专利名称：一种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法
技术领域：
本发明属于采矿技术领域，涉及矿山尾矿库扩容领域，具体是指ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法。
背景技术：
从矿石中提取有效成分后剩余的大量矿石碎屑和粉末称之为尾矿，尾矿的处置通常是将这些尾矿与大量的水混合制成很稀的尾矿泥浆， 而后用泵通过管道输送到指定地点存放。为存放这些流态泥浆，通常需要筑坝(称之为尾矿坝)以阻止泥浆外泄，形成尾矿库。由于流态的泥浆会对坝体产生很大的水平作用力，且这种作用力随坝高的増加成指数关系增长，因此尾矿坝的高度就会受到限制，即尾矿库的容积会受到限制。当尾矿库内存放的尾矿泥浆达到设计标高后就必须停止向尾矿库内继续注入尾矿泥浆，否则将会导致溢坝或溃坝，从而给周围带来环境污染甚至是生命财产损失。为了保证矿石开采能够继续进行，就需要建设新的尾矿库。然而由于土地资源稀缺，尾矿库占地面积大，因此新建尾矿库投资巨大，且新建尾矿坝通常会远离矿石生产基地，从而大幅度提高了尾矿泥浆的输送成本。
发明内容
本发明提出一种能够使已达到设计库容的尾矿库增加尾矿存储量的方法，能够节约土地资源和生产成本。其基本思想是将流态的尾矿泥浆转变成固态的可以自立的尾矿土，从而大大减少尾矿库内尾矿对坝体的水平作用力，并提高其自身的承载能力，达到提高尾矿库的容量的目的。基本的技术方案是对于新注入的尾矿泥浆，经过适当的固化处理或翻晒处理，使之成为能够自立的尾矿土体，将其堆筑在尾矿库中已有的尾矿泥浆表面。对于尾矿库中原有的尾矿泥浆，在其中设置竖向排水通道、在其上部设置水平排水通道，构成ー连通的排水体系，在新增的尾矿土体的重力作用下，使该部分尾矿泥浆的水分通过排水体系排出，实现排水固结，使其从流态的泥浆转化成为可以自立的坚硬土体。这ー方面减弱了原有尾矿泥浆作用于原尾矿坝的水平作用力，另ー方面能够承受上部新増加的尾矿土体产生的压力。本发明提供的增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，首先将原有尾矿库区域分为ー个以上的尾矿库区域，然后对每ー个区域进行扩容，具体方法如下第一歩，在尾矿库区域的尾矿泥浆表面铺设ー层工作面。优选的，在铺设工作面之前，先在尾矿泥浆的表面铺设ー层隔离层，然后在隔离层上铺设工作面。第二步，在尾矿库区域的尾矿泥浆中设置竖向排水通道，并在工作面上表面设置水平排水通道，所述的竖向排水通道与水平排水通道连通，最后汇集在抽水井处，并与抽水井连通；所述的抽水井外接抽水泵。第三步，在工作面上构筑ー个以上的仓格，所述仓格的容积能存储I 3天排放的尾矿泥衆。第四步，在尾矿库区域的四周修筑模板，模板高度与仓格高度相同。第五歩，将后续注入的尾矿泥浆依次注满仓格，沉积广3天后通过泥浆抽取装置将沉积后的适当含水率的尾矿泥浆抽送至泥浆与固化剂混合装置。视天气情况和对堆筑土体的強度要求决定对其采用固化处理或翻晒处理。对于采用固化处理的尾矿泥浆，尾矿泥浆在泥浆与固化剂混合装置中与固化剂混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土，而后通过输送装置将固化尾矿土输送至摊铺系统，所述的固化剂的添加量优选为尾矿泥浆质量百分比的3 30% ;对于采用翻晒处理的尾矿泥浆，不添加固化剂，直接通过输送装置将尾矿泥浆输送至摊铺系统。第六歩，对于采用固化处理的尾矿泥浆，采用摊铺系统将固化尾矿土逐层浇注在模板内；对于采用翻晒处理的尾矿泥浆，采用摊铺系统将尾矿泥浆逐层浇注在模板内后，逐层对其进行翻晒至含水率降低到合适的含水率的尾矿土，称为翻晒尾矿土，然后再进行碾 压，使其含水率和压实度满足现行筑坝规范的要求。