基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构及其应用，该结构包括布设于尾矿库下游的初期坝和设于初期坝上游的截渗坝，截渗坝上游堆存细粒尾矿，初期坝和截渗坝之间堆存粗粒尾矿；利用水力分级使粗颗粒尾矿先沉积、再逐层堆积形成尾矿库支承体。该结构应用时，先建造截渗坝，并在其上游堆存尾矿，使靠近截渗坝的区域内形成粗粒尾矿沉积滩；同时在截渗坝下游建造初期坝，开始在下库中堆存粗粒尾矿，在上库中堆存细粒尾矿；下库有效沉积滩尾设置成尾矿水的临时滞留区：并设置泵船将细粒尾矿提升至上库堆存；最后沿用常规的上游筑坝法在两级坝结构上堆存尾矿。本发明能充分结合各种筑坝法的优势，提高尾矿库运营的安全性、稳定性和经济性。
【专利说明】基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尾矿库初期坝及其应用，尤其涉及一种基于改进上游式筑坝的尾矿库初期坝及其在尾矿堆积筑坝中的应用。
【背景技术】
[0002]用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出的尾矿的场所成为尾矿库，尾矿坝则是拦挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，通常指初期坝和尾矿堆积坝的总体。初期坝指的是用土、石材料等筑成，作为尾矿堆积坝的排渗或支撑体的坝。尾矿堆积坝是指生产过程中用尾矿堆积而成的坝。
[0003]在目前已经应用的尾矿堆坝方法中，最早有一次性筑坝、上游式筑坝，随后开始出现下游式筑坝和中线式筑坝，到21世纪以后，由于矿山迅速发展，出现了尾矿干堆、膏体排放等多种方法。
[0004]我国冶金矿山约90%的尾矿坝是采用上游式筑坝(参见图1)，上游式筑坝(简称上游法)是指:当库内尾矿沉积滩面升至常规初期坝21坝顶时，在沉积滩上就近取砂，平行初期坝轴线向上游堆筑子坝14，形成新的放矿空间，将放矿管移到子坝14坝顶继续放矿，待尾矿沉积滩面升到子坝14坝顶时，再进行下一级子坝14的堆筑(参见图1)。堆积坝4按沉积滩11的滩面逐渐向上游方向堆筑推进，直至后期堆积体达到最终的堆积标高。上游式筑坝中，其特点是子坝14位置不断向上游推移。为降低浸润线，大部分上游式筑坝都设计有水平排渗系统，通过水平排渗盲沟9和导水管10排渗，有一定效果，但由于坝体是由流动矿浆中的尾矿颗粒自然沉积而成，沉积滩内往往含有较多细泥夹层，降低了其垂直渗透系数，因此上游式筑坝浸润线22水位一般较高，坝体稳定性较差，特别是靠近常规初期坝21附近的堆积坝4段浸润线是影响坝体稳定的主要因素。
[0005]为解决上游式筑坝的不足，赵晖及张明鉴分别提出了自己的改进思路。
[0006]赵晖在1998年提出了“一种尾矿坝及灰渣坝的双坝安全堆筑法”(参见图2)，其特点是以双低初期坝为初期坝，在内初期坝32、外初期坝31的基础上按传统堆坝方法，或宽渠槽法、多渠槽法或集中排放矿浆及灰浆，在两座初期坝上轮流交替堆坝，逐渐升高，在内初期坝32、外初期坝31之间的地基表面设底部反滤排渗层36，在内初期坝32的外坝坡增设外坡面排渗层33，并与底部反滤排渗层36相连，以加强排渗。
[0007]这种改进思路在一定程度上改善了常规上游式筑坝法的不足，加速了尾矿疏干固结，降低了坝体的浸润线37，增强了其稳定性，但由于两级坝的存在，也引入以下几个弊端:第一，两初期坝均为常规坝前放矿，但由于外坝体34的库身长度有限，一般仅粗粒尾矿能够沉积，而大部分细粒尾矿则会在尾部形成澄清区，内坝体35 —般高于外坝体34，此澄清区直接浸泡内坝体35坡面，形成淤泥区，影响内坝体35的正常放矿，同时也对内坝体35的稳定性构成了威胁；第二，此思路的关键在于降低外坝体34的浸润线，但由于外坝体34采用的是水力分级，存在大量细泥夹层，垂直渗透系数低，排渗速度慢，因此外坝体浸润线无法快速下降，尾矿疏干较慢，难以达到预期效果，特别是在暴雨情况下，雨水入渗速度慢，影响尾矿的疏干固结。
[0008]张明鉴在1995年提出了“一种建设尾矿坝堆筑坝的双坝上游法”，其工程构成是建立上、下两个初期坝，在两坝体之间的地基上设置反滤排渗体系。尾矿堆筑方法是在上初期坝肩上方的任一侧或两侧设尾矿分级站，前期经分级浓集的尾矿浆底流在上初期坝、下初期坝的上游坡进行排放，以形成渗透性强的沉积层，保护上、下坝体的上游坡及两坝之间地基的反滤排渗体系，待形成一定长度和面积的干滩后转入正常分级排放作业。浓集分级的溢流则可先存放于另一池塘，后期直接排入库内。
