干堆工藝尾礦庫建設中的應用

(五礦二十三冶建設集團礦業(yè)工程有限公司 湖南 長沙 410000)

干堆工藝尾礦庫建設中的應用

龔延軍

(五礦二十三冶建設集團礦業(yè)工程有限公司湖南長沙410000)

結合自己積累的一些工作經(jīng)驗，先對尾礦干、濕堆工藝及其優(yōu)缺點進行了簡要的闡述，然后對干堆工藝需注意的問題進行了研究，最后對幾個尾礦干堆工程的應用實例進行了闡述，希望能夠為類似工程提供一定的指導與參考。

干堆工藝；尾礦庫；應用

一、前言

上世紀90年代，尾礦干堆工藝在我國得以實施，目的是為了節(jié)約用水、避免有毒物質(zhì)對周邊水質(zhì)造成的污染，提高利用率，減少尾礦庫的征地面積。近些年來，隨著現(xiàn)代科技的不斷提升，改進機械設備及地形地質(zhì)限制等，通過對經(jīng)濟效益、生態(tài)效益等方面論證對比后，干堆工藝得到了越來越廣泛的應用，并受到了人們的青睞。

二、干、濕堆工藝及其優(yōu)缺點

(一)干堆

按照排礦的不同，可將其分成庫尾排礦、庫前排礦以及周邊排礦等形式。通過對含水率的控制，使其達到20%，甚至還會低，進而形成了“濾餅”，并運輸?shù)礁啥褕觯缓笸ㄟ^設備的分層，使碾壓達到了一定的要求。

(二)傳統(tǒng)濕堆

按照堆筑方式的不同，可以分成上游式、下游式、中線式和一次性的筑壩。其中，我國大部分尾礦庫都采取的是上游式的筑壩，把含水率較高的尾礦漿運到壩前，再通過放礦主管、支管分散放礦的方式均勻進行排放，從而形成了沉積的灘灘面。

(三)優(yōu)缺點

傳統(tǒng)的濕堆優(yōu)點是工藝比較成熟、實例多、經(jīng)驗豐富、尾礦庫竣工后運營成本比較低。其不足與本身的特點有關，由于具有最小控制干灘長度、超高、調(diào)洪等方面的要求，因此，該類尾礦庫占地面積比較大、費用高，對于周邊生態(tài)環(huán)境的破壞也較大。另外，由于庫內(nèi)長期積水，使堆壩邊坡安全性及其穩(wěn)定性受到浸潤線的影響。根據(jù)不同尾礦粒度和放礦，也要加大管理。相比之下，尾礦干堆不但能夠節(jié)約用水，減少了藥劑的消耗量，降低了對生態(tài)環(huán)境的污染，而且還能夠提高尾礦庫利用率。但就目前分析，干堆也存在著一定的問題。1.推廣應用范圍及其技術的成熟度比較有限，實踐經(jīng)驗欠缺；2.對于不同地形、地質(zhì)及其尾礦性質(zhì)等因素，缺少應用和試驗的相關分析作為支撐；3.干堆的工藝環(huán)節(jié)比較多，前期對設備投入較大，后期對設備維護與各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)管理比較繁瑣，大額的資金使一些小型礦山企業(yè)難以承受。

三、干堆工藝需注意的問題

1.干堆工藝的選擇對于南方多雨、地形與地質(zhì)條件受限的區(qū)域，采取干堆工藝時，還要慎重進行考慮，多方面進行論證，避免由于排洪設施、輸送設備等要求，造成投資過大、管理困難的局面。

2.防洪設施設置干堆庫時，周邊設置堅固可靠的排洪設施，若上游的匯水面積比較大的時候，還要設置攔水壩。對于庫前或周邊排礦方式的干堆庫，庫內(nèi)的排洪設施可以參照濕堆進行設計。對于庫尾排礦的干堆庫，可以在攔擋壩前設置排水管井。

3.揚塵防護干堆與濕堆不同，其一大區(qū)別是所排尾礦含水率較低，在大風作用下，堆壩極易出現(xiàn)揚塵，進而對周邊環(huán)境帶來了極大的影響。因此，庫內(nèi)可采取灑水噴淋或灌木綠化等措施。

4.尾礦干堆大部分的尾渣處于非飽和的狀態(tài)，抗剪強度指標提高，壓濾后“濾餅”不易產(chǎn)生沉積，加之浸潤線比較低，降低了滲透變形與地震液化的出現(xiàn)。對于尾礦堆壩來說，分階段進行穩(wěn)定性復核。若堆壩外壩坡的坡度比較陡的時候，還要考慮降雨入滲以及表面濕化的情況。另外，對于一般抗震計算可采取擬靜力法，對于設防烈度較高或條件較復雜的，可采取時程法進行判斷。