第七步，返回第五步，直至填筑的尾矿土 (包括固化尾矿土和翻晒尾矿土)的高度达到仓格的高度。第八步，加高仓格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至达到最終的尾矿土的设计填筑高度。本发明的优点在于该方法通过促进原有尾矿库内的原有尾矿泥浆排水固结，并且对后续注入的尾矿泥浆进行固化或翻晒处理，一方面减小了原有尾矿泥浆对原尾矿坝的水平作用力，提高了原尾矿坝的安全稳定性；另一方面，能够大大増加尾矿库的库容，从而延长了尾矿库的使用年限，避免了新建尾矿库的投资和占地，节约了土地资源和生产成本。其施工装置操作简单、组合灵活、运行快速，施工エ艺简洁高效。
图I为本发明提供的尾矿库区域扩容示意图；图2为本发明中采用的固化系统和摊铺系统示意图；图3为本发明中采用的泥浆抽取装置的结构示意图。图中 A固化处理系统；B摊铺系统;M泥衆与固化剂拌合机械；a仓格；b固化尾矿土 ；c原有尾矿库；d原尾矿坝；e原有尾矿泥衆；f水平排水通道；g竖向排水通道；h抽水井；1粗颗粒尾矿j隔离层；k模板；m工作面；n后续注入的尾矿泥浆；I泥浆抽取装置；2杂物筛除装置；3固化剂贮料装置；4固化剂输送装置；5泥浆与固化剂混合装置；6泥浆与固化剂搅拌与出料装置；7输送装置；8摊铺装置；I电动机；II转动轴JII输送管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。本发明提供ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，根据实际情况(如原有尾矿泥浆e表面的密度和承载力、现有尾矿库平面形状、尾矿泥浆日排量等因素)，可以将原有尾矿库c分成ー个以上的尾矿库区域，对于每ー个尾矿库区域，递次进行按下述方法进行后续操作，实现增加已达到设计库容的尾矿库存储量，具体步骤如下①先在原有尾矿泥浆e表面铺设ー层工作面m，以满足后续施工工作的需要，如图I所示。其具体エ艺如下根据原有尾矿库c中表面的尾矿泥浆的密度和承载カ大小，工作面m的铺设エ艺可以分为以下两种情况(I)对于原有尾矿库c表面的原有尾矿泥浆e的密度较小、承载カ不能满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土 b的要求的区域，需在原有尾矿泥浆e表面铺设ー层隔离层j，以防止后续摊铺的密度较大的固化尾矿土 b沉入到密度较小的原有尾矿 泥浆e中。该隔离层j可以是由竹、木、植物秸杆等编织的片材和/或土工布、塑料编织布等满足强度要求的制品。而后采用与固化处理系统A中的泥浆抽取装置I相同的装置将原有尾矿库c内已沉积的部分尾矿泥浆抽出，添加适当的固化剂，搅拌均匀后逐层摊铺在隔离层j表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾矿土 b层，待其硬化后，作为工作面m。该层固化尾矿土 b的強度(固化剂掺量)、厚度取决于原有尾矿泥浆e表面的承载能力和后续施工荷载的大小，分层摊铺的厚度和时间取决于原有尾矿库c表面的原有尾矿泥浆e的承载能力以及固化尾矿土 b的強度发展速率。(2)对于原有尾矿库c中表面的原有尾矿泥浆e的密度较大、承载カ能够满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土 b的要求的区域，可不铺设隔离层j，直接采用与上述(I)相同的方法在其上铺设工作面m，即将原有尾矿库c内已沉积的部分尾矿泥浆抽出，添加适当的固化剂，搅拌均匀后逐层摊铺在原有尾矿泥浆e表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾矿土 b层，待其硬化后，作为工作面m。