一种高稳定性尾矿坝及其建造方法与流程

本发明属于水利设施
技术领域：
，具体涉及一种高稳定性尾矿坝及其建造方法。
背景技术：
：尾矿库是矿山三大控制性工程之一，同时也是矿山的重大危险源。我国尾矿库数量多、条件差，近年来发生了一系列尾矿库事故，对人们的财产和人身安全及生态环境造成威胁。我国是多地震国家，而尾矿坝几乎是永久性建筑，因此尾矿坝的安全性和稳定性至关重要，已成为各国政府、矿山企业、学术界所关注的重大问题。现在应用普遍的建造方法主要利用自然地势，建造上游式尾矿坝，埋设排渗管，优点是建设成本低，但对于抗震抗腐蚀能力较弱，在地震或者尾矿渗滤液的侵蚀影响下，尾矿坝容易渗漏开裂甚至坍塌，对下游产生威胁。目前柔性减震技术主要用于高层建筑的防震，prb技术也主要用于对地下水的处理，将两种技术方法应用到尾矿坝的建设的方法还未出现。现今对于尾矿坝建筑的建造和尾矿废液的处理还是较多的应用传统的技术和方法，采用土石结构、使用尾矿大颗粒废渣进行堆积建设，最后进行封坝处理，使尾矿和尾矿废液永久性封存。例如一种采用矿山排土堆筑尾矿坝的方法（cn101632993b）、一种新的尾矿坝建造技术（cn202830941u），这些方法虽然具有节省建造成本或者防涝等特点，但依旧存在不利于尾矿库的长期运行，结构不稳定，易产生安全问题，污染土壤，后果严重等问题。研发一种高稳定性尾矿坝及其建造方法是非常必要的。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种高稳定性尾矿坝。本发明的第二目的在于提供一种高稳定性尾矿坝的建造方法。本发明的第一目的是这样实现的，包括初期坝以及堆筑在所述初期坝之上的趾坝，初期坝下游设有下游挡堤，其特征在于尾矿坝与坝区地基之间设有减震支座，所述初期坝、下游挡堤内分别设有储水池，储水池内装有水，所述下游挡堤内设有可渗透反应墙，可渗透反应墙内设有反应介质，所述初期坝内下部、下游挡堤内的下部均铺设有排渗管，且两排渗管之间通过管道连接，下游挡堤内的排渗管与可渗透反应墙连接，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙并经可渗透反应墙反应后排出。本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱，使支承柱均布于尾矿坝坝区，然后再支承柱上铺设第一层防渗钢板，再在第一层防渗钢板上安装减震支座，且支承柱与减震支座一一对应，然后在减震支座上铺设第二层防渗钢板；s2、在第二层防渗钢板上按中线法建立初期坝、下游挡堤，建立过程中，在初期坝、下游挡堤内铺设排渗管，下游挡堤内埋入可渗透反应墙，并将初期坝的排渗管、下游挡堤的排渗管、可渗透反应墙连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙并经可渗透反应墙反应后排出；s3、然后初期坝、下游挡堤内分别挖设储水池并装水；再在初期坝上按中线法建立趾坝，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明尾矿坝设置的储水池，其利用储水池内水的惯性运动形成简单的tmd质量调频阻尼器，有利于地震来临时减小震感力，保持建筑的稳定性；可渗透反应墙，可使低ph值高重金属高污染性尾矿废水在排出前经反应介质反应过滤，降低其危害性，有利于降低排出的废水对下游环境的危害，并且有利于降低尾矿坝浸润线，减小废液对坝体的侵蚀，保持坝体的稳定；2、本发明的减震支座，起到进一步减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的反应的作用，减小甚至抵消地震施以建筑的力，进一步提高尾矿坝的稳定性；3、本发明尾矿坝为中线式尾矿坝，具有坝体上升速度快、坝体稳定性强、筑坝费用比下游法低、坝体材料渗透性能高、坝体浸润线低、力学强度高等优点，更利于坝体的长久安全运行；4、本发明出水管处设置水质监测器，对排水主要指标进行时时监测，指标超出预定范围时，应更换反应介质；可使尾矿坝避免封坝，使系统长时运行，防止尾矿废液在坝内堆积，破坏坝体稳定，防止废液渗出污染下游土壤。5、本发明建造方法将地基进行平整加固，并填埋混凝土支承柱，然后铺设防渗钢板，安置减震支座，具有减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的反应的作用，减小甚至抵消地震施以建筑的力，使建筑保持稳定性，有利于尾矿坝的安全长久运行；6、本发明建造方法采用压重法进行趾坝区加固，经济的利用了压重料的重量，提高坝区表面沙土的有效应力，从而使趾坝体达到抵抗地震液化的能力，对解决坝址区液化和滑动问题，防止坝体的塑性流动十分有效，具有施工简单、工期短、造价低、效果好、可利用废弃渣节约用地、环境影响小的优点。