一种应用模袋的中线式尾矿筑坝法
【技术领域】
[0001]本发明涉及尾矿库建造领域，尤其涉及一种应用模袋的中线式尾矿筑坝法。
【背景技术】
[0002]尾矿库是一种特殊的工业建筑物，用于堆置矿产开采过程中产生的大量废石、废渣、废水等废物。尾矿库能否正常运营不仅关系到矿山企业的经济效益，而且还影响到库区下游居民生命财产安全及周围生态环境的稳定。尾矿坝是尾矿库的主体工程，它是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝的危险，因此尾矿坝的稳定性是关系尾矿库能否正常运营的关键因素之一。
[0003]目前，根据堆积子坝的坝顶轴线推移方向，可以将尾矿坝的建筑方法分为上游式尾矿筑坝法、下游式尾矿筑坝法和中线式尾矿筑坝法。
[0004](I)上游式尾矿筑坝法:在初期坝上游方向充填堆积尾矿，使坝顶逐渐向上游方向推进加高的筑坝方式。上游式尾矿筑坝法具有工艺简单，操作方便，基建投资少，经营费低等优点，是我国目前广泛应用的尾矿坝建筑方法。但是，上游式尾矿筑坝法容易形成复杂的、混合的坝体结构，坝体内易形成细颗粒透晶体、浸润线较高，从而容易引起坝体渗透破坏或滑坡，尤其是在地震作用下易发生液化破坏。
[0005](2)下游式尾矿筑坝法:在初期坝下游方向用旋流分级粗尾砂冲积尾矿，使坝顶逐渐向下游方向移动升高的筑坝方式。下游式尾矿筑坝法具有粗砂筑坝、渗透性强、稳定性好等优点，但是需要使用大量的粗粒尾矿，容易出现粗粒尾矿量不足的问题。
[0006](3)中线式尾矿筑坝法:在初期坝轴线处用旋流分级粗砂堆积坝体，使坝顶垂直升高的筑坝方式。如图1所示为中线式尾矿筑坝法所建筑的坝体，其坝型介于上游式尾矿筑坝法和下游式尾矿筑坝法之间，其坝体的抗震稳定性也介于上游式与下游式尾矿筑坝法之间，但其坝体上升所需的粗颗粒尾矿要比下游式尾矿筑坝少，筑坝费用也比下游式尾矿筑坝法低。具体地，如图1所示，现有的中线式尾矿筑坝法可以包括如下步骤:
[0007]①用土、石等材料修建初期坝I ;初期坝I所形成的库容一般能满足0.5?1.0年的尾矿堆存需要；以此初期坝I作为尾矿堆积坝的排渗和支撑体。
[0008]②待初期坝完成后，将旋流器4立于坝顶之上，开始往尾矿库排入尾矿；粗粒尾矿排往下游，从而使粗粒尾矿堆筑的下游坝体2逐渐升高，而细粒尾矿排入尾矿库内，从而使细粒尾矿堆积的上游坝体3逐渐升高，这可以实现整个堆积坝坝顶垂直升高。上游坝体3的升高速度要低于下游坝体2的升高速度，并且上游坝体3的高度始终要低于下游坝体2的高度，从而可以提高中线式尾矿筑坝法的安全系数。
[0009]但是，现有中线式尾矿筑坝法需要耗费较多的粗粒尾矿，而随着选矿工艺水平的不断提高，入库尾矿中细粒尾矿含量越来越高，因此在粗粒尾矿量不足的情况下，很难采用现有中线式尾矿筑坝法进行筑坝。此外，现有中线式尾矿筑坝法所建筑的坝体，下游坝体2的坡面上陡、下缓、无平台构造，存在一定的安全隐患，而且坝面风天易扬尘、防冲刷能力较差，遇到较大降雨易形成冲沟，导致粗砂流失，污染环境。
【发明内容】
[0010]针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种应用模袋的中线式尾矿筑坝法，不仅拓宽了可用于堆坝的尾矿砂粒径范围，增加了可用于中线式尾矿筑坝法的砂量，而且能够有效防止坝体出现扬尘、冲沟、粗砂流失和坝面不规整等问题，从而使尾矿坝的安全运行管理更为简便，有利于尾矿坝的安全稳定。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0012]一种应用模袋的中线式尾矿筑坝法，包括如下工序:
[0013]I)模袋灌浆系统建造工序:根据当前坝体的高度和轴线位置，在至少高于坝顶15m的高度设置高位矿浆池8，并铺设放矿管路9 ;放矿管路9的顶部与高位矿浆池8的底部连通，而放矿管路9的底部向当前坝体的下游方向延伸；
[0014]2)模袋铺设工序:在当前坝体的下游方向的坝基处，利用卵砾石铺设排渗层6，并在排渗层6上沿初期坝I的轴线方向铺设多条带有矿浆灌注口 71的模袋7，作为第一层模袋；在初期坝I的轴线方向上，相邻模袋7之间两两相互搭接；
[0015]3)尾矿粒度分级工序:利用旋流器4对入库的尾矿矿浆开展旋流分级，并获取粒度小于0.05mm的尾矿颗粒含量不超过40%按重量百分数计，小于0.02mm尾矿颗粒的含量不低于15%按重量百分数计的底流尾矿矿浆，作为模袋填充矿浆；
[0016]4)模袋灌浆工序:将模袋7的矿浆灌注口 71与放矿管路9连通，并且模袋填充矿浆通过旋流器4的底流排出到高位矿浆池8内，从而模袋填充矿浆会在重力作用下沿放矿管路9自动灌注到模袋7内；当模袋7内充填高度达到预定单次充填高度后，停止向模袋7内灌浆，模袋7自行排水，待模袋7的固结高度基本稳定后，再次向模袋7内灌浆，循环往复直至模袋7的固结高度达到预定模袋设计高度，即完成模袋灌浆工序；
[0017]5)上层模袋叠加工序:当第一层模袋完成模袋灌浆工序后，由下至上逐层铺设模袋7并完成模袋灌浆工序，相邻两层模袋7之间交错铺放，直至堆筑成下游坝体2。
