基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝及其筑坝工艺的制作方法

基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝及其筑坝工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，其是以尾矿库两级坝结构为基础采用上游式筑坝法堆筑而成，两级坝结构包括初期坝和截渗坝，截渗坝的上库堆存细粒尾矿，初期坝和截渗坝之间的下库堆存粗粒尾矿；利用水力分级作用使粗颗粒尾矿形成尾矿库支承体；上、下库以截渗坝为分界，上、下库的浸润线在截渗坝处相交。该尾矿库堆积坝的筑坝工艺包括：先施工建造截渗坝，使其上库形成粗粒尾矿沉积滩；再在截渗坝下游建造初期坝，在上、下库中分别堆存细、粗粒尾矿，在沉积滩外上游的临时滞留区内通过泵船提升细粒尾矿至上库；最后采用上游式筑坝法堆存尾矿至最终标高。本发明有利于结合上游式筑坝法的优势，进一步提高尾矿库的安全性和经济性。
【专利说明】基于强排渗上游式的尾矿库堆积顶及其筑顶工艺

【技术领域】
[0001] 本发明设及一种尾矿库堆积巧及其筑巧工艺，尤其设及一种基于强排渗上游式筑 巧的尾矿库堆积巧及其筑巧工艺。

【背景技术】
[0002] 用W贬存金属、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 巧则是拦挡尾矿和水的尾矿库外围构筑物，通常指初期巧和尾矿堆积巧的总体。初期巧指 的是用±、石材料等筑成、作为尾矿堆积巧的排渗或支撑体的巧。尾矿堆积巧是指生产过程 中用尾矿堆积而成的巧。
[0003] 尾矿库初期巧主要是作为中后期尾矿库堆积巧的基础巧，其对后期的尾矿堆积体 起支撑作用，同时也相当于巨大的排渗棱体。尾矿库初期巧是在尾矿库基建时期修筑，而后 期呈现出的尾矿库堆积巧是在整个生产过程中由运营单位逐年堆筑而成。堆积巧指的是整 个尾矿库内的尾矿堆积体，该也是尾矿堆存的主体。尾矿库堆积巧是在尾矿库运行过程中， 利用尾矿本身的自然沉积规律而逐步加高形成的巧体。尾矿库的设计就是根据场区地形地 质条件、尾矿特性、生产特点等因素选择合适的筑巧方法，同时选择合理的尾矿库初期巧巧 型，做好整体堆积巧的设计、施工及运营，进而使生产单位按设计要求做好后期的筑巧及运 营管理，确保尾矿库堆积巧整体的稳定与安全。
[0004] 依据尾矿库巧体堆筑过程中巧顶轴线相对于尾矿库初期巧位置的移动方向，尾矿 库筑巧方式分为上游式筑巧、下游式筑巧和中线式筑巧；最早应用于工程实践的是一次性 筑巧、上游式筑巧，随后开始出现下游式筑巧和中线式筑巧，到21世纪W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。
[0005] 上游式筑巧（简称上游法）是指；当库内尾矿沉积滩面升至常规初期巧21巧顶 时，在沉积滩上就近取砂，平行初期巧轴线向上游堆筑子巧14,形成新的放矿空间，将放矿 管移到子巧14巧顶继续放矿，待尾矿沉积滩面升到子巧14巧顶时，再进行下一级子巧14 的堆筑（参见图1)。堆积巧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。上游式筑巧中，其特点是子巧14位置不断向上游推移。为降低浸 润线，大部分上游式筑巧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，但由于巧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，因此上游式筑巧浸润线22水位一般较高，巧体稳定性 较差，特别是靠近常规初期巧21附近的堆积巧4段浸润线是影响巧体稳定的主要因素。
[0006] 为解决上游式筑巧的不足，赵晤及张明鉴分别提出了自己的改进思路。
[0007] 赵晤在1998年提出了 "一种尾矿巧及灰渣巧的双巧安全堆筑法"（参见图2)，其 特点是W双低初期巧为初期巧，在内初期巧32、外初期巧31的基础上按传统堆巧方法，或 宽渠槽法、多渠槽法或集中排放矿浆及灰浆，在两座初期巧上轮流交替堆巧，逐渐升高，在 内初期巧32、外初期巧31之间的地基表面设底部反滤排渗层36,在内初期巧32的外巧坡 增设外坡面排渗层33,并与底部反滤排渗层36相连，W加强排渗。
[000引该种改进思路在一定程度上改善了常规上游式筑巧法的不足，加速了尾矿疏干固 结，降低了巧体的浸润线37,增强了其稳定性，但由于两级巧的存在，也引入W下几个弊端： 第一，两初期巧均为常规巧前放矿，但由于外巧体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，内巧体35 -般高于外巧体34,此澄清 区直接浸泡内巧体35坡面，形成渺泥区，影响内巧体35的正常放矿，同时也对内巧体35的 稳定性构成了威胁；第二，此思路的关键在于降低外巧体34的浸润线，但由于外巧体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，因此外巧体浸润线无 法快速下降，尾矿疏干较慢，难W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。
