1、概況
陜西鉛硐山礦業有限公司木桐溝尾礦庫93年由西安有色冶金設計研究院設計，97年投入使用，尾礦庫采用兩壩方案：上游法充填筑壩方式。初期壩為土石混合壩，距溝口320米，在初期壩上游約530米處設置攔洪壩。設計庫容260萬立方。服務年限17年，堆積標高1230米，總壩高85米。
截止07年底，尾礦壩已堆積到壩頂標高1215米，壩長168米，上下游堆積壩間長度約200米，采用初期壩上游和攔洪壩下游輪換的排礦方式，由于沉積灘受上、下游雙向堆積影響，實測干灘長度約為50～70米。
雖然兩壩方式的尾礦庫現狀未發現異常，管理狀況良好，但分析發現以下問題已嚴重影響到兩壩方式尾礦庫的繼續使用和安全加高。一是尾礦庫內工藝條件惡化;二是上游不透水壩不利于穩定;三是尾礦庫存在地震液化的危險。
2008年木桶溝尾礦庫實施了度汛措施方案，向上游延伸了排洪系統，調整了放礦了方式，改善了干灘長度、澄清距離等安全運行條件。隨著堆積壩的不斷加高，基本達到了原設計的高度和容量。解決好現有尾礦庫的安全運行管理和解決礦山持續生產的尾礦堆放問題，是企業面臨的頭等大事。經多方案分析論證，提出了尾礦干堆加固方案，既對原尾礦堆積壩起到加固作用，又解決了庫容問題。
2、擴容方案的選擇
在礦山周圍可供選擇的尾礦壩址有木桶溝、扇壇溝和張坡溝。扇壇溝庫容難以滿足設計要求，不予考慮。木桐溝庫址有如下特點： 1)主溝縱坡降較小(J=10.1%)，有效庫容大，不但初期壩低，而且為后期發展留有較大余地;2)距選廠較近，尾礦漿自始自終自流輸送;3)不足之處，匯水面積較大(F=6.9KM2)，排洪設施投資高。張坡溝庫容較大，存在問題是下游為耕地，有近30戶住戶。
結合木桐溝尾礦庫的運行現狀、地形特點及礦山服務年限的要求及張坡溝庫址，擬提出三個可行性方案，現比較如下：
通過分析比較，尾礦干堆加固筑壩法在解決庫容的前提下能有效增強堆積壩體的整體穩定性，提高尾礦庫的安全度，減少了尾礦庫占地面積和環境污染，雖然在后期運行中費用偏高，在尾礦庫安全要求越來越嚴的情況下，推廣應用新技術、新工藝是發展趨勢。
3 尾礦干堆加固技術的可靠性分析
3.1濾水壩穩定性分析
濾水壩采用碾壓堆石壩型，上游坡比1:1.6，下游平均坡比為1:1.87，經分析計算，濾水壩下游壩坡抗滑穩定最小安全系數為1.20，木桶溝尾礦庫新增濾水壩考慮地震荷載后壩體抗滑最小安全系數為1.226，滿足規范要求。
3.2 加固后壩體的滲流及穩定性分析
3.2.1 尾礦壩體滲流分析: 木桶溝現有尾礦堆積壩體內設置了8層水平排滲系統，壩體內浸潤線埋深控制在7.0米以下，目前排滲系統良好。木桶溝尾礦庫實施加固后，全部采用壓濾后的干尾礦進行壓坡堆填，其含水率較低，浸潤線埋深逐年加深。，堆積壩最終標高1230.0米至排水井直線距離為850米，干灘長度較長，除用于調洪庫容外，最高庫水位低于最終壩頂5.0米，最小灘長300米，其運行工況條件優越，安全性好。
3.2.2 尾礦壩整體穩定分析：
通過以上計算，壩體邊坡穩定滿足抗滑穩定要求。
4、尾礦干堆加固方案
在不改變原設計壩高即最終堆積壩頂高度不超過1230.0米前提下，通過改變現有尾礦筑壩方式，即由上游式尾礦筑壩法調整為尾礦干式堆筑法。在現初期壩下游設濾水壩，濾水壩以上用脫水后的干尾礦逐層碾壓堆積最終壩高，設計有效庫容268萬立方，服務年限11年。
4.1. 濾水壩及庫內排滲設施。