[0009]这种改进思路在结构上与赵晖的思路基本一致，在结构上都采用了两级坝的形式，同时在两初期坝之间的地基上设反滤排渗层，以加强该区尾矿的排渗。放矿工艺上则有所不同，采用了尾矿分级站进行前期分级，因此尾矿渗透性相对较好。但是，该方案也存在以下缺点:第一，该方案增加了分级站的基建投资，且分级站又给生产带来了很多麻烦，如分级站的移动不便、操作管理难度大、运行维护费用高等；第二，两坝体之间的尾矿仅设置了底部排渗，排渗效果较为有限，难以确保该区尾矿的快速、充分疏干。
[0010]由上可见，现有的上游式筑坝法及其改进虽然具备一定优势，但仍然存在一些不足，改进措施尚不够完善，其堆积坝的主要材料是非饱和土，而非饱和土的相关研宄也不成熟，特别是其渗流问题，其渗流参数及计算方法都有待进一步研宄和分析论证。因此，为了更好地发挥上游筑坝法的优势，弥补其不足，我们有必要对上游筑坝法作进一步的改进和优化，以更好地保证尾矿库的稳定，同时使投资成本控制在合理范围，并保证操作使用方便。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能充分发挥现有上游式筑坝法的优势，且能大大提高尾矿库运营的安全性、稳定性和经济性的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，还相应提供该尾矿库两级坝结构在尾矿库堆积筑坝中的应用。
[0012]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，该尾矿库两级坝结构包括布设于尾矿库下游的初期坝和布设于初期坝上游的截渗坝，所述截渗坝的上游库区设为主要堆存细粒尾矿的上库(或称细颗粒永久堆存库)，所述初期坝和截渗坝之间的库区设为主要堆存粗粒尾矿的下库(或称粗颗粒沉积库)，下库中逐层堆积的粗粒尾矿形成尾矿库支承体。
[0013]上述本发明的技术方案主要基于以下原理:首先，选矿厂排出尾矿一般为粗颗粒、细颗粒混合的尾矿，由于受细颗粒尾矿的影响，这种粗、细颗粒混合的尾矿堆积体不仅固结缓慢、强度低，而且不利于堆积体的稳定。因此，本发明在常规上游筑坝法的基础上进行改进，采用划分上、下库的两级坝结构，使下库作为粗颗粒沉积库，在下库中利用水力冲积过程的水力分级作用使粗颗粒尾矿先在下库中沉积，逐层堆积后形成尾矿库支承体，并在下库中优选设置强排渗系统，使支承体充分固结；而上库则作为细颗粒尾矿堆存库，上库中的尾矿水可被中部的截渗坝截流，进而排出尾矿库外，充分保证尾矿库的运营安全。
[0014]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，优选的，所述下库中靠近截渗坝的尾部设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区。为实现在下库主要堆存粗粒尾矿，在下库的粗颗粒沉积区的库内不宜预留尾矿水澄清区，而是改为在靠近所述截渗坝下游坡脚的位置设置几个小面积的矿浆区(即临时滞留区)，以容纳未澄清尾矿水及其所夹带的细粒尾矿，这样便可为后续机械分离或人力分离出下库中的细颗粒尾矿提供相应的场地空间。
[0015]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，更优选的，所述临时滞留区内设有将该区域内的细粒尾矿提升至上库堆存的泵船(或挖泥船)。此种泵船提升的工作方式在本尾矿库的建造施工领域尚属首次应用，具有独创性，其优越性体现在:泵船可随临时滞留区内水位的不断上升而向上浮移，这不仅有效替代了原有的旋流分级方式，而且彻底解决了原有旋流分级方式需要不断向上迀移旋流分级设备的技术难题，大大简化了后续的堆坝和运营过程，减小了设备投入成本。
[0016]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，考虑到截渗坝与初期坝距离的确定与下库中有效沉积滩的长度相关，因此，为了能更好地形成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区，避免下库中发生尾矿水澄清以致细尾砂(泥沙)沉底，同时为了使泵船能更好地将细粒尾矿提升至上库，所述截渗坝距初期坝的距离根据地形条件优选确定在总坝高(总坝高是指尾矿库设计最终堆积标高与初期坝原始地面之间的高差)的2?3倍。