5.干堆的監(jiān)測內(nèi)容包括濾餅含水率與干密度、堆場上下游水質(zhì)、粉塵監(jiān)測，以滿足環(huán)境空氣的質(zhì)量；對于壩體浸潤線的位置，外壩坡坡面沉降、裂縫、滑坡及其表面的侵蝕及時進行監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)進行收集；降雨量多的地區(qū)還要對雨量進行監(jiān)測；此外，汛期庫內(nèi)有調(diào)洪要求的，還要對水位進行布置監(jiān)測。

6.日常的管理內(nèi)容包括：對于壓濾設備的維修及養(yǎng)護；強化從業(yè)人員責任與安全意識，嚴禁亂排、亂堆尾礦；對日常巡查和監(jiān)測中的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。此外，還要制定科學合理的應急管理預案。

四、應用實例分析

(一)新建尾礦庫

某尾礦庫的總壩高是35m，為了有效減少征地及其對周邊經(jīng)濟作物造成的影響，堆壩采取庫前排礦的干堆工藝。通過修建初期壩，由壩前向庫內(nèi)對干尾渣進行排放，然后通過分層碾壓、分臺堆筑不斷上升，最終形成了1：6的外壩坡。庫尾積水及庫內(nèi)匯水通過溢水管與排滲盲溝導入到下游。此庫堆壩與上游式的濕堆相類似，而且結合庫址山谷型的一個特點，更有利于修建盤山公路，從而保證了堆放要求的干渣料順利運到壩前，并有效保證了碾壓的實施。

(二)臨時干堆渣場

此渣場是一個臨時的干堆庫，總壩高是39m，由于渣場庫尾有一些老渣堆體，為了有效避免庫內(nèi)的積水對于渣體坡腳處形成的淘刷，影響到穩(wěn)定性，臨時渣場可采取庫尾排礦的形式。渣料通過皮帶進行運送，然后分層進行碾壓，另外，堆壩坡腳處要設置攔渣壩，下游設置擋水壩，兩者間的封閉區(qū)域作為調(diào)節(jié)池。此渣場最大特征是庫面不積水，因此，雨水及汛期的洪水順著庫面所設置的縱、橫雨水溝排入到下游。攔渣壩與擋水壩間的容積可以兼作泥沙收集和回水池。其服務年限比較短，僅1個月就會堆滿，由于壩前沒有設置排水設施，若遇到庫容量大、攔渣壩前積水，那么就要修建壩前排水管井，把水及時導出，從而大大減少了對于堆渣所造成的影響。

(三)大沙地尾礦庫

此尾礦庫總壩高是36m，是一個典型的四周平地型的筑壩。選廠所排尾礦漿經(jīng)過濃密及其壓濾脫水進行處理以后，通過移動式的皮帶進行輸送，然后經(jīng)過推土機進行分層碾壓。多余的水量通過排滲盲溝匯入到集液池內(nèi)，然后通過處理后回抽到選廠，進而滿足了生產(chǎn)的需要。在干堆進行實施的時候，該庫由于場內(nèi)面積比較大，通過皮帶移動傳輸，能夠有效把礦渣分塊、分區(qū)進行堆放、晾曬，并通過推土機輔助堆放與碾壓，能夠使尾礦滿足設計要求，加快了尾礦固結的速度、提高了壩坡的穩(wěn)定性，并保證了尾礦庫的庫容利用率。另外，優(yōu)于山谷型地形條件，也大大降低汛期洪水對于干堆庫所帶來的影響，洪水通過初期壩外側截洪溝能夠得以收集與排泄。庫內(nèi)雨水經(jīng)排滲的盲溝與庫面縱、橫雨水溝排到集液池。

五、結束語

綜上所述，從節(jié)能減排與環(huán)保要求進行分析，尾礦庫的干堆對于傳統(tǒng)的濕堆更具有明顯的優(yōu)勢。由于尾礦庫進行建設的過程中，要結合氣候、環(huán)境、地形條件等多方面因素進行考慮，不要一味的追求新工藝和新設備。因此，在尾礦建設過程中，對干堆工藝綜合進行考慮，并且在堆放過程中，定期對尾渣進行取樣與分析，復核邊坡的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)了最大化的效益。

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龔延軍(1982.2-)，男，江蘇人，五礦二十三冶建設集團礦業(yè)工程有限公司。