②在原有尾矿泥浆e中设置竖向排水通道g，该竖向排水通道g可以是塑料排水板(帯)、袋装砂井等现有公知的方式；在工作面m上表面设置水平排水通道f，该水平排水通道f可以是塑料排水板(帯)、柔性排水管、砂垫层等现有公知的方式；在各尾矿库区域设立一竖管作为抽水井h，抽水井h的位置以不影响后续施工的进行并且尽量满足排水系统的优化设计为宜，抽水井h的材料可以采用满足施工要求的任意材料，如铸铁、塑料、混凝土等，抽水井h的高度应不低于仓格a的高度且能够随着仓格a高度的増加而增高；竖向排水通道g与水平排水通道f连通，最后统一汇集到抽水井h处，并与抽水井h连通，使原有尾矿泥浆e中的水，在上部新増加的固化尾矿土 b或翻晒尾矿土的重力作用下通过竖向排水通道g，流经水平排水通道f汇集到抽水井h处，而后用抽水泵将其抽出。竖向排水通道g、水平排水通道f、抽水井h及整个排水系统可以按现有的公知方法设计施工。③在抽水井h周围构筑若干个仓格a，仓格a的平面大小与高度由尾矿泥浆η的日排量决定，平面形状可以是任意形状，每ー仓格a的容积以能存储Γ3天后续注入的尾矿泥浆η为宜；仓格a的构筑材料可以采用满足强度要求的任意材料，如混凝土、固化尾矿土等。④在各尾矿库区域四周修筑ー圈坝体作为模板k，模板k高度宜与仓格a高度相同，对于模板k，如果模板k是修筑在原有尾矿库四周的，则模板k的外壁与工作面m的夹角以30°、0°为宜(由修筑模板k的材料的性质决定)，内壁与工作面m的夹角以90°为宜；如果模板k是修筑在尾矿库区域之间的，则模板k与工作面m的夹角以90°为宜。模板k的构筑材料可以采用满足强度要求的任意材料，如混凝土、固化尾矿土等。⑤将后续注入的尾矿泥浆η依次注满仓格a，后续注入的尾矿泥浆η搁置f 3天(搁置时间视泥浆颗粒的沉积速度而定)，待自由水排出成为适当含水率的尾矿泥浆(在满足泥浆抽取装置对泥浆流动度的要求的前提下含水率尽可能低)后，视天气情况和对堆筑土体的強度要求决定对其进行固化处理或翻晒处理，翻晒处理宜在气温高于0°c且光照充足时米用。若进行固化处理，则由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将仓格a中经过沉积的适当含水率的尾矿泥浆抽送至泥浆与固化剂混合装置5，同时从固化剂贮料装置3中通过固化剂输送装置4向泥浆与固化剂混合装置5中输送固化剂，适当含水率的尾矿泥浆在泥浆与固化剂混合装置5中与固化剂混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土 b，而后通过输送装置7将固化尾矿土 b输送至摊铺系统B。固化剂掺入量由固化尾矿土 b需要达到的性质指标决定，宜控制在质量百分比为适当含水率的尾矿泥浆的:Γ30%。若进行翻晒处理，则由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将仓格a中经过沉积 的适当含水率的尾矿泥浆抽送至泥浆与固化剂混合装置5，不添加固化剂，直接通过输送装置7将适当含水率的尾矿泥浆输送至摊铺系统B。⑥对于经过固化处理的固化尾矿土 b，采用摊铺系统B将其按一定时间间隔、一定的厚度逐层浇注在所述的模板k内；对于未经固化处理的适当含水率的尾矿泥浆，采用摊铺系统B将其按一定时间间隔、一定的厚度逐层浇注在模板k内后，采用现有公知的翻晒方法对其进行翻晒，待其含水率继续降低到一定程度(满足现行规范对筑坝土体的含水率要求)后，得到翻晒尾矿土，采用现有公知的方法对翻晒尾矿土进行碾压直至压实度满足现行规范对筑坝土体压实度的要求。⑦返回步骤⑤，依次将注满各仓格a的后续注入的尾矿泥浆η搁置I 3天并经过固化处理系统A后，将得到的固化尾矿土 b或适当含水率的尾矿泥浆输送至摊铺系统B，并将固化尾矿土b或适当含水率的尾矿泥浆逐层浇注在所述的模板k内，直至固化尾矿土b或翻晒尾矿土的堆筑高度达到仓格a的高度。