[0017]上述的基于强排渗上游法的尾矿库堆积坝中，优选的，所述初期坝采用堆石坝或土石混合坝，所述截渗坝优选采用透水堆石坝，所述截渗坝的坝顶还可优选设截渗墙，截渗墙与截渗坝连成一体，截渗墙与截渗坝的总截渗高度(从渗流引出管到截渗墙顶的高度)优选为此处上覆尾矿堆积高度的1/2?2/3，截渗墙的厚度优选为2m?5m。通过设置截渗墙可以更充分截断上库中的渗水，增强截渗效果，加速上库中的尾矿固结。
[0018]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，优选的，对于初期坝和截渗坝之间距离长、库容大导致上、下库难以平衡上升的，可在所述下库中设置一道以上的放矿措施坝(优选I?2道，以满足两库均衡上升的要求为准)，所述放矿措施坝的高度控制在2m?5m。此种优选方案特别适用于大型或特大型尾矿库，因为对于大型或特大型尾矿库而言，其需要形成大体积的支承棱体，这样设计出的下库库身往往较长，一次性形成支承棱体所需时间也相对太长，这会导致上库和下库中的堆积标高相差太大，不能均衡上升。为此，通过在下库中设置放矿措施坝可先行在下库中堆积粗粒尾矿支承体，以避免上、下库尾矿堆积标高相差太大。
[0019]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，所述初期坝的高度应根据尾矿库整体需要来决定，其主要根据总库容的需要确定，因为初期坝的高度对形成总库容有明显的影响。在本发明中，初期坝的高度不一定很高，其高度还可根据排渗需要确定，一般高于中线式或下游式筑坝时的一级滤水拦砂坝即可。
[0020]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，优选的，所述细粒尾矿主要是指粒径范围在0.037mm以下的尾矿颗粒；所述粗粒尾矿主要是指粒径范围在0.032mm以上的尾矿颗粒。
[0021]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，包括以下步骤:
[0022](I)根据尾矿库两级坝结构的设计选址，先在设计的相应地段施工建造所述截渗坝，并在截渗坝上游形成的上库中堆存尾矿；
[0023](2)在上库堆存尾矿的过程中，使上库靠近截渗坝的区域内形成粗粒尾矿沉积滩，以降低上库截渗坝坝前区域的浸润线；
[0024](3)在上库中堆存尾矿的过程中，开始在截渗坝的下游位置施工建造初期坝，使所述初期坝和截渗坝之间形成下库；
[0025](4)当上库中尾矿的堆积标高超过截渗坝坝顶一定高度后，开始同时在上库和下库中堆积尾矿；在下库中主要堆存粗粒尾矿，下库中的粗粒尾矿在其有效沉积滩内沉积，有效沉积滩尾设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区:在所述临时滞留区内设置泵船，使泵船将该区域内的细粒尾矿提升至上库堆存；这样可使下库中主要堆存粗粒尾矿，上库中主要堆存细粒尾矿；
[0026](5)当下库中尾矿的堆积标高与上库中的尾矿堆积标高减小至设定高度时，开始沿用常规的上游筑坝法在所述尾矿库两级坝结构上堆存尾矿。
[0027]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，优选的，所述步骤(4)中，上库中尾矿的堆积标尚超过截渗现现顶标尚的具体尚度优选为1m?20m。
[0028]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，优选的，所述步骤(5)中，所述设定高度可根据具体操作需要确定，优选5m以内(特别优选2m以内)。