[0009] 张明鉴在1995年提出了 "一种建设尾矿巧堆筑巧的双巧上游法"，其工程构成是 建立上、下两个初期巧，在两巧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 期巧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巧、下 初期巧的上游坡进行排放，W形成渗透性强的沉积层，保护上、下巧体的上游坡及两巧之间 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。
[0010] 该种改进思路在结构上与赵晤的思路基本一致，在结构上都采用了两级巧的形 式，同时在两初期巧之间的地基上设反滤排渗层，W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 W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；第二，两巧体之间的尾矿仅设置 了底部排渗，排渗效果较为有限，难W确保该区尾矿的快速、充分疏干。
[0011] 由上可见，现有的上游式筑巧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，其堆积巧的主要材料是非饱和±，而非饱和±的相关研究也不成 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究和分析论证。因此，为了 更好地发挥上游筑巧法的优势，弥补其不足，我们有必要对上游筑巧法作进一步的改进和 优化，W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】

[0012] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能充分结合现有上游 式筑巧法、下游筑巧法和中线筑巧法=者优势，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堆积巧，还相应提供该尾矿库堆积巧的筑巧工艺。
[0013] 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 堆积巧，该尾矿库堆积巧是W尾矿库两级巧结构为基础采用上游式筑巧法堆筑而成，所述 尾矿库两级巧结构包括布设于尾矿库下游的初期巧和布设于初期巧上游的截渗巧，所述截 渗巧优选为透水堆石巧；所述截渗巧的上游库区为主要堆存细粒尾矿的上库（或称细颗粒 永久堆存库），所述初期巧和截渗巧之间的库区为主要堆存粗粒尾矿的下库（或称粗颗粒 沉积库），下库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，下库主要为粗粒尾矿的沉积滩且库面无尾矿水澄清 区；所述上库和下库w截渗巧的中线为分界，且上库和下库合并构成具有整体固定边坡的 尾矿库堆积巧；所述上库中的上库浸润线与下库的下库浸润线在截渗巧所在区域处相交。
[0014] 上述本发明的技术方案主要基于W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，该种粗、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，本发明基于现有上游式筑巧法的优势，首先 采用划分上、下库的两级巧结构，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巧截流，进而 排出尾矿库外，充分保证尾矿库的运营安全和下库中支承棱体的疏干效果。
[0015] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，由于上游式筑巧法沉积滩上的尾矿 只是相对较粗，如果尾矿粒度整体较细，浸润线水位仍可能较高，为更有效地降低浸润线， 可W通过加强排渗设施来解决。例如，将所述截渗巧设置为透水堆石巧，使其汇集上库渗流 及下库反向渗流，所述截渗巧的底部设有渗流引出管，W便将渗水排入库内排洪系统。
[0016] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，所述截渗巧的巧顶还优选设有截渗 墙，截渗墙与截渗巧连成一体，截渗墙与截渗巧的总截渗高度（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W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。
[0017] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，优选的，所述细粒尾矿主要是指粒 径范围在0. 037mm W下的尾矿颗粒；所述粗粒尾矿主要是指粒径范围在0. 032mm W上的尾 矿颗粒。