附图说明图1为本发明尾矿坝的结构示意图；图2为减震支座的结构示意图；图3为可渗透反应墙的结构示意图；图中：1-初期坝，2-趾坝，3-下游挡堤，4-减震支座，4a-上钢板，4b-下钢板，4c-连接柱，4d-橡胶层，5-可渗透反应墙，5a-介质笼，5b-防渗板，6-排渗管，7-储水池，8-支承柱，9-第一层防渗钢板，10-第二层防渗钢板。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。如附图1~图3所示本发明包括初期坝1以及堆筑在所述初期坝1之上的趾坝2，初期坝1下游设有下游挡堤3，其特征在于尾矿坝与坝区地基之间设有减震支座4，所述初期坝1、下游挡堤3内分别设有储水池7，储水池7内装有水，所述下游挡堤3内设有可渗透反应墙5，可渗透反应墙5内设有反应介质，所述初期坝1内下部、下游挡堤3内的下部均铺设有排渗管6，且两排渗管之间通过管道连接，下游挡堤3内的排渗管6与可渗透反应墙5连接，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出。优选地，所述坝区地基埋设有支承柱8，所述减震支座4设于支承柱8上。优选地，所述减震支座4与支承柱8之间固设有第一层防渗钢板9，所述减震支座4上固设有第二层防渗钢板10。优选地，所述减震支座4包括上钢板4a、下钢板4b、连接柱4c、橡胶层4d，所述橡胶层4d设于上钢板4a与下钢板4b之间，所述连接柱4c上端连接上钢板4a，下端连接下钢板4b，且连接柱4c穿过橡胶层4d。优选地，所述可渗透反应墙5为非连续型可渗透反应墙。优选地，所述反应介质为铝硅酸盐与cu/fe双金属系统混合物。优选地，所述减震支座4的底部高于地面。优选地，所述可渗透反应墙5的排水口处设有排放管，排放管设有水质监测器。优选地，所述支承柱8的直径为50~100cm，高度为3~5m，两相邻支承柱8之间间距为1.5~2.5m，两相邻支承柱8的高度差小于0.5mm。优选地，所述尾矿坝为中线式尾矿坝。优选地，所述支承柱8为混凝土支承柱，混凝土强度等级不低于c50。优选地，所述反应介质为可更换反应介质。优选地，所述排渗管为fpr管，直径为30~50cm。优选地，所述可渗透反应墙包括介质笼5a，介质笼5a两侧上部分别设有防渗板5b，介质笼5a内装有反应介质。所述尾矿坝柔性减震系的建造方法，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱8，使支承柱8均布于尾矿坝坝区，然后再支承柱8上铺设第一层防渗钢板9，再在第一层防渗钢板9上安装减震支座4，且支承柱8与减震支座4一一对应，然后在减震支座4上铺设第二层防渗钢板10；s2、在第二层防渗钢板10上按中线法建立初期坝1、下游挡堤3，建立过程中，在初期坝1、下游挡堤3内铺设排渗管6，下游挡堤3内埋入可渗透反应墙5，并将初期坝1的排渗管6、下游挡堤3的排渗管6、可渗透反应墙5连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出；s3、然后初期坝1、下游挡堤3内分别挖设储水池7并装水；再在初期坝1上按中线法建立趾坝2，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。本发明工作原理和工作过程：初期坝1以及趾坝2下渗的尾矿废水经排渗管6导至可渗透反应墙5中，第一层防渗钢板9、第二层防渗钢板10起到防止废水下渗的作用，废水经可渗透反应墙5内的反应介质处理，再将处理后废水排出；水质监测器对排出的废水水质进行监测，当废水水质超标时，提醒更换反应介质；当有地震发生时，储水池7内水的惯性运动形成简单的tmd质量调频阻尼器，从而使震感力的减小；配合减震支座进一步减小甚至抵消地震影响。下面结合实施例1~实施例5，对本发明作进一步说明。