斑毛溝尾礦庫安全運行實踐

任玉兵

摘要：鎮(zhèn)沅金礦斑毛溝尾礦庫投入使用后，存在排洪設(shè)施損壞、子壩上升速率快、微細(xì)粒尾礦沉積慢、灘長短、泥面緩、尾礦堆筑子壩困難等問題。通過采取排洪設(shè)施加固和岸坡防護、土石料筑子壩、槽孔管排滲、旋流器分級沉砂筑壩等多種有效措施，確保了尾礦庫的安全運行。該研究對微細(xì)粒尾礦排放具有示范作用，是一種可借鑒推廣的尾礦庫安全運行模式。

關(guān)鍵詞：尾礦庫;微細(xì)粒尾礦;土石料筑子壩;槽孔管排滲;旋流器分級

中圖分類號：TD7 文章編號：1001-1277（2021）04-0084-05

文獻標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20210419

云南黃金有限責(zé)任公司鎮(zhèn)沅分公司（下稱“鎮(zhèn)沅金礦”）位于云南省普洱市鎮(zhèn)沅彝族哈尼族拉祜族自治縣和平鎮(zhèn)，距昆明市320 km，是中國黃金集團有限公司下屬年產(chǎn)黃金超過1 t的大型企業(yè)。鎮(zhèn)沅金礦采選規(guī)模 2 000 t/d，采用階段磨礦階段浮選流程，尾礦經(jīng)濃密處理后，濃度由26 %提高到32 %，用球隔泵壓力輸送到尾礦庫。尾礦筑壩方式為上游式筑壩[1]，尾礦粒度-0.074 mm占90 %，-0.037 mm占68 %，-0.005 mm占12 %[2]，屬微細(xì)粒尾礦。斑毛溝尾礦庫自2009年6月投入使用后，遇到排洪設(shè)施損壞、子壩上升速率快（最大2 m/月）、微細(xì)粒尾礦沉積慢、灘長短、泥面緩、尾礦堆筑子壩困難等問題。因此，亟需對斑毛溝尾礦庫進行有效治理，保障礦山安全運行。

1 工程概況

斑毛溝尾礦庫屬山谷型尾礦庫，于2009年6月投入使用，距選礦廠約1.5 km，匯水面積7.4 km2，溝底平均縱坡11.66 %，局部大于20 %，設(shè)計初期壩高27 m，總壩高112 m，最終標(biāo)高1 260 m，有效庫容670萬m3，為三等尾礦庫。該尾礦庫設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為初期50～100 a，中、后期200～500 a。年排放尾礦47萬m3，尾礦粒度-0.074 mm占90 %，尾礦濃度32 %，壩前分散排放。截至2019年末，共排放尾礦500萬m3（650萬t），壩高達(dá)102 m（標(biāo)高1 250 m）。

鎮(zhèn)沅金礦區(qū)地處哀牢山西坡，位于北回歸線附近，屬北亞熱帶高原濕潤季風(fēng)氣候，具河谷立體氣候特征。每年11月至次年5月為旱季，6—10月為雨季，雨季降雨量占全年降雨量的87.14 %;年降雨量1 631.40～2 668.35 mm（平均2 107.08 mm），日最大降雨量156.4 mm，最長降雨日達(dá)36 d。滇西南獨特的雨季長時間強降雨增加了尾礦庫運行的安全風(fēng)險。

2 尾礦庫運行存在的問題

1）強暴雨引發(fā)山體滑坡致使排洪設(shè)施損壞（見圖1）。尾礦庫剛投入使用1周，遭遇連續(xù)強降雨，庫區(qū)兩側(cè)漿砌石排洪溝受山體滑坡影響，大部分被沖毀。2012年6月15日，庫區(qū)遭遇持續(xù)暴雨，導(dǎo)致排洪溝局部沖毀、山體滑坡掩埋排洪溝、庫內(nèi)排水斜槽受損、回水泵房被淹，造成選礦廠停產(chǎn)14 d。

2）兩側(cè)截洪溝溝底消能坎設(shè)施不合理。東截洪溝溝底坡度2.4 %、20.4 %、26 %，西截洪溝溝底坡度1.8 %、13.7 %、36 %。斑毛溝尾礦庫區(qū)域突降特大暴雨，兩側(cè)截洪溝大流量泄流時，洪水沖擊溝底消能坎掀起大浪危及岸坡及庫區(qū)安全（見圖2），造成選礦廠停產(chǎn)6 d。

3）無法按照原設(shè)計堆筑子壩及施工排滲體。2010年5月，初期壩基本堆滿。按照原設(shè)計用尾砂堆積子壩，子壩每層高1 m、外坡1∶3，尾砂堆積壩總外坡1∶5;子壩每升高5 m，鋪設(shè)1層入庫長度50 m的土工格柵;子壩每升高15 m，增設(shè)1套水平排滲系統(tǒng)。 但是，采用尾砂堆筑子壩時發(fā)現(xiàn)庫區(qū)內(nèi)全是泥面，進行多種嘗試，仍無法堆筑子壩和施工排滲體（見圖3）。