[0018] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，由于下库库身长度有限、且没有澄 清区，基本为沉积滩，优选的，所述下库内可优选设置强排渗系统。更优选的，所述强排渗系 统包括位于下库尾矿库支承体内的福射式排渗盲沟、集渗井及反向导水管；所述福射式排 渗盲沟与集渗井连通，反向导水管坡向上游的截渗巧，集渗井收集的渗水通过反向导水管 导入截渗巧内的渗流引出管。下库需要特别加强初期排渗，通过本发明优选的强排渗系统 将下库中排渗方向改为引至截渗巧，导致渗透压力反向，该样可实现滩面渗流向上游截渗 巧流动，从而可降低下滑力，削减整个巧体的渗透压力，对巧体稳定性有利。设置垂直集渗 井可接纳各层福射式排渗盲沟的渗水，福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。
[0019] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，更优选的，所述上库13可设有常规 的水平排渗系统，具体包括水平排渗盲沟和导水管，水平排渗盲沟平行巧轴线布置，导水管 垂直于巧轴线布置，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。
[0020] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，截渗巧与初期巧距离的确定与下库 中有效沉积滩的长度相关，有效沉积滩是尾矿库专家王冶平教授上世纪70年代提出的概 念，本文引用的有效沉积滩是指上游堆巧方法中，尾矿沉积滩中粒度比较粗、透水性较强、 有初始承载能力的干滩部分，其宏观表象是有效沉积滩末端纵坡变缓幅度大而连续。有效 沉积滩按粒度或承载能力可W进行分段统计，一般认为主要颗粒组成为0. 02mm W上，呈砂 性材料堆积，从形成尾砂巧的支承体的基础来说，可W取粒度为0. 037mm或0. 074mm为主 要粒径组成的沉积滩。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w致细尾砂（泥沙）沉底，同时为了使堆巧过程中的累船能更 好地将细粒尾矿提升至上库，所述截渗巧距初期巧的距离根据地形条件优选确定在总巧高 (总巧高是指尾矿库设计最终堆积标高与原始地面之间的高差）的2?3倍，具体设计时应 根据尾矿的级配、场区地形等条件进行具体设计。
[0021] 上述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中，所述初期巧的高度应根据尾矿库整 体需要来决定，主要根据总库容的需要确定，因为初期巧的高度对形成总库容有明显的影 响。在本发明中，初期巧的高度还可根据排渗需要确定，一般高于中线法或下游式筑巧时的 一级滤水拦砂巧即可。而截渗巧的高度可按堆存半年至一年的尾矿量来确定。
[0022] 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堆积 巧的筑巧工艺，包括W下步骤：
[0023] (1)根据所述尾矿库两级巧结构的设计选址，先在设计的相应地段施工建造所述 截渗巧，并在截渗巧上游形成的上库中按常规方式堆存尾矿，使上库靠近截渗巧的区域内 形成所述粗粒尾矿沉积滩，该主要是为了避免上库全部堆积细粒尾矿导致渗流条件不好；
[0024] (2)在上库中堆存尾矿的过程中，开始在截渗巧的下游位置施工建造初期巧，使所 述初期巧和截渗巧之间形成下库；下库初期巧的建设可略晚于上游的截渗巧，具体的施工 建造时间可根据使用条件确定；对中、小型尾矿库只需利用下库一次形成支承棱体的条件， 一般可晚1?2年建设和使用；
[0025] (3)当上库中尾矿的堆积标高超过截渗巧巧顶标高后，开始同时在上库和下库中 堆积尾矿；且在下库中主要堆存粗粒尾矿，在上库中主要堆存细粒尾矿；下库中的粗粒尾 矿在其有效沉积滩内沉积，有效沉积滩W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；经过我们的反复研究和实验，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巧下游坡脚的位置设置几个小面积的矿浆区（即 临时滞留区），W容纳未澄清尾矿水及其所夹带的细粒尾矿，该样便可为后续分离出下库中 的细颗粒尾矿提供相应的场地空间，也可避免大面积浸泡上库的下游巧坡；在所述临时滞 留区内设置累船（或挖泥船），使累船将该区域内的细粒尾矿提升至上库堆存；此种累船提 升尾矿的筑巧工作方式在尾矿库领域尚属首次应用，具有独创性，其优越性体现在；累船可 随临时滞留区内水位的不断上升而向上浮移，该不仅有效替代了原有的旋流器分级方式， 而且彻底解决了原有旋流器分级方式需要不断向上迁移旋流分级设备的技术难题，大大简 化了后续的堆巧和运营过程，减小了设备投入成本；
[0026] (4)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，取消 此前设置临时滞留区，移除累船，开始沿用常规的上游式筑巧法在所述尾矿库两级巧结构 上堆存尾矿，直至堆巧至尾矿库堆积巧的最终标高，并逐层施工上部水平排渗系统（例如 盲沟、导水管等）；此时上库的渗流通过截渗巧W及水平排渗系统排出，不会流入下库，截 断了下库堆积体的渗流补给源，下库逐渐变为疏干堆积体，大幅度提高了尾矿库堆积巧的 稳定性。经计算，后期下库中的浸润线只略高于地表，对于尾矿库堆积巧的稳定是非常有利 的。