在进行固化尾矿土 b或适当含水率的尾矿泥浆的逐层浇注过程中，分层厚度和各层摊铺的时间根据原有尾矿泥浆e的排水固结速率、泥浆日排量、各尾矿库区域的面积以及仓格a的数量和容积确定，须保证原有尾矿泥浆e因排水固结增加的承载カ能够满足后续摊铺的固化尾矿土 b或翻晒尾矿土的要求。⑧加高仓格a、模板k和抽水井h的高度，重复⑤、⑥、⑦中的步骤，直至达到最终设计的固化尾矿土 b或翻晒尾矿土的堆筑高度，固化尾矿土 b或翻晒尾矿土的最终堆筑高度由固化尾矿土 b或翻晒尾矿土的性质(重度、粘聚力、内摩擦角)决定。步骤⑤中所述的固化处理系统A (如图2所示)主要包括泥浆抽取装置I、杂物筛除装置2、固化剂贮料装置3、固化剂输送装置4、泥浆与固化剂混合装置5、泥浆与固化剂搅拌与出料装置6和输送装置7。泥浆抽取装置I可以采用满足功率要求的现有公知的抽取装置(如泵抽装置、如图3所示的抽取装置等)，能够抽取仓格a内的经过沉积的适当含水率的尾矿泥浆并将其输送至泥浆与固化剂混合装置5 ;杂物筛除装置2是具有筛孔(孔径宜为不大于5cm)的球体结构或半封闭立体结构，放置于泥浆抽取装置I中位于仓格a内的入口处，可将抽取的适当含水率的尾矿泥浆中尺度大于筛孔的杂物筛除，以免造成后续エ艺的管路堵塞；固化剂贮料装置3可以是满足容积要求的方筒、圆筒等形状的筒体，用以存放固化剂浆液或粉体；固化剂输送装置4可通过内装螺旋推进器或压缩空气等公知技术输送固化剂贮料装置3中的固化剂粉体，或通过泵送装置等公知技术输送贮料装置3中的固化剂浆液，将固化剂贮料装置3中的固化剂输送给泥浆与固化剂混合装置5 ;泥浆与固化剂混合装置5上部敞开接收泥浆抽取装置I排入的适当含水率的尾矿泥浆和固化剂输送装置4输入的固化剂，底部有开ロ连接泥浆与固化剂搅拌与出料装置6 ;泥浆与固化剂搅拌与出料装置6内设有机械搅动片可将泥浆与固化剂混合装置5中的尾矿泥浆与固化剂充分拌合形成固化尾矿土 b ;而后通过输送装置7将固化尾矿土 b输送到摊铺系统B (如图2所示)，输送装置7可以采用现有的公知传输设备和装置，如，泵送装置、气动传输装置等。当不需要固化处理时，适当含水率的尾矿泥浆经泥浆抽取装置I进入泥浆与固化剂混合装置5中后，直接通过泥浆与固化剂搅拌与出料装置6和输送装装置7进入摊铺系统B。所述的摊铺系统B可以采用满足要求的公知的摊铺设备和装置，如皮带运输机8等，其作用是将固化尾矿土 b或适当含水率的尾矿泥浆摊铺在模板k内。 本发明ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，该方法能够促进库内的原有尾矿泥浆e迅速排水固结，提高了原尾矿坝d的安全性；并且通过对后续注入的尾矿泥浆η进行固化或翻晒处理，能够大大増加尾矿库的库容。其施工装置操作简单、组合灵活、运行快速，施工エ艺简洁高效。实施例一某即将达到设计库容的铝土矿尾矿库，库顶面面积100公顷，原尾矿坝坝高30m，尾矿泥浆日排放量为I. 5万m3，采用本发明提供的方法増加库容。具体方法如下根据原有尾矿库c的平面形状和施工方便，将原有尾矿库分成4个尾矿库区域，各尾矿库区域的原有尾矿泥浆e表面密度均较小、承载カ不能满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土的要求。对于尾矿库的各尾矿库区域，递次按下述方法进行后续操作①先在原有尾矿泥浆层表面铺设ー层由竹材编织的隔离层j，而后采用泵抽装置从该尾矿库区域取出部分原有尾矿泥浆e，添加10% (质量分数)的矿渣和石灰的混合物作为固化剂(矿渣和石灰的质量比为9:1)，搅拌均匀后按照第一层O. lm，第二层O. 2m，第三层O. 5m，每7d铺设ー层的速率铺设在隔离层j表面，形成约O. Sm厚的固化尾矿土层，待其硬化后，作为后续工作面m。②在原有尾矿泥浆e中设置塑料排水板作为竖向排水通道g，在工作面m表面设置塑料排水管作为水平排水通道f，在各尾矿库区域中部设立ー竖直的管径200mm，高2m的塑料管作为抽水井h，竖向排水通道g与水平排水通道f连接，汇集到抽水井h处并与之连通。