层(11)中的一排槽孔排渗管(3)构成；槽孔排渗管(3)通过三通管(12)与排水连通管(2)联通，排水连通管(2)的外端与坝肩截洪沟(1)相连。本发明方法提高了超细粒尾砂堆积坝的抗地震液化能力和稳定性，防止其地震液化失稳破坏，特别适用于高烈度地震地区超细粒尾矿堆筑上游法尾矿坝。

技术领域

本发明属于细粒尾矿筑坝技术，具体涉及-200目含量超过80％的超细粒尾矿采用上游法堆积坝方案中防止地震液化失稳破坏的方法，尤其适用于高烈度地震地区超细粒尾矿堆筑上游法尾矿坝。

背景技术

目前我国发现的矿产有150多种，建设的矿山有10000多座，累计产生尾矿一百余亿吨，而且每年仍以10亿多吨的速度增长。尾矿的处置方式还是采用尾矿库地面堆存为主，目前统计到的尾矿库数量超过12000座，90％以上采用上游法堆坝。

采用上游法堆坝的尾矿粒度一般控制在-200目(0.075mm)含量不超过80％，特别是对于堆筑超过60m的高坝，对尾矿粒度要求更严格，对于-200目含量超过80％的尾矿，一般认为不适合用尾矿直接堆坝。采用细颗粒尾矿筑坝的最终堆积高度受到很大的限制。国内经验认为，细颗粒筑坝不宜超过30m，对于占地较大的尾矿库，显然不经济。

随着选矿技术的进步及选矿回收率的提高，所产生的尾矿粒度越来越细，有色矿和一些超贫磁铁矿产生的尾矿-200目含量达到了85％，一些黄金尾矿甚至达到90％。浮选尾矿砂平均粒径在0.03mm左右，尾矿颗粒细。细颗粒尾矿筑坝力学强度低，固结时间长，堆坝速度较慢，对于大、中型矿山而言，堆坝速度将会影响矿山选厂的正常生产。采用细颗粒尾矿筑坝后，坝体内的排渗不畅造成坝体内的浸润线过高，使尾矿砂长期处于饱和状态，尾砂固结非常慢，不利于尾砂固结后强度提高，进而影响坝体的稳定性，有发生溃坝的潜在风险，当前发生的很多尾矿库灾害事故都是由于坝体内的浸润线过高引起的。

细颗粒尾矿筑坝尾矿库，在坝前分散管排矿很难形成尾矿筑坝的滩面，尾矿库水上沉积坡度十分平缓，库水位处于较高的位置，沉积的矿泥不易固结，筑坝速度、调洪库容和坝高都不同程度地受到限制，坝体抗震稳定性差，在地震作用下容易发生坝体液化失稳等状况。在高地震烈度区，因细颗粒尾矿的抗液化能力弱，尤其不适合直接堆坝或不能堆筑高坝。对于细粒尾矿库，比较安全可靠的堆存方式为一次性筑坝，但堆存成本太高，堆存成本在20～26元/m³，而且对于土地资源日益紧缺的矿山，尾矿库的建设和运行成本在急剧上升，甚至影响到矿山的持续健康发展。

根据中钢集团马鞍山矿山研究院(金属矿山安全与健康国家重点实验室、国家金属矿山固体废物处理与处置工程技术研究中心的依托单位)近年来对尾矿的抗液化性能的研究得出：在一定的地震荷载作用下，饱和尾砂是否发生液化和液化的程度，主要由尾砂自身的物理性质和环境条件决定。尾砂的液化与下列因素有关：尾砂颗粒的粒径、密度、不均匀系数和粘粒成分含量、地震历史(该区域遭受的最大地震烈度)、饱和程度及现场条件、地下水浸润线埋深、排水条件、渗透能力等都会影响尾砂的液化，以及动荷载的形式和幅度的大小也是影响尾砂的液化主要因素。

细粒尾矿筑坝的尾矿库动稳定性差，主要是由下列原因造成的：

(1)细粒尾矿砂土颗粒尺寸小，细粒尾矿相对密度小，尾砂固结速度慢，易液化；

(2)细粒尾矿不均匀系数愈小，抗液化性差；

(3)细粒尾矿筑坝，地下水浸润线埋深浅，易液化。

(4)动荷载和较大的地震幅值，在细粒尾砂中形成的超孔隙水压力来不及消散，使液化现象增加得愈明显。