專利名稱：一種尾礦干堆工藝新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾礦堆存的方法，尤其是涉及一種尾礦干堆的工藝方法，廣泛適應(yīng)于缺乏建壩(尾礦庫)條件的區(qū)域進(jìn)行尾礦干式堆放，尤其適用于因無理想庫址或庫址距離選礦廠太遠(yuǎn)等因素?zé)o法建設(shè)尾礦庫的工程。
背景技術(shù)：
尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以堆存金屬非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排除尾礦的場所，是維持礦山正常生產(chǎn)的必要設(shè)施，是礦山企業(yè)最大的環(huán)境保護(hù)工程項(xiàng)目?？梢苑乐刮驳V向江、河、湖、海、沙漠及草原等處任意排放。目前，尾礦庫的類型有山谷型尾礦庫、傍山型尾礦庫、平地型尾礦庫、截河型尾礦庫。尾礦庫的基建投資一般約占礦山建設(shè)總投資的10%以上，占選礦廠投資的20%左右， 有的幾乎接近甚至超過選礦廠投資。尾礦設(shè)施的運(yùn)行成本也較高，有些礦山尾礦設(shè)施運(yùn)行成本占選礦廠生產(chǎn)成本的30%以上。為了減少運(yùn)行費(fèi)，有些礦山的選礦廠廠址取決于尾礦庫的位置。為了盡量不占或少占農(nóng)田，不遷或少遷村莊，減少尾礦庫征地、基建投資和運(yùn)行的成本，尾礦庫的選址十分重要。尾礦庫選址研究論證是一個工作復(fù)雜，經(jīng)歷時(shí)間長，綜合面廣，整體概念強(qiáng)的工作。近年來，由于征購?fù)恋睾桶徇w農(nóng)戶越發(fā)困難，建設(shè)尾礦庫的費(fèi)用更高。特別是一些受當(dāng)?shù)氐匦螚l件、規(guī)劃等的限制，很難在現(xiàn)有廠區(qū)附近尋找到適宜建庫的庫址，使得礦山企業(yè)不得不考慮采用尾礦庫干堆來解決尾礦堆存問題。本發(fā)明根據(jù)尾礦庫尾礦粒徑分布規(guī)律，利用土工編織袋形成不同的有小孔徑及尾礦在尾礦漿中的懸浮、沉積規(guī)律等，判別尾礦漿內(nèi)水排出土工編織袋的速度，確定袋裝尾礦體干堆工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種尾礦干堆工藝新方法，既可解決礦山附近缺乏建設(shè)尾礦庫地形帶來的困難，又降低了尾礦長距離輸送成本，保證了礦山正常的生產(chǎn)，加速了礦山建設(shè)速度。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
1)干堆場區(qū)調(diào)查系統(tǒng)地對干堆場區(qū)所在的位置，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，地基承載力、土壤力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，確定建設(shè)干堆場最優(yōu)場址；
2)尾礦特性分析通過實(shí)驗(yàn)對選礦廠試生產(chǎn)產(chǎn)生的尾礦粒徑、尾礦漿內(nèi)是否含有膠體粒子以及尾礦漿PH值、是否具有腐蝕性進(jìn)行測定分析；
所述的對尾礦漿內(nèi)是否含有膠體粒子進(jìn)行分析是指，通過分析確定膠體粒子在尾礦漿中對土工編織袋有效孔隙造成的影響，主要指堵塞等。
所述的對尾礦漿PH值及是否具有腐蝕性等進(jìn)行分析，是指通過實(shí)驗(yàn)手段確定尾礦漿酸堿性及腐蝕性大小，及與土工編織袋相遇后是否發(fā)生不良化學(xué)反應(yīng)等。
3)對場地地基進(jìn)行處理及分析通過盲溝及其他措施增加場地基礎(chǔ)滲透力；通過利用有限元法進(jìn)行地基應(yīng)力場變化分析，分析在袋裝尾礦體干堆加載下地基應(yīng)力狀態(tài)、變形特征及其變化規(guī)律；4)地下水滲流場分析用有限元計(jì)算出結(jié)點(diǎn)水頭，并用計(jì)算機(jī)輸出水位線；5)干堆場參數(shù)的確定及土工編織袋規(guī)格的選擇通過擬建區(qū)地基承載力，確定尾礦干堆壩體高度、坡度；并綜合考慮尾礦特性，確定土工編織袋規(guī)格、袋裝尾礦體復(fù)合體單層的施工厚度；所述尾礦干堆體坡度范圍為1:2 1:5為宜；所述土工編織袋有效孔徑為 0.033 0. 1mm，堆積尾礦后形成的規(guī)格為長X寬X高=(40 60)米X (5 10)米X (0. 25 0. 4)米。
所述的土工編織袋采用高強(qiáng)度抗老化編織袋為宜，即普通編織袋在加工過程中添加相關(guān)添加劑以增加編織袋的強(qiáng)度及抗老化性，可在市場上訂購。
6)袋裝尾礦體筑壩利用選礦廠產(chǎn)生的尾礦，向土工編織袋內(nèi)注入尾礦漿，礦漿中水通過土工編織袋流出，粗粒尾礦留在袋中并最終填滿；裝滿尾礦的土工編織袋自下而上錯縫分層堆置，最終堆存后的尾礦干堆壩體為上窄底寬的梯形體結(jié)構(gòu)；在所述的尾礦干堆壩體內(nèi)設(shè)置排滲管道；在尾礦干堆壩體表面設(shè)置坡面覆土保護(hù)層；7)對尾礦干堆壩體進(jìn)行穩(wěn)定性及可靠性分析利用巖土工程軟件模擬出各個袋裝尾礦體各個受力點(diǎn)，對尾礦干堆壩體進(jìn)行穩(wěn)定性及可靠性分析。