[0018]优选地，放矿管路9包括主放矿管91和多个分支放矿管92 ;主放矿管91通过这些分支放矿管92同时与多个模袋7的矿浆灌注口 71连通，并且同时对多个模袋7进行灌浆。
[0019]优选地，每个分支放矿管92上均设有阀门；当一个模袋7停止灌浆时，关闭与该模袋7连通的分支放矿管92的阀门，其他未关闭阀门的分支放矿管92仍继续灌浆。
[0020]优选地，在尾矿粒度分级工序中，旋流器4溢流的尾矿颗粒和水排放至当前坝体上游方向的尾矿库内。
[0021]优选地，在模袋灌浆工序中，通过液下渣浆泵将模袋7溢出的矿浆回收至初期坝I上游方向的尾矿库内。
[0022]优选地，在进行模袋铺设工序时，通过预留排水沟空间，形成坝面临时排水通道。
[0023]优选地，每条模袋7上设有多个矿浆灌注口 71 ;放矿管路9同时与多个矿浆灌注口 71连通，并将模袋填充矿浆快速灌入到模袋7内。
[0024]优选地，模袋7的宽度为2?10m，长度为50?100m，高度为50?70cm。
[0025]优选地，排渗层6的厚度为3?5m。
[0026]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法采用了灌注模袋7的方式来堆筑下游坝体2，并选取粒度小于0.05mm的尾矿颗粒含量不超过40% (按重量百分数计)、小于0.02mm尾矿颗粒含量不低于15% (按重量百分数计)的尾矿矿浆作为模袋7的模袋填充矿浆，从而模袋7的固砂作用可以使下游坝体2洁净平整，较好地解决坝体出现扬尘、冲沟、粗砂流失等环境问题，而采用这一粒度范围的模袋填充矿浆不仅拓宽了可用于堆坝的尾矿砂粒径范围，增加了可用于中线式尾矿筑坝法的砂量，而且可使模袋7排水更快，固结更迅速，提高了模袋7的灌浆效率。此外，本发明实施例提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法取消了现有中线法堆坝中滤水拦砂坝的修建，并充分利用重力作用进行灌浆，可实现多个分支放矿管92同时对多个模袋7进行充填灌浆，这不仅降低了成本和能耗，而且提高了筑坝效率。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0028]图1为现有技术中中线式尾矿筑坝法所筑坝型的结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法所筑坝型的结构示意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的模袋7的堆筑方式示意图；
[0031]图4为本发明实施例提供的模袋灌浆系统的原理示意图；
[0032]图5为本发明实施例提供的模袋7的原理示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0034]首先需要说明的是，本发明实施例所提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法主要是为了解决现有中线式尾矿筑坝法在下游坝体2方面存在的诸多问题，因此本发明实施例所提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法主要是针对下游坝体2进行的技术改进，而上游坝体3的建筑仍可以采用现有中线式尾矿筑坝法的技术方案，本申请文件中对此不再赘述。下面对本发明实施例所提供的应用模袋的中线式尾矿筑坝法进行详细描述。
[0035]实施例一
[0036]如图2、图3、图4和图5所示，一种应用模袋的中线式尾矿筑坝法，其具体可以包括如下工序:
[0037](I)模袋灌浆系统建造工序:根据当前坝体的高度和轴线位置，在至少高于坝顶15m的高度设置高位矿浆池8，并铺设放矿管路9 ;放矿管路9的顶部与高位矿浆池8的底部连通，而放矿管路9的底部向当前坝体的下游方向延伸。
[0038]具体地，在尾矿库只有初期坝I时，当前坝体为初期坝1，当初期坝I上已有堆筑坝时，当前坝体为当前堆筑坝。高位矿浆池8的高度可以随着当前坝体的坝顶高度上升而升高，通常情况下每堆筑完一到两级堆筑坝，调整一次高位矿浆池8的高度，而放矿管路9也应随高位矿浆池8的高度调整而适应性调整。
[0039](2)模袋铺设工序:在当前坝体的下游方向的坝基处，利用卵砾石铺设排渗层6，并在排渗层6上沿初期坝I的轴线方向铺设多条带有矿浆灌注口 71的模袋7，作为第一层模袋；在初期坝I的轴线方向上，相邻模袋7之间两两相互搭接。
[0040]具体地，排渗层6的厚度最好为3?5m，这可以使下游坝体2具有良好排渗能力。模袋7的尺寸可以根据不同的坝型进行设置，通常情况下，模袋7的宽度最好为2?10m，长度最好为50?100m，高度最好为50?70cm。每条模袋7上可以设置一个或多个矿楽灌注口 71，但在实际应用中，最好在模袋7的上表面设置至少两个矿浆灌注口 71，放矿管路9可以同时与这些矿浆灌注口 71连通，并将模袋填充矿浆快速灌