③在抽水井h周围构筑5个仓格a，根据尾矿泥浆的日排量和尾矿库的分区情況，取姆个仓格a平面形状是半径为56m,圆心角为72°的扇形,仓格a高度为2m,仓格a的构筑材料采用固化尾矿土。④在各尾矿库区域四周用固化尾矿土修筑ー圈坝作为模板k,模板k高为2m。⑤将后续注入的尾矿泥衆η依次注满仓格a,泥衆搁置3天,使原有含水率约为130%的尾矿泥浆沉积成为含水率约为80%的泥浆后，采用固化处理。由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将其抽送至泥浆与固化剂混合装置5，尾矿泥浆与10% (质量分数)的固化剂矿渣和石灰的混合物(矿渣和石灰的质量比为9:1)在泥浆与固化剂混合装置5中混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土 b，并通过输送装置7将固化尾矿土输送至摊铺系统B。⑥采用摊铺系统B将固化尾矿土 b按每层40cm，每30d摊铺ー层的速率逐层浇注在④中所述的模板k内，摊铺系统B采用皮带运输机8。⑦返回步骤⑤，依次将各仓格a的尾矿泥浆按上述方式处理，直至固化尾矿土 b堆筑高度达到仓格a高度。⑧加高仓格a、模板k和抽水井h的高度，重复⑤、⑥、⑦中的步骤，按照45°的坡角逐层向上堆筑，直至30m，为最终设计的固化尾矿土堆筑高度。在固化处理系统A中泥浆抽取装置I采用功率为IOKW的泵抽装置；杂物筛除装 置2采用筛孔孔径为5cm的球体结构；固化剂贮料装置3采用容积为20m3的圆筒，用以存放固化剂矿渣和石灰的混合物(矿渣和石灰的质量比为9:1)粉体；固化剂输送装置4通过内装螺旋推进器将固化剂贮料装置3中的固化剂粉体输送至泥浆与固化剂混合装置5，在泥浆与固化剂混合装置5中与由泥浆抽取装置I抽送来的尾矿泥浆混合并通过泥浆与固化剂搅拌与出料装置6搅拌均匀，形成固化尾矿土 b ;而后通过输送装置7将混合泥浆输送到泥浆摊铺系统B。输送装置7采用气动传输装置。实施例ニ某即将达到设计库容的铁矿尾矿库，库顶面面积150公顷，原尾矿坝坝高38m，尾矿泥浆日排放量为3万m3，采用本发明提供的方法増加库容。具体方法如下根据现有尾矿库的平面形状，将尾矿库分成3个尾矿库区域，各尾矿库区域的原有尾矿泥浆e表面密度均较大，承载カ能够满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土的要求。对各区域递次按下述方法进行后续操作①直接从本尾矿库区域采用泵抽装置取出部分原有的尾矿泥浆e，添加6% (质量百分数)的普通硅酸盐水泥和石灰的混合物作为固化剂(普通硅酸盐水泥和石灰的质量比为9:1)，搅拌均匀后按照第一层O. 2m，第二层O. 5m，每6d铺设ー层的速率铺设在原有尾矿泥浆e表面，形成约O. 7m厚的固化尾矿土层，待其硬化后，作为后续工作面m。②在原有尾矿泥浆e中设置袋装砂井作为竖向排水通道g，袋装砂井采用矿石开采过程中产生的粗颗粒砂石作为填充材料，在工作面m表面设置塑料排水带作为水平排水通道f，在各尾矿库区域中部设立ー竖直的管径150mm、高3m的铸铁管作为抽水井h，竖向排水通道g与水平排水通道f连接，汇集到抽水井h处并与之连通。③在抽水井h周围构筑3个仓格a，根据尾矿泥浆的日排量和尾矿库的分区情況，取姆个仓格a平面是半径为34m的圆形,仓格a高度为3m,仓格a的构筑材料采用固化尾矿土修筑。④在各尾矿库区域四周用混凝土修筑ー圈坝作为模板k,模板k高为3m,模板k内壁与工作面的夹角为90度。⑤将后续注入的尾矿泥衆η依次注满仓格a,泥衆搁置I天,使原有含水率约为60%的尾矿泥浆沉积成为含水率约为40%的泥浆后，对其进行固化处理或翻晒处理(毎年6^8月进行翻晒处理)。