所述的尾礦干堆壩體的穩(wěn)定性及可靠性分析為用Bishop法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并用蒙特卡羅(Monte-carlo)模擬法進(jìn)行可靠性分析。
本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法，通過以上技術(shù)方案具有以下積極效果(1)突破了尾礦庫選址瓶頸，縮短了尾礦庫與選礦廠的距離，降低了礦山運(yùn)營期間尾礦運(yùn)輸成本，且袋裝尾礦體筑壩干堆工藝前期僅進(jìn)行地基處理，降低了礦山前期投資。
(2)由于尾礦干堆工藝使尾礦干堆場內(nèi)無水，降低了傳統(tǒng)尾礦堆存所產(chǎn)生的安全急 ^^ ο
( 3 )首次形成尾礦干堆工藝，能為國內(nèi)外礦山工程起借鑒作用。同時(shí)該成果直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，將產(chǎn)生巨大社會效益。


圖1為本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法堆存的尾礦干堆壩體立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明采用的高強(qiáng)度抗老化編織袋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1中尾礦干堆壩體埋設(shè)排滲管道部分的局部放大圖。
附圖標(biāo)記為1 一干堆場場址；2 —袋裝尾礦體；3 —高強(qiáng)度抗老化編織袋；4 一排滲管道；5 —坡面保護(hù)層；6 —尾礦干堆壩體。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。由圖1所示的為本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法堆存的尾礦干堆壩體立體結(jié)構(gòu)示意圖并結(jié)合圖2、圖3看出，本發(fā)明一種尾礦干堆工藝新方法根據(jù)礦山整體規(guī)劃要求確定干堆場場址1，通過對尾礦干堆場場址1的調(diào)查，確定干堆場場址1的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，并對干堆場場址1進(jìn)行處理，增加其滲透能力，確保后期施工中水能順利滲流出；再將根據(jù)選礦廠排出尾礦的濃度、粒徑分布情況、流速及水質(zhì)情況定做出符合現(xiàn)場的高強(qiáng)度抗老化編織袋3鋪設(shè)在擬建干堆場場址1處，利用選礦廠排出的尾礦漿體直接泵入高強(qiáng)度老化編織袋3中形成袋裝尾礦體2，袋裝尾礦體2的尺度可根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整。由于定制的袋裝高強(qiáng)度抗老化編織袋具有一定的有效孔徑，水從編織袋3中流出，尾礦留在編織袋3內(nèi)并形成袋裝尾礦體2，利用袋裝尾礦體2層層堆積形成尾礦干堆壩體6。為有效增加壩體排滲能力，增加尾礦安全穩(wěn)定性，在尾礦干堆加高中，每隔一定高度鋪設(shè)排滲管道4。為防止尾礦干堆壩體形成尾礦漿滲流通道，袋裝尾礦壩體2均錯縫堆筑，防止通縫。尾礦干堆壩體結(jié)束后對整個坡面進(jìn)行覆土保護(hù)形成保護(hù)層5。袋裝尾礦體干堆工藝的設(shè)計(jì)與施工可以分為三個階段
第一階段干堆場區(qū)及選礦資料的調(diào)查與研究。系統(tǒng)地對干堆場區(qū)地基承載力、基礎(chǔ)水文地質(zhì)進(jìn)行分析，并對選礦廠產(chǎn)出的尾礦漿進(jìn)行濃度、流速、PH值進(jìn)行調(diào)查，并對尾礦漿中尾礦顆粒級配進(jìn)行分析；
第二階段在對尾礦干堆場場區(qū)地基調(diào)查與研究基礎(chǔ)上，確定干堆的總高度及袋裝尾礦體邊坡坡度；根據(jù)尾礦實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定高強(qiáng)度抗老化編織袋即模袋的平面尺寸及每個模袋的裝砂高度等；并根據(jù)項(xiàng)目確定監(jiān)測與安全檢查方式、內(nèi)容及制度的建立；應(yīng)急預(yù)案的制定寸。第三階段在確定干堆場場址的基礎(chǔ)上進(jìn)行尾礦庫設(shè)計(jì)與施工。本發(fā)明提供的方法已在我國某大型地下礦山中進(jìn)行施工，并利用該干堆工藝筑起一道壩體，該實(shí)例于2009年4月開始實(shí)施，于2009年11約建設(shè)完畢，建設(shè)過程中遭受了 2009年6月發(fā)生的200年一遇暴雨，保證下游居民人身安全、財(cái)產(chǎn)安全及下游風(fēng)景區(qū)的正常運(yùn)營。2010年9月，該工程完工后一年，未發(fā)現(xiàn)地基不均勻沉降及其他隱患。該項(xiàng)目成功實(shí)施后取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益。( 1)解決了礦山由于尾礦庫庫滿面臨無庫可排局面，防止了礦山因缺乏尾礦庫而進(jìn)入停產(chǎn)困境。(2)為礦山新建傳統(tǒng)尾礦庫提供了時(shí)間，解決礦山尾礦排放問題，為企業(yè)直接節(jié)省投資2000余萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著；