4）尾礦庫初期壩滲水量少。推測初期壩毛石筑壩、反濾護坡、塊石護坡中的土工布返濾層已經(jīng)失效，壩體下游幾乎不滲水。

為保證斑毛溝尾礦庫安全運行，鎮(zhèn)沅金礦采取了多種措施，但尾礦庫內(nèi)仍存在難以形成干灘、灘長短、子壩施工條件差等問題，不符合上游法尾礦庫安全運行的基本要求。 2010年7月被中國黃金集團有限公司確定為病庫，要求限期治理，同年12月被普洱市安委會、鎮(zhèn)沅縣人民政府作為重大隱患掛牌督辦。因此，亟需對斑毛溝尾礦庫進行安全治理，否則將面臨尾礦庫停用、選礦廠停產(chǎn)的窘境。2021年第4期/第42卷安全與環(huán)保安全與環(huán)保黃 金

3 安全運行治理措施

2010年8月，鎮(zhèn)沅金礦聯(lián)合多家單位組成科研團隊，對斑毛溝尾礦庫現(xiàn)狀和前景進行診斷研究。根據(jù)有關(guān)文獻和調(diào)研資料，以及實地考察等，決定邊生產(chǎn)、邊探索完善安全運行的治理措施，以期找到尾礦庫安全運行模式。

3.1 排洪設(shè)施加固和岸坡防護

為增加抗沖擊能力，在東、西岸漿砌石排洪溝內(nèi)全部施工厚20 cm C25雙層鋼筋混凝土內(nèi)襯;在庫區(qū)上游用24 kg/m道軌施工格柵攔截山洪沖下的大樹等，預(yù)防排洪溝堵塞;對上游攔洪壩加高，施工防浪墻，對兩側(cè)的排洪溝局部加高，避免洪水進入庫區(qū)威脅壩體安全;在排洪溝渠加裝閘門，以防單側(cè)出現(xiàn)滑坡等問題時影響另一側(cè)安全排泄洪水;為消除洪水沖擊消能坎掀起大浪而沖刷破壞渠岸巖土，拆除了渠內(nèi)的雙層鋼筋混凝土消能坎;對庫區(qū)排洪溝跨越溝谷段上方面積較大的地段，為避免急流沖毀排洪溝基礎(chǔ)，施工截水擋墻;對庫區(qū)排洪溝跨度小的溝谷段，用鋼軌與坑木架設(shè)溝上護頂，截留塊石而水可滲流至溝內(nèi);對可能存在山體滑坡的地段，為避免排洪溝由于塌滑淤堵影響排泄量，在局部山體加防護網(wǎng)。排洪設(shè)施加固和岸坡防護治理見圖4。

3.2 土石料筑子壩

鑒于泥面不具備筑子壩條件，以及采用拋填土石料擠壓尾礦形成壩基和子壩的措施在楊樹、柏杖子金礦的成功應(yīng)用，尾礦堆積壩固結(jié)加快，增加灘長的效果良好。鎮(zhèn)沅金礦確定

采用當(dāng)?shù)赝潦现訅危栽黾訅位郊討?yīng)力，促進排水，加快尾礦濃縮，改善尾礦固結(jié)，促使尾礦快速變硬。針對澄清距離不足，尾礦水排放不易達(dá)標(biāo)，防洪庫容小的問題，將原設(shè)計每級子壩高1 m變更為4 m，加長澄清距離，總平均坡度由1∶5調(diào)整為1∶4，子壩改用坡積土石料筑壩，壩高4 m。截至2019年底，已用土石料筑子壩到1 250 m標(biāo)高。新堆積子壩見圖5。

3.3 后置式槽孔管排滲系統(tǒng)

浸潤線是尾礦庫的“生命線”。尾礦庫是否安全受控于壩體的穩(wěn)定性，而浸潤線高低是衡量壩體穩(wěn)定性的重要因素。針對原排滲系統(tǒng)無法施工，尾礦庫初期壩幾乎不滲水，浸潤線不足6 m的情況，進行“槽孔管-導(dǎo)管排滲系統(tǒng)”試驗。2011年1月采用延邊華冶排滲工程有限公司專利技術(shù)（公開號ZL200610163203.8）在1 177 m平臺施工槽孔管排滲系統(tǒng)，在選礦廠尾礦粒度-0.074 mm占90 %、-0.014 mm約43 %、-0.005 mm約12 %情況下，槽孔管（見圖6）較傳統(tǒng)排滲管的排滲表面積增大，滲水效率由2 %提高到5 %;白鋼網(wǎng)可使微細(xì)粒尾砂通過，粗尾砂在白鋼網(wǎng)周圍形成反濾層，有效提高了排滲效率。通過采用折返槽孔管、竹排預(yù)埋槽孔管等，改善了尾礦排滲固結(jié)條件，壩前灘面的排滲能力增強，形成了等代灘長。從每天一次的監(jiān)測臺賬可以看出，槽孔管排滲量由400 t/d逐漸降到180 t/d，極大地降低了浸潤線高度，從不足6 m變?yōu)?～15 m。2011年4月中旬，灘面已經(jīng)出現(xiàn)了長20余m可上人干灘段。壩體位移變化極小，確保了尾礦庫的運行安全（見圖7 ）。