实施例1尾矿坝柔性减震系的建造方法，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱8，使支承柱8均布于尾矿坝坝区，然后再支承柱8上铺设第一层防渗钢板9，再在第一层防渗钢板9上安装减震支座4，且支承柱8与减震支座4一一对应，然后在减震支座4上铺设第二层防渗钢板10；s2、在第二层防渗钢板10上按中线法建立初期坝1、下游挡堤3，建立过程中，在初期坝1、下游挡堤3内铺设排渗管6，下游挡堤3内埋入可渗透反应墙5，并将初期坝1的排渗管6、下游挡堤3的排渗管6、可渗透反应墙5连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出；s3、然后初期坝1、下游挡堤3内分别挖设储水池7并装水；再在初期坝1上按中线法建立趾坝2，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。实施例2尾矿坝柔性减震系的建造方法，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱8，使支承柱8均布于尾矿坝坝区，所述支承柱8的直径为50cm，高度为3m，两相邻支承柱8之间间距为1.5m，两相邻支承柱8的高度差小于0.5mm，然后再支承柱8上铺设第一层防渗钢板9，再在第一层防渗钢板9上安装减震支座4，且支承柱8与减震支座4一一对应，然后在减震支座4上铺设第二层防渗钢板10；s2、在第二层防渗钢板10上按中线法建立初期坝1、下游挡堤3，建立过程中，在初期坝1、下游挡堤3内铺设排渗管6，下游挡堤3内埋入可渗透反应墙5，并将初期坝1的排渗管6、下游挡堤3的排渗管6、可渗透反应墙5连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出；s3、然后初期坝1、下游挡堤3内分别挖设储水池7并装水；再在初期坝1上按中线法建立趾坝2，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。实施例3尾矿坝柔性减震系的建造方法，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱8，使支承柱8均布于尾矿坝坝区，所述支承柱8的直径为100cm，高度为5m，两相邻支承柱8之间间距为2.5m，两相邻支承柱8的高度差小于0.5mm，然后再支承柱8上铺设第一层防渗钢板9，再在第一层防渗钢板9上安装减震支座4，且支承柱8与减震支座4一一对应，然后在减震支座4上铺设第二层防渗钢板10；s2、在第二层防渗钢板10上按中线法建立初期坝1、下游挡堤3，建立过程中，在初期坝1、下游挡堤3内铺设排渗管6，下游挡堤3内埋入可渗透反应墙5，并将初期坝1的排渗管6、下游挡堤3的排渗管6、可渗透反应墙5连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出；s3、然后初期坝1、下游挡堤3内分别挖设储水池7并装水；再在初期坝1上按中线法建立趾坝2，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。实施例4尾矿坝柔性减震系的建造方法，包括以下步骤：s1、先对地基平整加固并埋入支承柱8，使支承柱8均布于尾矿坝坝区，所述支承柱8的直径为75cm，高度为4m，两相邻支承柱8之间间距为2m，两相邻支承柱8的高度差小于0.5mm，然后再支承柱8上铺设第一层防渗钢板9，再在第一层防渗钢板9上安装减震支座4，且支承柱8与减震支座4一一对应，然后在减震支座4上铺设第二层防渗钢板10；s2、在第二层防渗钢板10上按中线法建立初期坝1、下游挡堤3，建立过程中，在初期坝1、下游挡堤3内铺设排渗管6，下游挡堤3内埋入可渗透反应墙5，并将初期坝1的排渗管6、下游挡堤3的排渗管6、可渗透反应墙5连通，使渗出的尾矿废水能够被引流至可渗透反应墙5并经可渗透反应墙5反应后排出；s3、然后初期坝1、下游挡堤3内分别挖设储水池7并装水；再在初期坝1上按中线法建立趾坝2，再在趾坝区的液化区沙土表面铺设石块进行压重。实施例5：尾矿场库渗滤液检测检测指标zn（mg/l）ni（mg/l）cd（mg/l）cu（mg/l）co（mg/l）ph标准限值0.050.050.011.00.16-8对照组0.410.1310.1533.630.0534.67试验组0.1360.0330.00020.01050.00117.6试验组尾矿坝按本发明的实施例4的方法建造，对照组尾矿坝按本领域常规技术手段建造；分别对尾矿场库的渗滤液进行处理，处理完毕后，对渗滤液进行检测，结果如表1所示。表1尾矿场库渗滤液检测结果。由表1可知，试验组尾矿场渗滤液ph达到稳定，渗滤液中的重金属含量下降，除zn离子浓度依然高于标准限制外，其他重金属指标均低于《地表水环境质量标准gb3838-2002》水污染物排放浓度限制。当前第1页12