在現尾礦庫初期壩下游180處新建一濾水壩，壩高經比較確定為30米，壩軸線長118米，筑壩方量11萬立方，為碾壓堆石壩。為了不破壞周邊生態環境，筑壩材料選用礦山渣場的廢石。該廢渣強度高、級配好，是理想的筑壩材料。
為了確保庫內滲水外排，主要排滲設施有：一是庫內底部排滲管外延至濾水壩以外，管徑0.6米，采用整體式園涵;二是濾水壩與初期壩間庫底設排滲褥墊，采用砂礫料內埋排滲盲管形式，排滲褥墊寬1.0米，厚1.0米，內部埋?150PE排滲盲管3根;三是濾水壩與現有堆積壩外坡間壓坡體內每10米布置一層?150軟式透水管排滲管網，水平間距8.0米，伸入壓坡體內30米;四是現堆積壩馬道排水溝內水平布置?150軟式排水管，將滲水沿截水溝排出壩外。
4.2.排洪系統
將現有排洪隧洞向下游延伸至濾水壩以外，延伸長度230米，隧洞凈斷面直徑3米，根據圍巖情況采用鋼筋砼整體支護。
4.3.尾礦脫水
我礦采用濃縮+過濾的脫水方法，工藝如圖所示;
選廠尾礦經渣漿泵揚送至旋流器，分級后的細粒尾礦自流進尾礦庫內，粗顆粒尾礦進入Φ22米高效濃密池內濃縮，后自流進入陶瓷過濾機脫水。
設備使用情況及注意事項
4.3.1 我公司采用NT—22周邊傳動濃縮機，前期因操作不當，經常發生停機后無法正常起動。經分析總結為：池內放漿按照先適當放水后放漿原則，停機前先行提起主耙，放出中心部分料漿，這樣，停機后能正常起動。
4.3.2 尾礦脫水選用四臺(三開一備)60平米陶瓷過濾機(工藝資料：尾礦量35萬噸/年，尾礦比重2.78，脫水前礦漿濃度21.78%，堆積干容重1.45t/m3,尾礦粒度-200目長82.07%)脫水效果與進漿濃度及粒度有直接關系，進濃濃度控制在50%以上時，脫水后尾礦含水率在13.1%以內，滿足堆壩要求。
4.3.3 陶瓷片用硝酸清洗，在配酸過程中產生大量酸霧，污染車間環境，建議將配酸罐，密閉起來或放置于廠房外。
4.4 干尾礦輸送
干尾礦采用皮帶輸送，全長850米。
4.5 碾壓筑壩：
在對現有壩坡進行加固實施前，應對現有壩坡多年來已經復墾種植的植被進行徹底的清除，然后分區域采用干尾砂堆填筑壩(見下圖)。
4.5.1一階段尾砂堆填：新增濾水壩建成后，為便于濾水壩與現有尾礦壩間匯流面積的雨水排泄，從原初期壩頂開始向濾水壩方向自上游堆積脫水后的尾砂，始終保持尾砂面坡向下游，坡度控制在1.0%。尾礦堆填采用推土機自下向上逐層攤鋪、碾壓，在現有堆積壩頂1228.0米下游壩面形成一平均約200米碾壓堆填體。堆填體平均外坡比1:3.5，每10米預留一級馬道，馬道寬5.0米，馬道間壩體外坡比1:3.
3.5.2 二階段尾砂堆填： 自一階段尾礦壩已堆填的外邊緣開始采用推土機逐層攤鋪、碾壓至設計堆填壩頂標高1230.0米，尾砂攤鋪碾壓長度300米，考慮庫內防洪，自300米以后庫內堆填坡度按1:3控制，堆填至現有灘面。尾礦碾壓時的含水量控制在最優含水量的+3%和-2%之間。不符合要求應晾干或灑水。壓實度為0.93.
5、結論：
尾礦干堆加固技術在我礦的應用，不但有效解決了庫容問題，同時對原堆積壩起到加固作用，提高了堆積壩的整體穩定性，有利于環境保護和水資源利用，在同類型礦山具有推廣應用價值。
聲明：
“尾礦干堆加固技術 在鉛硐山礦擴容改造中的應用” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：陜西鉛硐山礦業有限公司
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2024年09月11日 ~ 13日 