对于进行固化处理的尾矿泥浆，由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将其抽送至泥浆与固化剂混合装置5，尾矿泥浆与固化剂在泥浆与固化剂混合装置5中混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土 b，并通过输送装置7将固化尾矿土 b输送至摊铺系统B ；所述的固化剂为普通硅酸盐水泥与石灰的混合物，其中普通硅酸盐水泥与石灰的质量比为8:2。对于进行翻晒处理的尾矿泥浆，由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将其抽送至泥浆与固化剂混合装置5，不添加固化剂，直接通过输送装置7将含水率为40%的泥浆输送至摊铺系统B。⑥对于经过固化处理得到的固化尾矿土 b，采用摊铺系统B将固化尾矿土 b按每层35cm，每20d铺设ー层的速率逐层浇注在④中所在尾矿库区域内的模板k的靠近内壁处；对于未经固化处理的尾矿泥浆，采用摊铺系统B按每层15cm，每IOd铺设ー层的速率逐层浇注在所在尾矿库区域内的模板k内的核心，而后采用挖掘机对其进行翻晒，待其含水率降低到15%后，称为翻晒尾矿土，采用压路机进行碾压，压实度97%。摊铺系统B采用皮带运输机8。⑦返回步骤⑤，依次将各仓格a的尾矿泥浆按上述方式处理，并循环重复进行直至固化尾矿土 b或翻晒尾矿土堆筑高度达到仓格a高度。
⑧加高仓格a、模板k和抽水井h的高度，重复⑤、⑥、⑦中的步骤，按照60°的坡角逐层向上堆筑，直至25m，为最終的固化尾矿土堆筑高度。在固化处理系统A中泥浆抽取装置I采用功率为20KW的泵抽装置；杂物筛除装置2采用筛孔孔径4cm的方体结构；固化剂贮料装置3采用容积为6 X 6 X 6m3的方筒，用以存放固化剂浆液；固化剂输送装置4通过泵送装置将固化剂贮料装置3中的固化剂浆液输送至泥浆与固化剂混合装置5，在泥浆与固化剂混合装置5中与由泥浆抽取装置I抽送来的尾矿泥浆混合并通过泥浆与固化剂搅拌与出料装置6搅拌均匀，形成固化尾矿土 b ;而后通过输送装置7将混合泥浆输送到泥浆摊铺系统B，输送装置7采用泵送装置。上述采用的固化剂浆液为普通硅酸盐水泥和石灰的混合物，其中普通硅酸盐水泥和石灰的质量比为8:2。实施例三某即将达到设计库容的铜矿尾矿库，库顶面面积60公顷，原尾矿坝坝高30m，尾矿泥浆日排放量为O. 9万m3，采用本发明提供的方法増加库容。具体方法如下根据原有尾矿库c中表面的尾矿泥浆的密度和承载カ大小以及原有尾矿库c的平面形状，将尾矿库分成3个尾矿库区域，其中2个尾矿库区域的原有尾矿泥浆e表面密度较小，其承载カ不能满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土的要求，I个尾矿库区域的原有尾矿泥浆e表面密度较大，承载カ能够满足后续摊铺的密度较大的固化尾矿土的要求，对各尾矿库区域递次按下述方法进行后续操作①对于原有尾矿泥浆e表面密度较小的2个尾矿库区域，先在原有尾矿泥浆e表面铺设ー层土工布作为隔离层j，而后从本尾矿库区域采用如图3所示的泥浆抽取装置取出部分已沉积的尾矿泥浆，添加8%的普通硅酸盐水泥和石膏的混合物作为固化剂(普通硅酸盐水泥和石膏的质量比为9:1 )，搅拌均匀后按照第一层O. 2m,第二层O. 3m,第三层O. 5m，每8d铺设ー层的速率铺设在隔离层j表面，形成约Im厚的固化尾矿土层，待其硬化后，作为后续工作面m ;对于原有尾矿泥浆e表面密度较大的I个尾矿库区域，直接从本尾矿库区域取出部分原有的尾矿泥浆，添加5% (质量百分数)的普通硅酸盐水泥和石膏的混合物作为固化剂(普通硅酸盐水泥和石膏的质量比为9:1)，搅拌均匀后按照第一层O. 2m，第二层O. 4m，每5d铺设ー层的速率铺设在隔离层j表面，形成约O. 6m厚的固化尾矿土层，待其硬化后，作为后续工作面m。
