一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法
【专利摘要】一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，包括如下步骤：①在细粒尾矿堆积坝（2）底面构建水平集排层（4），水平集排层（4）由整板或条状布置的砂、卵石、砾石构成；②随分层尾矿坝逐步堆高，视尾矿颗粒大小每隔一定高度铺设一层加筋（6）；③视尾矿渗透能力高低每隔一定高度设置水平排水体（7），其端部连接真空收集管（8）；④根据尾矿坝体不同高度处浸润线（12）控制阀值，智能控制真空泵（9）的启动与关闭，⑤根据真空排水管内水位阀值，智能控制抽水泵（10）的启动与关闭。其优点是：加筋体能增强细粒尾矿坝体稳定性；立体排渗真空系统能安全、快速筑坝；智能控制系统则能大大提高细粒尾矿坝体堆筑期与运行期安全稳定的控制能力。
【专利说明】一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿山安全【技术领域】，具体地说是一种细粒尾矿坝通过加筋与智能控制浸润线来确保堆筑期与运行期安全稳定的方法。
【背景技术】
[0002]我国大多数矿山资源的品味较低，在选矿流程中排出大量的尾矿，随着矿产资源利用程度的提高，矿石的可开采品味相应降低，尾矿排出量也在增加。世界各国每年排出的选矿量约50亿吨，而我国仅2000年尾矿排放量就达到6亿吨左右。目前，我国金属矿山堆存的尾矿达到80亿吨以上，而且以每年产出8-10亿吨尾矿的速度在增加，其中，铁矿山年排尾矿6-7亿吨。我国尾矿的处置方式还是以地面堆存为主，目前统计到的尾矿库数量超过12000座，其中90%以上采用上游法堆坝。
[0003]上游法堆坝的工艺形式决定其稳定性取决于一定长度范围内沉积干滩面的颗粒组成及其固结程度(不同级别尾矿坝干滩面最小长度参见下表)。为确保并改善尾矿堆积坝的安全稳定性，就需降低坝体浸润线(不同级别尾矿坝浸润线最小埋深参见下表)，加速尾矿脱水固结，因此，必须在尾矿坝内设置排渗设施。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效降低尾矿库建设和运行成本，降低坝体内的浸润性，提高坝体稳定性和最终堆积高度的细颗粒尾矿筑坝方法。
[0005]本发明一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，包括如下步骤:
(1)在细粒尾矿堆积坝2底面构建水平集排层4，水平集排层4由整板或条状布置的砂、卵石、砾石构成；随分层尾矿坝逐步堆高，视尾矿颗粒大小每隔一定高度铺设一层加筋6 ;
(2)视尾矿渗透能力高低每隔一定高度设置水平排水体7，其端部连接真空收集管8；
(3)根据尾矿坝体不同高度处浸润线12控制阀值，智能控制真空泵9的启动与关闭；
(4)根据真空排水管内水位阀值，智能控制抽水泵10的启动与关闭。
[0006]所述的库底水平集排层为水平集排层4由整板或条状布置的砂、卵石、砾石构成； 所述的整板或条状布置的砂、卵石、砾石为整板状，或间距2~5m条状布置的砂、卵石、
砾石盲沟构成，也可以是间距f 3m条状布置的各种土工排水织物，还可以是间距f 3m条状布置充填砂的土工织物膜袋；
所述的随分层尾矿坝逐步堆高，视尾矿颗粒大小每隔一定高度铺设一层加筋为视尾矿颗粒大小每隔2~5m铺设一层加筋层6，该加筋层材料可以是普通加筋型格栅，也可以是土工格室，还可以是排水加筋复合材料或加筋与排水复合体，其排水材料可以是成层砂，也可以间距f3m条状砂沟、充填砂的土工织物膜袋、塑料排水板或排水带等；
所述的视尾矿渗透能力高低每隔一定高度设置水平排水体7为视尾矿渗透能力高低每隔2~5m高度设置水平排水体7，与加筋层6不同，水平排水体7必须具有排水功能。其排水材料可以是成层砂，也可以是间距f 3m条状砂沟、充填砂的土工织物膜袋、塑料排水板或排水带等；与加筋层6不同，水平排水体7必须在其端部连接真空收集管。
[0007]所述的视尾矿渗透能力高低每隔2~5m高度设置水平排水体7与真空收集管8构成真空系统与排水系统二合一的真空渗滤液收集系统；该系统是分层独立工作的，多层共同工作形成细粒尾矿堆积坝全高度立体排渗真空预压作用，细粒尾矿一般是尾粘土，不需真空密封系统，而如若连续两层是尾矿砂，则其中不设真空系统并不会影响其他层正常运行，如若某一层是尾矿砂，该层在水平排水体之下，则只需在其端部与尾部设置密封膜即可，该层在水平排水体之上时则需在其端部、尾部及上部密封或等待其上一层尾粘土吹填后再抽真空。
[0008]所述的根据尾矿坝体安全稳定性需要确定安全控制浸润线，根据该浸润线设置不同高度处真空渗滤液收集系统的浸润线控制阀值，智能控制真空泵9的启动与关闭，施行对浸润线与尾矿坝安全的智能控制。还可根据真空排水管8内水位阀值，智能控制抽水泵10的启动与关闭。