[0029]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，优选的，在下库堆存粗粒尾矿的过程中，同时在下库内开挖设置强排渗系统，具体包括集渗井和辐射式排渗盲沟，在截渗坝内预埋有渗流引出管，在下库内铺设反向导水管使其连通至所述渗流引出管。对于尾矿性质好，粒度粗的尾矿，也可直接采用常规的水平排渗系统，即“水平排渗盲沟+导水管”。所述集渗井沿竖直方向布置，所述辐射式排渗盲沟以集渗井为中心呈辐射状布置，分层布置，坡向集渗井，集渗井底部设有反向导水管，坡向上游的截渗坝，截渗坝内设有渗流引出管，集渗井收集的渗水通过反向导水管导入截渗坝内的渗流引出管，渗流引出管与尾矿库排洪系统相连；其排渗路径为辐射式排渗盲沟-集渗井-反向导水管-渗流引出管-排洪系统。下库需要特别加强初期排渗，通过强排渗系统将下库中排渗方向改为引至截渗坝，导致渗透压力反向，这样可实现滩面渗流向上游截渗坝流动，从而可降低下滑力，削减整个坝体的渗透压力，对坝体稳定性有利。辐射式排渗盲沟的设置长度，可根据下库中的渗流控制长度及堆积尾矿的渗透影响半径综合确定。这样可确保下库尾矿充分、快速的疏干固结，使得下库浸润线基本贴近地表，为整个尾矿库的安全稳定提供了保障。
[0030]上述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中，优选的，所述上库和/或下库还可设置常规的水平排渗系统，具体包括水平排渗盲沟和导水管，水平排渗盲沟平行坝轴线布置，导水管垂直于坝轴线布置，并与水平排渗盲沟相连，其排渗路径为水平排渗盲沟至导水管。
[0031]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0032](I)本发明基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构保留了现有上游筑坝法的各项优点，例如工艺简单、设备简单、管理操作方便、运行费用和施工成本低、边坡相对固定、运行期可防止边坡裸露及扬尘。
[0033](2)本发明基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中设有初期坝，其主要功能在于堆积较粗粒度的尾矿，并形成整个尾矿库的坚实支承体(这并不是要求初期坝形成的下库中全部堆存粗粒尾矿，一般只需形成相对大的支承棱体即可)，这便大大提高了坝体的稳定性和尾矿库的安全性。
[0034](3)本发明的技术方案中下库主要堆存粗粒尾矿，这不仅能够增加下库中作为支承棱体的粗粒尾矿含量，同时大幅减少了细泥夹层的形成，有利于下库排渗，提高支承棱体承载强度。
[0035](4)本发明基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中在初期坝的上游还设有一截渗坝，并通过对尾矿库后期排渗设施的合理布局和设置，起到同时解决上库和下库排渗问题的技术效果，使下库与上库的固结排渗问题得到总体、综合的考虑。
[0036](5)本发明基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构中在下库设有强排渗系统，可以确保上库尾矿充分、快速的疏干固结，最大程度降低下库浸润线，进而大幅提高了应用运营期整个尾矿库的安全稳定性。
[0037](6)本发明优选的技术方案中通过用泵或挖泥船将下库中的细粒尾矿提升至上库堆存，取消了在下库库尾大面积澄清区，由于本发明只设置少量泵船工作区，将细尾矿持续不断的抽至上库，因此上库坝坡受澄清区浸泡的影响较小，避免了澄清区对上库下游坡的浸泡，不会形成大面积淤泥区，有利于上库的正常放矿，提高了上库的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为现有技术中上游式筑坝的堆坝原理示意图。
[0039]图2为现有技术中一种尾矿坝及灰渣坝的双坝安全堆筑法原理示意图。
[0040]图3为本发明实施例1中基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝的结构示意图。
[0041]图4为本发明实施例1中基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的结构示意图。
[0042]图5为本发明实施例2中基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的结构示意图。
[0043]图例说明:
[0044]1、初期坝；2、截渗坝；3、截渗墙；4、堆积坝；5、辐射式排渗盲沟；6、集渗井；7、反向导水管；8、渗流引出管；9、水平排渗盲沟；10、导水管；11、沉积滩；12、下库；13、上库；14、子坝；15、临时滞留区；16、泵船；17、放矿管；18、下库浸润线；19、上库浸润线；21、常规初期坝；22、上游式筑坝浸润线；31、外初期坝；32、内初期坝；33、外坡面排渗层；34、外坝体；35、内坝体；36、底部反滤排渗层；37、浸润线。