[0027] 上述的筑巧工艺，所述步骤（4)中，上库中尾矿的堆积标高超过截渗巧巧顶标高 的具体高度优选为10m?20m。
[002引与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0029] (1)本发明基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧保留了现有上游式筑巧法的各项优 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。
[0030] (2)本发明基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中设有初期巧，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（该并不是要求初期巧形成的下库中 全部堆存粗粒尾矿，一般只需形成相对大的支承棱体即可），该便大大提高了巧体的稳定性 和尾矿库的安全性。另外，本发明充分利用了尾矿的水力分级特性，虽然其粒度稍细，但其 沉积规律较清楚，固结条件明确，便于计算分析，且其堆积层面一般与滑弧面接近正交，是 一种无法计算的安全储备，该是采用旋流器分级或分级站分级难W实现的。
[0031] (3)本发明基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧中在初期巧的上游还设有一截渗 巧，通过对尾矿库后期排渗设施的合理布局和设置，该截渗巧还可起到同时解决上库和下 库排渗问题的技术效果，使下库与上库的排渗固结问题得到总体、综合的考虑。
[0032] (4)本发明优选的技术方案中通过用累或挖泥船将下库中的细粒尾矿提升至上库 堆存，该不仅能够增加下库中作为支承棱体的粗粒尾矿含量，提高支承棱体承载强度，同时 可加强支承棱体的排渗效果，共同确保最终尾矿巧体的稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0033] 图1为现有技术中上游式筑巧的堆巧原理示意图。
[0034] 图2为现有技术中一种尾矿巧及灰渣巧的双巧安全堆筑法原理示意图。
[0035] 图3为本发明实施例中基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧筑巧1期的结构示意 图。
[0036] 图4为本发明实施例中基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧筑巧2期的结构示意 图。
[0037] 图5为本发明实施例中基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧筑巧3期的结构示意 图。
[003引图6为本发明实施例中基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧筑巧4期的结构示意 图。
[0039] 图7为本发明实施例中基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧的结构示意图。
[0040] 图8为在一具体应用实例中按常规上游式筑巧稳定计算结果图（对比例）。
[0041] 图9为本发明实施例在一具体应用实例中基于强排渗上游式筑巧稳定计算结果 图。
[00创 图例说明；
[0043] 1、初期巧；2、截渗巧；3、截渗墙；4、堆积巧；5、福射式排渗盲沟；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、子巧；15、临时滞留区；16、累船；17、放矿管；18、下库浸润线；19、上库浸润线；21、常规 初期巧；22、上游式筑巧浸润线；31、外初期巧；32、内初期巧；33、外坡面排渗层；34、外巧 体；35、内巧体；36、底部反滤排渗层；37、浸润线。

【具体实施方式】
[0044] W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。
[0045] 实施例；
[0046] 某尾矿库采用本发明的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧，如图7所示，该尾矿 库堆积巧是W尾矿库两级巧结构为基础采用上游式筑巧法堆筑而成，该尾矿库两级巧结构 包括布设于尾矿库下游的初期巧1和布设于初期巧1上游的截渗巧2,截渗巧2的上游库区 为主要堆存细粒尾矿的上库13,初期巧1和截渗巧2之间的库区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主要为粗粒尾矿的沉积滩且库面无尾矿水澄 清区；上库13和下库12 W截渗巧2的中线为分界，上库13和下库12合并后构成具有整体 固定边坡的尾矿库堆积巧4 ;上库13中的上库浸润线19与下库12的下库浸润线18在截 渗巧2所在区域处相交。细粒尾矿主要是指粒径范围在0. 037mm W下的尾矿颗粒；粗粒尾 矿主要是指粒径范围在0. 032mm W上的尾矿颗粒。