如图3所示，所述的泥浆抽取装置包括电动机I、转动轴II和输送管III，电动机I带动转动轴II旋转，转动轴II上带有凸出的螺旋叶片，可带动适当含水率的尾矿泥浆沿着输送管III向上提升，并输送至泥浆与固化剂混合装置5，输送管III两端有开ロ，用以吸入和输出尾矿泥浆。在本实施例中电动机I采用功率为IOkW的电动机；转动轴II采用直径为80mm的轴，其上的螺旋叶片宽为120mm，转动轴II及其上的螺旋叶片采用合金钢制作；输送管III采用直径为350mm的铸铁管。②在原有尾矿泥浆e中设置塑料排水板作为竖向排水通道g，在工作面m表面设置砂垫层作为水平排水通道f，砂垫层采用尾矿渣制作，在各区域中部设立ー竖直的管径90mm、高I. 5m的塑料管作为抽水井h，竖向排水通道g与水平排水通道f连通，汇集到抽水井h处并与之连通。③在抽水井h周围构筑4个仓格a，根据尾矿泥浆的日排量和尾矿库的分区情況， 取姆个仓格a平面是圆心角为90° ,半径为52m的扇形,仓格a高度为I. 5m,仓格a的构筑材料采用固化尾矿土修筑。④在各尾矿库区域四周用固化尾矿土修筑ー圈坝作为模板k,模板k高为1.5m。⑤将后续注入的尾矿泥衆η依次注满仓格a,泥衆搁置2天,使原有含水率约为100%的尾矿泥浆沉积成为含水率约为70%的泥浆后，采用固化处理。由固化处理系统A中的泥浆抽取装置I将其抽送至泥浆与固化剂混合装置5，尾矿泥浆在泥浆与固化剂混合装置5中与固化剂混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土 b，并通过输送装置7将固化尾矿土输送至摊铺系统B。⑥采用摊铺系统B将固化尾矿土 b按每层40cm每30d摊铺ー层的速率逐层浇注在④中所述的模板k内，摊铺系统B采用皮带运输机8。⑦返回步骤⑤，依次将各仓格a的尾矿泥浆按上述方式处理，并循环重复进行直至固化尾矿土 b堆筑高度达到仓格a高度。⑧加高仓格a、模板k和抽水井h的高度，重复⑤、⑥、⑦中的步骤，按照70°的坡角逐层向上堆筑，直至40m，为最終的固化尾矿土堆筑高度。在固化处理系统A中泥浆抽取装置I采用如图3所示的泥浆抽取装置；杂物筛除装置2采用筛孔孔径为3cm的球体结构；固化剂贮料装置3采用容积为15m3的圆筒，用以存放固化剂普通硅酸盐水泥和石膏的混合物浆液作为固化剂(普通硅酸盐水泥和石膏的质量比为9:1);固化剂输送装置4通过泵送装置将固化剂贮料装置3中的固化剂普通硅酸盐水泥和石膏的混合物浆液输送至泥浆与固化剂混合装置5，在泥浆与固化剂混合装置5中与由泥浆抽取装置I抽送来的尾矿泥浆混合并通过泥浆与固化剂搅拌与出料装置6搅拌均匀，形成固化尾矿土 b ;而后通过输送装置7将混合泥浆输送到泥浆摊铺系统B。输送装置7采用气动传输装置。
权利要求
1.ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在于对原有尾矿库分成ー个以上的尾矿库区域，对于每个尾矿库区域按下述方法进行操作 第一歩，在尾矿库区域的尾矿泥浆表面铺设ー层工作面； 第二步，在尾矿库区域的尾矿泥浆中设置竖向排水通道，并在工作面上表面设置水平排水通道，所述的竖向排水通道与水平排水通道连通，最后汇集在抽水井处，并与抽水井连通；所述的抽水井外接抽水泵； 第三步，在工作面上构筑ー个以上仓格，所述仓格的容积能存储I 3天排放的尾矿泥浆； 第四步，在每个尾矿库区域的四周修筑模板，模板高度与仓格高度相同； 第五歩，将后续注入的尾矿泥浆依次注满仓格，在仓格中沉积f 3天后通过泥浆抽取装置将沉积后的适当含水率的尾矿泥浆抽送至泥浆与固化剂混合装置，分两种情况处理如下 如果采用固化处理，尾矿泥浆在泥浆与固化剂混合装置中与固化剂混合并搅拌均匀，形成固化尾矿土，而后通过输送装置将固化尾矿土输送至摊铺系统，所述的固化剂的添加量为尾矿泥浆质量百分比的3 30% ； 如果不采用固化处理而采用翻晒处理，则不添加固化剂，直接通过输送装置将适当含水率的尾矿泥浆输送至摊铺系统。