2012年11月，在初期壩1 160 m平臺及子壩1 189 m平臺施工2套槽孔管排滲系統(tǒng);2014年5月，在子壩1 205 m平臺第三次施工了槽孔管排滲系統(tǒng);2016年5月，在子壩1 217 m平臺施工了第四期槽孔管排滲系統(tǒng);均取得了良好應(yīng)用效果。

3.4 旋流器分級沉砂筑壩

斑毛溝尾礦庫起初采用6組150 mm旋流器進行分級沉砂壩前集中排放筑壩，效果不理想;之后利用8組250 mm旋流器進行分級沉砂壩面分散排放筑壩，底流粗粒級尾砂在壩前均勻分散放礦，濃度為56 %～65 %，分級溢流通過150 mm軟管引至庫體兩側(cè)進行分流排放，溢流濃度為15 %～17 %。尾礦分級沉砂壩面分散排放筑壩證明，旋流器分級效果較為明顯，使尾礦庫從沒有干灘到出現(xiàn)了一定長度的干灘，達(dá)到最佳堆積效果（見圖8）。

3.5 壩體穩(wěn)定性勘察

2012年6月在尾礦堆積到1 205 m標(biāo)高、壩高達(dá)到57 m時，云南地質(zhì)工程第二勘察院對壩體進行勘察，結(jié)果表明尾礦庫壩體穩(wěn)定。2016年6月在尾礦堆積到1 233 m標(biāo)高、壩高85 m時，再次進行驗證勘察，結(jié)果表明各尾礦層含水量大幅度降低，液限指數(shù)隨之下降，尾礦庫狀態(tài)好轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性提高?，F(xiàn)初期壩、子壩均無變形現(xiàn)象，與勘察結(jié)果相符[3]。2019年初云南地質(zhì)工程第二勘察院對尾礦庫進行巖土勘察，在正常工況、洪水工況及地震工況運行條件下，尾礦庫穩(wěn)定性均良好，運行正常。

截至目前，尾礦庫初期壩、子壩、攔水壩、截排水溝、回水系統(tǒng)等設(shè)施穩(wěn)定，運行良好（見圖9）。

4 結(jié) 語

尾礦庫是礦山重大危險源，同時也是礦山最大的環(huán)保工程。上游法筑壩工藝具有簡單、便于管理、適用性強等特點，中國95 %以上的尾礦庫采用上游法筑壩。斑毛溝尾礦庫存在“先天不足”，通過采用對欠分選尾礦排放、筑壩方式改進等方面的安全措施做到了“后天不失調(diào)”。土石料筑子壩，實現(xiàn)壓密和壩基加固;堆積壩設(shè)置槽孔管排滲系統(tǒng)，實現(xiàn)長期排滲固結(jié)。斑毛溝尾礦庫的安全運行，為鎮(zhèn)沅金礦的正常生產(chǎn)和建設(shè)創(chuàng)造了條件。同時，對微細(xì)粒尾礦排放具有示范作用，為大量需超細(xì)磨低品位礦石的開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)和提供技術(shù)支撐，為類似條件下尾礦壩安全評價和治理研究提供了依據(jù)，經(jīng)濟和社會效益顯著，具有較大的行業(yè)指導(dǎo)意義。

[參 考 文 獻]

[1]田文旗，薛劍光.尾礦庫安全技術(shù)與管理[J].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.

[2]北京交通大學(xué)土木工程檢測實驗室.云南黃金有限責(zé)任公司土性分析實驗檢測報告[R].鎮(zhèn)沅：云南黃金有限責(zé)任公司鎮(zhèn)沅分公司，2010.

[3]云南地質(zhì)工程第二勘察院.云南黃金有限責(zé)任公司鎮(zhèn)沅分公司斑毛溝尾礦庫巖土工程驗證勘察[R].鎮(zhèn)沅：云南黃金有限責(zé)任公司鎮(zhèn)沅分公司，2017.

Safe operation practice of Banmaogou tailings pond

Ren Yubing

（Zhenyuan Branch，Yunnan Gold Mining Group Co.，Ltd.）

Abstract：After Banmaogou tailings pond in Zhenyuan Gold Mine commenced，the problems are encountered，for example，flood drainage facility is damaged，rising rate of sub dam is fast，micro fine grain tailings precipitate slow，beach surface is short，slime surface is gentle，and sub dam construction with tailings is hard.Effective measures such as flood drainage facility reinforcement and bank slope protection，sub dam construction with rockfill materials，slot tube drainage and cyclone grading are taken so that the safe operation of tailings pond is maintained，which is demonstrative to the discharging of micro fine tailings and can be promoted as a safe operation pattern.

Keywords：tailings pond;micro fine tailings;dam construction with rockfill materials;slot tube drainage;cyclone grading