【具体实施方式】
[0045]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0046]实施例1:
[0047]一种如图4所示本发明的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，该尾矿库两级坝结构包括布设于尾矿库下游的初期坝I和布设于初期坝I上游的截渗坝2，截渗坝2的上游库区设为主要堆存细粒尾矿的上库13，初期坝I和截渗坝2之间的库区设为主要堆存粗粒尾矿的下库12 ;下库12是利用水力冲积过程的水力分级作用使粗颗粒尾矿先在下库中沉积、再经逐层堆积粗粒尾矿形成尾矿库支承体。下库12中靠近截渗坝2的尾部设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区15。临时滞留区15内设有将该区域内的细粒尾矿提升至上库13堆存的泵船16。细粒尾矿主要是指粒径范围在0.037mm以下的尾矿颗粒；粗粒尾矿主要是指粒径范围在0.032mm以上的尾矿颗粒。
[0048]截渗坝2距初期坝I的距离控制在总坝高的2?3倍；总坝高是指尾矿库设计最高堆积标高与原始地面之间的高差。截渗坝2为透水堆石坝，截渗坝2的上部还设有截渗墙3，截渗坝2的底部设有渗流引出管8，下库12中开挖预留有集渗井6，集渗井6通过反向导水管7与渗流引出管8连通。下库12中可根据需要可设置放矿措施坝，放矿措施坝的高度控制在2m?5m。上库13通过放矿管17进行放矿，根据需要可在截渗坝2上方设置若干子坝14，上库13中不断放矿堆积将形成沉积滩11。
[0049]一种本实施例的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，具体包括以下步骤:
[0050](I)根据尾矿库两级坝结构的设计选址，先在设计的相应地段施工建造所述截渗坝2，并在截渗坝2上游形成的上库13中通过放矿管17堆存尾矿；放矿方式与常规上游式筑坝放矿方式一致；
[0051](2)在上库13堆存尾矿的过程中，使上库13靠近截渗坝2的区域内形成粗粒尾矿沉积滩；以形成较好的渗流条件，便于降低上库13堆积坝的浸润线；
[0052](3)在上库13中堆存尾矿的过程中，开始在截渗坝2的下游位置施工建造初期坝I，使初期坝I和截渗坝2之间形成下库12 ;
[0053](4)当上库13中尾矿的堆积标尚超过截渗现2现顶标尚1m?20m后，开始同时在上库13和下库12中堆积尾矿；且在下库12中主要堆存粗粒尾矿，在上库13中主要堆存细粒尾矿；使下库12中的粗粒尾矿在其有效沉积滩内沉积，有效沉积滩以外的上游区域设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区15:在临时滞留区15内设置泵船16，使泵船16将该区域内的细粒尾矿提升至上库13堆存；在下库12堆存粗粒尾矿的过程中，同时在下库12内逐步施工集渗井6和辐射式排渗盲沟5，在截渗坝2内预埋有渗流引出管8，在下库12内铺设反向导水管7使其连通至渗流引出管8 ;
[0054](5)当下库12中尾矿的堆积标高与上库13中的尾矿堆积标高减小至设定高度时，开始沿用常规的上游筑坝法在所述尾矿库两级坝结构上堆存尾矿。
[0055]上述本实施例的尾矿库两级坝结构进行应用后，最终将形成如图3所示的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，其在上库13中还设有多条水平排渗盲沟9和导水管10组成常规排渗系统，在后续尾矿库的堆坝及运营过程中，当下库12堆积标高超过截渗坝2坝顶标高后，可以只在上库13中排放尾矿，上库13渗流水将被截渗坝2 (墙)切断，不进入下库12，这相当于消除了下库支承棱体渗流水的主要供水源，极大程度降低了下库12中的下库浸润线18，上库浸润线19与下库浸润线18在截渗坝2所在区域处相交，使得下库堆积体浸润线水位接近原始地面，为尾矿坝支承体的充分固结创造了最优条件，并为尾矿库形成安全可靠的支承体提供了前提，有利于大大提高尾矿坝的安全稳定性能，也为充分利用土地资源和堆高坝创造了条件。