第六步，采用摊铺系统将固化尾矿土或适当含水率的尾矿泥浆逐层浇注在模板内；对于采用翻晒处理的尾矿泥浆，采用摊铺系统将尾矿泥浆逐层浇注在模板内后，逐层对其进行翻晒至含水率降低到合适的含水率后，形成翻晒尾矿土，再进行碾压； 第七步，返回第五步，直至填筑的固化尾矿土或翻晒尾矿土的高度达到仓格的高度； 第八步，加高仓格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至达到最終的固化尾矿土或翻晒尾矿土的设计填筑高度。
2.根据权利要求I所述的ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在干第一歩中，在铺设工作面之前，先在尾矿泥浆的表面铺设ー层隔离层，然后在隔离层上铺设工作面。
3.根据权利要求I所述的ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在干第四步中模板，如果模板是修筑在原有尾矿库四周的，则模板的外壁与工作面的夹角30°、0°，内壁与工作面的夹角90° ;如果模板是修筑在尾矿库区域之间的，则模板与エ作面的夹角90°。
4.根据权利要求I所述的ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在于第一歩中工作面的铺设エ艺为采用与固化处理系统中的泥浆抽取装置将尾矿库内已沉积的部分尾矿泥浆抽出，添加固化剂，搅拌均匀，然后逐层摊铺在隔离层或者原有尾矿泥浆表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾矿土层，待其硬化后，作为工作面。
5.根据权利要求I所述的ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在于抽水井的高度不低于仓格的高度且能够随着仓格高度的増加而增高。
6.根据权利要求I所述的ー种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，其特征在于固化处理系统包括泥浆抽取装置、杂物筛除装置、固化剂贮料装置、固化剂输送装置、泥浆与固化剂混合装置、泥浆与固化剂搅拌与出料装置和输送装置，泥浆抽取装置抽取仓格内的经过沉积的适当含水率的尾矿泥浆并将其输送至泥浆与固化剂混合装置；杂物筛除装置放置于泥浆抽取装置的位于仓格内的入ロ处；固化剂贮料装置用以存放固化剂粉体或浆液；固化剂输送装置用于输送固化剂贮料装置中的固化剂粉体或浆液至泥浆与固化剂混合 装置；泥浆与固化剂混合装置接收泥浆抽取装置排入的尾矿泥浆和固化剂输送装置输入的固化剂，底部有开ロ连接泥浆与固化剂搅拌与出料装置；泥浆与固化剂搅拌与出料装置内设有机械搅动片用于将泥浆与固化剂混合装置中的尾矿浆与固化剂充分拌合；而后通过输送装置将固化尾矿土输送到泥浆摊铺系统。
全文摘要
本发明公开了一种增加已达到设计库容的尾矿库存储量的方法，属于矿山尾矿库扩容领域。所述的方法中对于尾矿库中的原有尾矿泥浆，先在其上铺设一层工作面，而后在其中设置竖向排水通道，在工作面上设置水平排水通道，使原有尾矿泥浆中的水在后续堆筑于其上的固化尾矿土或翻晒尾矿土的自重作用下，通过竖向排水通道和水平排水通道排出，实现排水固结，从而转变为具有足够强度、能够自立的土体；对于后续注入的尾矿泥浆，通过固化处理或翻晒处理，使之成为具有足够强度、能够自立的尾矿土，而后逐层堆筑在工作面上，直到最终的堆筑高度。
文档编号E02D17/18GK102691304SQ20121016025
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者于浩, 刘苗苗, 杨建伟, 程寅, 黄新 申请人:北京航空航天大学