(3)實(shí)現(xiàn)了尾礦干堆的開創(chuàng)性成果，并對礦山后期發(fā)展尾礦干堆有一定的指導(dǎo)意義。
權(quán)利要求
1.一種尾礦干堆工藝新方法，其特征在于通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)1)干堆場區(qū)調(diào)查系統(tǒng)地對干堆場區(qū)所在的位置，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，地基承載力、土壤力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，確定建設(shè)干堆場最優(yōu)場址；2)尾礦特性分析通過實(shí)驗(yàn)對選礦廠試生產(chǎn)產(chǎn)生的尾礦粒徑、尾礦漿內(nèi)是否含有膠體粒子以及尾礦漿PH值、是否具有腐蝕性進(jìn)行測定分析；3)對場地地基進(jìn)行處理及分析通過盲溝及其他措施增加場地基礎(chǔ)滲透力；通過利用有限元法進(jìn)行地基應(yīng)力場變化分析，分析在袋裝尾礦體干堆加載下地基應(yīng)力狀態(tài)、變形特征及其變化規(guī)律；4)地下水滲流場分析用有限元計(jì)算出結(jié)點(diǎn)水頭，并用計(jì)算機(jī)輸出水位線；5)干堆場參數(shù)的確定及土工編織袋規(guī)格的選擇通過擬建區(qū)地基承載力，確定尾礦干堆壩體(6)高度、坡度；并綜合考慮尾礦特性，確定土工編織袋(3)規(guī)格、袋裝尾礦體(2)的單層施工厚度；所述尾礦干堆體(6)坡度范圍為1:2 1:5為宜；所述土工編織袋(3)有效孔徑為 0.033 0. 1mm，堆積尾礦后形成的規(guī)格為長X寬X高=(40 60)米X (5 10)米X (0. 25 0. 4)米；6)袋裝尾礦體筑壩利用選礦廠產(chǎn)生的尾礦，向土工編織袋內(nèi)注入尾礦漿，礦漿中水通過土工編織袋(3)流出，粗粒尾礦留在袋中并最終填滿；裝滿尾礦的土工編織袋(3)自下而上錯縫分層堆置，最終堆存后的尾礦干堆壩體(6)為上窄底寬的梯形體結(jié)構(gòu)；在所述的尾礦干堆壩體內(nèi)設(shè)置排滲管道(4)；在尾礦干堆壩體(6)表面設(shè)置坡面覆土保護(hù)層(5)；7)對尾礦干堆壩體(6)進(jìn)行穩(wěn)定性及可靠性分析利用巖土工程軟件模擬出各個袋裝尾礦體各個受力點(diǎn)，對尾礦干堆壩體(6)進(jìn)行穩(wěn)定性及可靠性分析。
2.如權(quán)利要求1或2所述的一種尾礦干堆工藝新方法，其特征在于所述的土工編織袋(3 )采用高強(qiáng)度抗老化編織袋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種尾礦干堆工藝新方法，其特征在于所述的尾礦干堆壩體(6)的穩(wěn)定性及可靠性分析為用Bishop法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并用蒙特卡羅 (Monte-carlo)模擬法進(jìn)行可靠性分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種尾礦干堆工藝新方法，通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)干堆場區(qū)調(diào)查、尾礦特性分析、對場地地基進(jìn)行處理及分析、對地下水滲流場分析，對干堆場參數(shù)的確定及土工編織袋規(guī)格的選擇，利用選礦廠產(chǎn)生的尾礦，向土工編織袋內(nèi)注入尾礦漿，礦漿中水通過土工編織袋(3)流出，粗粒尾礦留在袋中并最終填滿；裝滿尾礦的土工編織袋(3)自下而上錯縫分層堆置，最終堆存后的尾礦干堆壩體(6)為上窄底寬的梯形體結(jié)構(gòu)；在所述的尾礦干堆壩體內(nèi)設(shè)置排滲管道(4)；在尾礦干堆壩體(6)表面設(shè)置坡面覆土保護(hù)層(5)。本發(fā)明既可解決礦山附近缺乏建設(shè)尾礦庫地形帶來的困難，又降低了尾礦長距離輸送成本，保證了礦山正常的生產(chǎn)，加速了礦山建設(shè)速度。
文檔編號E02B7/02GK102493399SQ20111039267
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者華躍, 吳小剛, 曹作忠, 曾學(xué)敏, 段蔚平, 汪斌, 汪良峰, 秦柯, 竇曉峰 申請人:中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司