[0009]本发明一种细粒尾 矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法的优点是:
(O竖向排渗与水平集排层联合进行三向立体排渗，因水平集排层在平面上覆盖整个尾矿库，不留死角，故立体排渗真空系统能安全、快速筑坝且细粒尾矿坝体内的澄清液能彻底排出，排渗效果好。
[0010](2)该方法三向立体排渗，一般竖向间距2飞布置一层，每层(水平面内)排水体水平间距f3m。因竖向与横向排水通道之间距离短，水力比降大，所以降低浸润线效果明显，强度增长快速，故对尾矿坝稳定性改善力度大、效率高，对细粒尾矿堆积坝效果尤其明显，能大大增加细粒尾矿堆积坝高度。
[0011](3)该方法通过气水分离真空装置，可根据稳定性需要在不同高程处设置多层真空系统，真空系统增大了水平排水层水力比降，无疑会缩短排水固结周期从而加快堆坝速度，也势必会增加强度提高幅度从而加大最终堆坝高度。这对于大、中型矿山选矿厂的正常生产，对于粘性细粒尾矿库占地经济性都有重大意义。
[0012](4)该方法可根据稳定性需要在不同高程处设置土工格栅，这无疑会有效的提高坝体稳定性，增加堆坝高度和速度。当使用土工格栅与水平排水体相结合的复合排渗加筋材料时，其优越性会更加明显。
[0013](5)通过对尾矿坝浸润线智能监控系统设置阀值，自动启动真空系统，实现对浸润线的自动管理与控制，也能通过对气水分离装置中的水位监控系统设置阀值，自动启动其中的抽水泵，实现自动抽水。具有智能控制、节能环保、管理维护简便等独特的优越性，具有较好的推广应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法横断面示意图。
[0015]图2-1为一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法水平集排层(膜袋充填砂)。
[0016]图2-2为一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法水平集排层(直排式塑料排水板)。[0017]图2-3为一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法水平集排层(成层砂)。
图3为一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法真空收集管节点大样图。
[0018]图4为步骤一中的示意图。
[0019]图5为步骤二中的示意图。
[0020]图6为步骤三中的示意图。
[0021]图7为步骤四中的示意图。
[0022]图8为步骤五中的示意图。
[0023]图9为步骤六中的示意图。
[0024]图10为步骤七中的示意图。
[0025]图中所示构件、部位名称及对应的标记:初期坝1、尾矿坝2及分层尾矿坝2-1、
2-2、2-3、连通管3、水平集排层4、收集管5、加筋6及分层加筋6_1、6_2、6_3、透水充填袋7及分层充填袋7-1、7-2、7-3，真空收集管8及分层真空收集管8-1、8-2、8-3，真空泵9及分层真空泵9-1、9-2、9-3，抽水泵10及分层真空泵10-1、10-2、10-3，膜袋充填砂子坝11及分级子坝11-1、11-2、11-3，浸润线12及分层水位控制阀值12_1、12_2、12_3。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的特征做进一步详细说明:
一种细粒尾矿坝通过加筋与智能控制浸润线来确保堆筑期与运行期安全稳定的方法，其【具体实施方式】如下:
步骤一:堆筑透水初期坝、吹填首层尾矿:
在初期坝I底部设置一根连通管3，连通管3末端伸出初期坝I外，坝体2的底面铺设水平集排层4，水平集排层4由卵砾石或若干根平行于尾矿坝体2纵轴线的砂、卵石、砾石构成砂沟；水平集排层4与连通管3通过平行于尾矿坝体2横轴线的收集管5连通；通过上述方法，使得尾矿坝体2内的澄清液通过水平集排层4与收集管5得到汇集，最终通过连通管3排往库外。
[0027]步骤二:布设格栅、水平集排层、真空抽水系统:
完成步骤一并视首层尾矿渗透性高低，经过一段时间的固化后，即可在首层尾矿上铺设加筋材料6-1，在土工格栅6-1上布置和固定土工织物透水充填袋7-1，然后对7-1吹填砂，形成水平集排层。在靠近初期坝处安装真空抽水系统，该系统主要由真空收集管8-1、真空泵与真空管9-1、抽水泵与管10-1等组成。
[0028]步骤三:吹填二层尾矿、抽真空排积水:
完成步骤二并视二层尾矿2-2渗透性高低，在尾矿2-2吹填到一定厚度时即可启动真空抽水系统，待二层尾矿2-2固化后，再在其上铺设加筋材料6-2。
[0029]步骤四:吹填子坝与尾矿，布设格栅、水平集排层、真空抽水系统:
完成步骤三即可采用大口径搭砌膜袋充填砂形成首级子坝ll-ι与三层尾矿2-3，在三层尾矿2-3上铺设加筋材料6-3，在土工格栅6-3上布置和固定土工织物透水充填袋7-2，然后对7-2吹填砂。在靠近子坝11-1处安装真空抽水系统，该系统主要由真空收集管8-2、真空泵与真空管9-2、抽水泵与管10-2等组成。