[0056]实施例2:
[0057]某公司所属的尾矿库主要由主沟和南沟两条沟谷形成，主沟长且沟面较宽阔，南沟狭窄，最窄处与主沟形成垭口。
[0058]原对比方案:
[0059]原设计拟在垭口处进行中线式筑坝，主沟也采用中线式筑坝，尾矿先在主沟堆存，待接近垭口时启用南沟。尾矿库主沟用中线式筑坝，用旋流器进行粗细粒尾矿分级，但是设计参数没有经过旋流器试验确定，平面布置有盲目性，导致旋流器溢流的细粒尾矿堆积库容不够，甚至尾矿水无法澄清；此后主沟改用上游式筑坝，南沟仍想维持用旋流器进行中线式筑坝，考虑到尾矿库扩容的需要，需将南沟边坡往下游移动，即往下游扩容。尾矿库向下游扩容，以往一般采用中线式筑坝较多，或采用当地材料筑坝。然而，中线式筑坝的核心问题是不能形成固定边坡，这不只会存在暴雨拉沟、刮风扬尘的风险，其设计参数的确定也比较困难，特别是在特大暴雨及强地震条件下难以预计后果；而采用当地材料扩容则工程量太大，经济上不可取。经分析，决定采用本发明基于两级上游式的尾矿库初期坝。
[0060]一种如图5所示本发明的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，该基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构包括布设于尾矿库下游的初期坝I和布设于初期坝I上游的截渗坝2，截渗坝2的上游库区设为主要堆存细粒尾矿的上库13，初期坝I和截渗坝2之间的库区设为主要堆存粗粒尾矿的下库12 ;下库12中逐层堆积的粗粒尾矿形成尾矿库支承体。下库12中靠近截渗坝2的尾部设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区15。临时滞留区15内设有将该区域内的细粒尾矿提升至上库13堆存的泵船16。
[0061]本实施例中，截渗坝2距初期坝I的距离为325m，初期坝I的高度为36.5m。本实施例中的截渗坝2设置成一透水堆石坝，截渗坝2的底部设有渗流引出管8。另外在下库12中还设有多条水平排渗盲沟9和导水管10，以便于及时将下库12中堆积尾矿的水分疏干，使下库12中的粗粒尾矿堆存体更好地充当合并后整个尾矿库的支承棱体。
[0062]上述本实施例的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，包括以下步骤:
[0063](I)根据尾矿库初期坝的设计选址，先在设计的相应地段施工建造上述截渗坝2，并在截渗坝2上游形成的上库13中堆存细颗粒为主的尾矿；
[0064](2)在上库13堆存尾矿的过程中，使上库13靠近截渗坝2的区域内形成粗粒尾矿沉积滩；
[0065](3)在上库13中堆存尾矿的过程中，开始在截渗坝2的下游位置施工建造初期坝I，使初期坝I和截渗坝2之间形成下库12 ;
[0066](4)当上库13中尾矿的堆积标尚超过截渗现2现顶标尚(约1m左右)后，开始同时在上库13和下库12中堆积尾矿；且在下库12中主要堆存粗粒尾矿，在上库13中主要堆存细粒尾矿；下库12中的粗粒尾矿在其有效沉积滩内沉积，有效沉积滩以外的上游区域设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区15:在临时滞留区15内设置泵船16，使泵船16将该区域内的细粒尾矿提升至上库13堆存；
[0067](5)当下库12中尾矿的堆积标高与上库13中的尾矿堆积标高减小至设定高度(约5m以内)时，开始沿用常规的上游筑坝法在尾矿库初期坝上堆存尾矿。
[0068]由上可见，本发明的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构是在深入分析上游式筑坝的工作运营机理和利弊的基础上，充分吸收各种尾矿堆坝方法的优点提出的。上库主要堆积细粒尾矿，下库主要堆积粗粒尾矿，不仅尾矿堆积规律较为清楚，而且设计参数较为明确。下库以粗粒尾矿形成支承体，并在堆坝过程中形成固定边坡，这为提高后续尾矿堆坝过程中的安全性、防止边坡裸露都提供了重要前提和基础。
[0069]本发明的上述技术方案是立足于大型或重要尾矿库提出的，尤其是中、细粒级尾矿筑坝，但对小型尾矿库同样适用，其工程量与中线式筑坝或下游式筑坝的工程量相近，但技术效果明显更优。
【权利要求】