[0047] 本实施例中，截渗巧2为一透水堆石巧；截渗巧2的底部设有与尾矿库排洪系统连 通的渗流引出管8。截渗巧2的巧顶还设有截渗墙3,截渗墙3与截渗巧2连成一体。截渗 墙3的厚度为2m?5m，截渗墙3的高度为此处上覆尾矿堆积高度H的2/3 (参见图7)。
[0048] 本实施例中，下库设有强排渗系统，该强排渗系统包括多条福射式排渗盲沟5 ;福 射式排渗盲沟5通过垂直的集渗井6连通。集渗井6收集的渗水通过反向导水管7导入截 渗巧内的渗流引出管8。上库13设有常规的水平排渗系统，具体包括水平排渗盲沟9和导 水管10,水平排渗盲沟9平行巧轴线布置，导水管10垂直于巧轴线布置，并与水平排渗盲沟 9相连，其排渗路径为水平排渗盲沟9至导水管10。
[0049] 本实施例中，截渗巧2距初期巧1的距离控制在325m，初期巧1的高度为36. 5m。
[0化0] 上述本实施例的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧的筑巧及运营方法，具体包括 W下步骤：
[0051] (1)如图3所示，根据尾矿库两级巧结构的设计选址，先在设计的相应地段施工建 造上述截渗巧2,并在截渗巧2上游形成的上库13中堆存细颗粒为主的尾矿。截渗巧2的 巧顶还设有截渗墙3,截渗墙3与截渗巧2连成一体，截渗墙3的厚度为2m?5m。
[0化2] (2)在上库13堆存尾矿的过程中，使上库13靠近截渗巧2的区域内形成粗粒尾矿 沉积滩。为了避免上库13全部堆积细粒尾矿导致渗流条件不好，宜先建并先使用上库13， 使上库13的截渗巧2前也形成粗粒尾矿沉积滩，形成较好的渗流条件，便于降低上库堆积 巧的浸润线水位。
[0化3] (3)在上库13中堆存尾矿的过程中，开始在截渗巧2的下游位置施工建造初期巧 1，使初期巧1和截渗巧2之间形成下库12。
[0054] (4)如图4所示，当上库13中尾矿的堆积标高超过截渗巧2巧顶标高（约10m左 右）后，开始同时在上库13和下库12中堆积尾矿，堆积尾矿时将放矿管17逐级移到子巧 14巧顶进行放矿，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W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内设置累船16,使累船16将该区域 内的细粒尾矿提升至上库13堆存；此时上库13截渗巧2巧顶W上已堆积透水性较强的较 粗尾矿，其上再堆积粒度较细、透水性较差的尾矿，其渗流会通过所形成的沉积滩逐渐垂直 下渗，大部分会深入上库13底层的较粗尾矿，当然也可能形成悬挂水，但一般不会影响巧 体稳定；如产生影响，可设垂直排渗管连通底部的粗尾矿层即可降低浸润线水位。
[0055] (5)如图5、图6所示，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 W内）时，取消此前设置临时滞留区15,移除累船16,开始沿用常 规的上游式筑巧法在尾矿库两级巧结构上堆存尾矿，堆积尾矿时将放矿管17逐级移到子 巧14巧顶进行放矿，直至堆巧至尾矿库堆积巧的最终标高；此时上库13的渗流通过截渗巧 W及水平排渗系统排出，不会流入下库12,截断了下库堆积体的渗流补给源，下库12逐渐 变为疏干堆积体，大幅度提高了尾矿库堆积巧的稳定性。
[0056] 本实施例的步骤（4)中，由于提升累船需在水下抽尾奖，因此选择吃水深度较小 的轻型累船（必要时也可采用挖泥船）。累船的位置应根据尾矿沉积分级规律确定，一般可 按大于0. 037mm尾矿的分布区域界线来确定，既能保证粗粒尾矿的澄清距离，防止过多尾 矿进入临时滞留区15 (即矿浆区），又能提升细粒尾矿。提升累应为矿浆累，如有需要，也可 选带揽椿的矿浆累。矿浆区大小应根据尾矿全粒度和粗细平衡的需求确定，为了防止过多 尾矿进入矿浆区，缩小矿浆区的范围，在可能条件下，可在矿浆区周边设潜水格栅。
[0057] 实验表明，本发明实施例中基于两级上游法的尾矿堆积巧能有效降低浸润线高 度，下库支承体的浸润线只略高于地表，基本为疏干区，对于尾矿库堆积巧的稳定是非常有 利的。
[0化引 由上可见，本发明的基于强排渗上游式的尾矿库堆积巧是在深入分析上游式筑巧 及其改进思路的工作运营机理和利弊的基础上，充分吸收其优点提出的，不仅尾矿堆积规 律较为清楚，设计参数及有关计算条件较为明确，而且是W较粗尾矿形成支承体，并在堆巧 过程中形成固定边坡，该为提高后续尾矿堆巧过程中的安全性、防止边坡裸露都提供了重 要前提和基础，同时避免了下库澄清区对上库放矿的影响，加强了下库的排渗，增强了稳定 性。
[0化9] 在后续尾矿库的堆巧及运营过程中，当下库12堆积标高超过截渗巧2巧顶标高 后，可W只在上库13中排放尾矿，上库13渗流水将被截渗巧2(墙）切断，不进入下库12， 该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,使得下库堆积体下库浸润线18水位接近原始地面，为尾矿巧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巧的 安全稳定性能，也为充分利用±地资源和堆高巧创造了条件。