[0030]步骤五:吹填四层尾矿、抽真空排积水:
完成步骤四即可采用大口径搭砌膜袋充填砂形成首级子坝11-2，并视四层尾矿2-4渗透性高低，在四层尾矿2-4吹填到一定厚度时即可启动真空抽水系统，待四层尾矿2-4固化后，再在其上铺设加筋材料6-4。
[0031]步骤六:重复步骤四与五，逐步堆高细粒尾矿坝:
在监测信息的引导下，重复完成步骤四与五，每吹填两层尾矿，完成一层水平排水层与真空抽水系统，即可逐步堆闻细粒尾矿现。
[0032]步骤七:安全运行过程中的智能控制:
通过计算分析后设定安全浸润线12，根据安全浸润线12确定水平排水层与真空抽
水系统设置处的控制水位线阀值12-1、12-2、12-3......，在监测系统的支持下，通过对尾
矿坝安全浸润线智能监控系统设置阀值12-1、12-2、12-3.......自动启动或关闭真空系
统9-1、9-2、9-3......，实现对浸润线的自动管理与控制，也能通过对真空收集管(气水分
离装置)8-1、8-2、8-3......中的水位监控系统设置阀值，自动启动或关闭其中的抽水泵
10-1、10-2、10-3、、、、、、，实现自动抽水。
[0033]本发明不拘限以上实施例，根椐
【发明内容】
，可以有很多实施例。
【权利要求】
1.一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于: (1)在细粒尾矿堆积坝(2)底面构建水平集排层(4 )，水平集排层(4 )由整板或条状布置的砂、卵石、砾石构成；随分层尾矿坝逐步堆高，视尾矿颗粒大小每隔一定高度铺设一层加筋(6)； (2)视尾矿渗透能力高低每隔一定高度设置水平排水体(7)，其端部连接真空收集管(8)； (3)根据尾矿坝体不同高度处浸润线(12)控制阀值，智能控制真空泵(9)的启动与关闭； (4)根据真空排水管内水位阀值，智能控制抽水泵(10)的启动与关闭。
2.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于:所述的库底水平集排层为水平集排层(4)由整板或条状布置的砂、卵石、砾石构成；也可以是间距f 3m条状布置的各种土工排水织物，还可以是间距f 3m条状布置充填砂的土工织物膜袋。
3.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于:所述的随分层尾矿坝逐步堆高，视尾矿颗粒大小每隔一定高度铺设一层加筋为视尾矿颗粒大小每隔2?5m铺设一层加筋层(6)，该加筋层材料可以是普通加筋型格栅，也可以是土工格室，还可以是排水加筋复合材料或加筋与排水复合体，其排水材料可以是成层砂，也可以间距f 3m条状砂沟、充填砂的土工织物膜袋、塑料排水板或排水带等。
4.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于:所述的视尾矿渗透能力高低每隔一定高度设置水平排水体(7)为视尾矿渗透能力高低每隔2?5m高度设置水平排水体(7 )，与加筋层(6 )不同，水平排水体(7 )必须具有排水功能；其排水材料可以是成层砂，也可以是间距f3m条状砂沟、充填砂的土工织物膜袋、塑料排水板或排水带等；与加筋层(6)不同，水平排水体(7)必须在其端部连接真空收集管。
5.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于:所述的视尾矿渗透能力高低每隔2?5m高度设置水平排水体(7)与真空收集管(8)构成真空系统与排水系统二合一的真空渗滤液收集系统；该系统是分层独立工作的，多层共同工作形成细粒尾矿堆积坝全高度立体排渗真空预压作用，细粒尾矿一般是尾粘土，不需真空密封系统，而如若连续两层是尾矿砂，则其中不设真空系统并不会影响其他层正常运行，如若某一层是尾矿砂，该层在水平排水体之下，则只需在其端部与尾部设置密封膜即可，该层在水平排水体之上时则需在其端部、尾部及上部密封或等待其上一层尾粘土吹填后再抽真空。
6.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿加筋堆积坝智能控制立体排渗真空预压法，其特征在于:所述的尾矿坝体安全稳定性需要确定安全控制浸润线，根据该浸润线设置不同高度处真空渗滤液收集系统的浸润线控制阀值，智能控制真空泵(9)的启动与关闭，施行对浸润线与尾矿坝安全的智能控制；还可根据真空排水管(8)内水位阀值，智能控制抽水泵(10)的启动与关闭。
【文档编号】E02D17/18GK103924576SQ201310012968
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】吕文志, 万凯军, 肖玉成, 徐牧明 申请人:中冶集团武汉勘察研究院有限公司