1.一种基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:该尾矿库两级坝结构包括布设于尾矿库下游的初期坝(I)和布设于初期坝(I)上游的截渗坝(2)，所述截渗坝(2)的上游库区设为主要堆存细粒尾矿的上库(13)，所述初期坝(I)和截渗坝(2)之间的库区设为主要堆存粗粒尾矿的下库(12);下库(12)是利用水力冲积过程的水力分级作用使粗颗粒尾矿先在下库中沉积、再经逐层堆积粗粒尾矿形成尾矿库支承体。
2.根据权利要求1所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述下库(12)中靠近截渗坝(2)的尾部设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区(15)。
3.根据权利要求2所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述临时滞留区(15)内设有将该区域内的细粒尾矿提升至上库(13)堆存的泵船(16)。
4.根据权利要求3所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述截渗坝(I)距初期坝(2)的距离根据地形条件确定为总坝高的2?3倍；总坝高是指尾矿库设计最终堆积标高与初期坝(I)原始地面之间的高差。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述截渗坝(2)为透水堆石坝，所述截渗坝(2)的底部设有渗流引出管(8)。
6.根据权利要求1?4中任一项所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述下库(12)中根据需要设置有放矿措施坝，所述放矿措施坝的高度控制在2m?5m ο
7.根据权利要求1?4中任一项所述的基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构，其特征在于:所述细粒尾矿主要是指粒径范围在0.037mm以下的尾矿颗粒；所述粗粒尾矿主要是指粒径范围在0.032mm以上的尾矿颗粒。
8.一种如权利要求1?7中任一项所述基于强排渗上游式的尾矿库两级坝结构的应用，具体包括以下步骤: ①根据尾矿库两级坝结构的设计选址，先在设计的相应地段施工建造所述截渗坝(2)，并在截渗坝(2)上游形成的上库(13)中堆存尾矿； ②在上库(13)堆存尾矿的过程中，使上库(13)靠近截渗坝(2)的区域内形成粗粒尾矿沉积滩； ③在上库(13)中堆存尾矿的过程中，开始在截渗坝(2)的下游位置施工建造初期坝(I)，使所述初期坝(I)和截渗坝(2)之间形成下库(12); ④当上库(13)中尾矿的堆积标高超过截渗坝(2)坝顶一定高度后，开始同时在上库(13)和下库(12)中堆积尾矿；在下库(12)中主要堆存粗粒尾矿，使下库(12)中的粗粒尾矿在其有效沉积滩内沉积，有效沉积滩尾设置成未澄清尾矿水及所夹带细粒尾矿的临时滞留区(15):在所述临时滞留区(15)内设置泵船(16)，使泵船(16)将该区域内的细粒尾矿提升至上库(13)堆存，使上库(13)中主要堆存细粒尾矿； ⑤当下库(12)中尾矿的堆积标高与上库(13)中的尾矿堆积标高减小至设定高度时，开始沿用常规的上游筑坝法在所述尾矿库两级坝结构上堆存尾矿。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于:所述步骤④中，上库(13)中尾矿的堆积标高超过截渗坝(2)坝顶一定高度具体为1m?20m。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于:在下库(12)堆存粗粒尾矿的过程中，同时在下库(12)内逐步施工集渗井(6)和辐射式排渗盲沟(5)，在截渗坝⑵内预埋有渗流引出管(8)，在下库(12)内铺设反向导水管(7)使其连通至所述渗流引出管(8)。
【文档编号】E02D17/18GK104480949SQ201410776664
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】袁曦, 王又武, 陈章友, 刘石桥, 周成湘, 薛顺明, 张修照 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司