[0060] 我们在另一采用本实施例尾矿库堆积巧及其筑巧工艺的具体工程中进行了巧体 稳定性的具体计算和对比分析，该实施例中巧基高程1390m，初期巧巧顶高程1440m，最终 堆积标高1680m，库水位1677m，材料参数如下表1所示，按常规上游式筑巧和按本发明强排 渗上游式尾矿筑巧的计算结果分别如图8和图9所示。
[0061] 表1 ;某应用实施例中稳定计算材料参数表
[0062]

【权利要求】
1. 一种基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，该尾矿库堆积坝是以尾矿库两级坝结构为 基础采用上游式筑坝法堆筑而成，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（1)和布设于初期坝（1)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（1)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)主要为粗粒尾矿的沉积滩且 库面无尾矿水澄清区；所述上库（13)和下库（12)以截渗坝（2)的中线为分界，上库（13) 和下库（12)经合并构成具有整体固定边坡的尾矿库堆积坝；所述上库（13)中的上库浸润 线（19)与下库（12)的下库浸润线（18)在截渗坝（12)所在区域处相交。
2. 根据权利要求1所述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，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);所述截渗坝（2)的坝顶 还设有截渗墙（3)，截渗墙（3)与截渗坝（2)连成一体。
3. 根据权利要求2所述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，其特征在于：所述截渗 墙（3)的厚度为2m?5m，截渗坝（2)与截渗墙（3)的总截渗高度按此处上覆尾矿堆积高度 的1/2?2/3确定。
4. 根据权利要求1所述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，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。
5. 根据权利要求2?4中任一项所述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，其特征在 于：所述下库（12)内设有强排渗系统。
6. 根据权利要求5所述的基于强排渗上游式的尾矿库堆积坝，其特征在于：所述强排 渗系统包括位于下库（12)尾矿库支承体内的辐射式排渗盲沟（5)、集渗井（6)及反向导水 管（7);所述辐射式排渗盲沟（5)与集渗井（6)连通，反向导水管（7)坡向截渗坝（2)，集渗 井（6)收集的渗水通过反向导水管（7)导入截渗坝内的渗流引出管（8)。
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堆积坝，其特征在 于：所述截渗坝（2)距初期坝（1)的距离根据地形条件确定在总坝高的2?3倍。
8. -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堆积坝的筑坝工 艺，包括以下步骤： (1) 根据所述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，使上库（13)靠近截渗坝（2)的 区域内形成所述粗粒尾矿沉积滩； (2) 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 (1)，使所述初期坝（1)和截渗坝（12)之间形成下库（12); (3) 当上库（13)中尾矿的堆积标高超过截渗坝（2)坝顶标高后，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； (4) 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， 取消此前设置临时滞留区（15)，移除泵船（16)，开始沿用常规的上游式筑坝法在所述尾矿 库两级坝结构上堆存尾矿，直至堆坝至尾矿库堆积坝的最终标高。
9.根据权利要求8所述的筑坝工艺，其特征在于：所述步骤（3)中，上库（13)中尾矿 的堆积标1?超过截渗规⑵规顶标1?的具体1?度为10m?20m。
【文档编号】E02D17/18GK104480950SQ201410778586
【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】王又武, 陈章友, 袁曦, 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