一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术，在每个回采台阶的前部布置1～2排碎石桩（4），在其后部布置一排由疏干抽排水井（3）、碎石桩（4）间隔构成的疏干抽排与加固设施；在疏干抽排水井（3）内采用潜水泵进行抽排地下水，然后干式开挖尾矿回采第一施工分层（8）区域的尾矿，并对尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的坡面防护措施（7）进行施工，修筑尾矿堆积坝边坡台阶排水沟（6），再重复上述施工步骤开挖尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第二施工分层（9）区域尾矿。本发明解决了山谷型尾矿堆积坝坝坡尾矿回采中堆积坝边坡安全稳定问题，节约了新建尾矿库巨额的基建费和征地费，实现了对尾矿库内最有价值部分尾矿的回收，提高了矿产资源利用率，提高了经济效益。
【专利说明】一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及尾矿库尾矿回采技术，特别适用于对山谷型尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿的回米。
【背景技术】
[0002]矿产资源为不可再生资源，随着经济的快速发展，对矿产品需求大幅度增加。面临矿产资源今后严重短缺的形势，越来越多的人认识到尾矿综合利用具有经济、环境保护和矿产资源持续的重要意义。其主要表现在:
首先，随着矿产资源的大量开发和利用，矿石日渐贫化，资源日渐枯竭。尾矿作为二次资源已受到世界各国的重视。开展尾矿再选，从尾矿中回收有价成分，是提高矿产资源利用率的重要措施。
[0003]其二，在建材领域方面，已利用尾矿研制生产多种建筑材料，如生产各种墙体材料(烧结砖、免烧砖等)、胶凝材料(水泥等)、建筑装饰材料等。
[0004]其三，尾矿做井下填充物工艺简单、耗资少，降低了充填成本和整个矿山生产成本，降低矿石贫化率和损失率，提高了回采率。矿山采用尾矿充填技术，通过管道自流输送尾矿胶结充填料。充填骨料有分级尾矿、全尾矿和细砂混合料以及全尾矿等数种，不仅解决了尾矿堆存问题，避免了环境污染，而且能够防止采矿造成的地面塌陷等地质灾害，还可大幅度提高矿石回采率。
[0005]然而尾矿的综合利用是一项多学科、多因素的系统工程。它涉及到尾矿回选工艺的创新，以及尾矿回选工艺的经济和技术可行性；涉及到如何在保证尾矿库安全的前提下，将尾矿从尾矿库内回采出来，要考虑尾矿回采技术创新，以及尾矿回采方案的经济和技术可行性；涉及到尾矿综合利用工程，对周边环境的影响要达到最小。因此尾矿综合利用工程必须根据矿山自身的现有条件，依托科研院所的科技力量和创新能力，实现尾矿综合利用工程技术可行，成本最少，经济效益最大化。
[0006]根据尾矿排放沉积规律，上游式尾矿库以中、低浓度放矿时，滩面(包括水下)尾矿沿程自然分级，按平均粒径大小，渐变形成尾中砂、尾细砂、尾粉砂、尾粉土、尾粉质粘土和尾粘土。因其物理力学指标有明显变化，可以进行概化分区。上游式尾矿库尾矿排放按规定在堆积坝轴线长度上定间距轮流进行均匀放矿以及使用旋流器放矿，使得粗颗粒尾矿集中在尾矿堆积坝坝前段，而且尾矿库内可利用再回收的矿物资源也多集中在尾矿堆积坝坝前段。
[0007]对于山谷型尾矿库，采用尾矿堆积坝坝坡尾矿回采，可以充分利用山谷型尾矿库后端库容，尾矿回采时在新建的子坝上正常放矿加高，可以节约高昂的新建尾矿库的基建费用和征地费用。
[0008]本发明根据尾矿库坝址和库区的工程地质和水文地质条件，以及尾矿库勘察取得的尾矿物理力学参数指标，对尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡进行可靠性分析，并对尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡进行渗流场-重力场-动力场耦合稳定性分析，同时运用数值模拟的方法验算各个回采分层的尾矿堆积坝体边坡的稳定性，以确定合理的回采施工工艺和尾矿库堆积坝坝坡参数。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术，以解决山谷型尾矿堆积坝坝坡尾矿回采中堆积坝边坡安全稳定问题，节约新建尾矿库巨额的基建费和征地费，实现对尾矿库内最有价值部分尾矿的回收、利用。
[0010]本发明一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术采用的技术方案为:
I)对尾矿库进行勘察，调查研究影响尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采稳定性的因素，钻取尾矿试样，摸清尾矿库内的矿物分布情况，对尾矿试样进行实验室选矿试验研究，对尾矿回采的经济性进行研究，根据经济技术比较确定尾矿堆积坝坝坡尾矿开采范围，确定尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点。
[0011]2)根据矿山企业的生产条件，对尾矿堆积坝坝坡尾矿回采进行设计，对尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡进行稳定分析，确定尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡参数，包括段高、坡比、台阶宽度；
3)在每个回采台阶的前部布置I?2排碎石桩，在每个回采台阶的后部布置一排由疏干抽排水井、碎石桩间隔构成的疏干抽排与加固设施，所述的疏干抽排水井是由位于中间的抽排水钢管、堆积在抽排水钢管周围的碎石构成；依据尾矿堆积坝坝坡尾矿回采各施工阶段的渗流场，确定各回采台阶疏干抽排水井的井深、间距、抽排水方案、地下水降深、施工工艺，各回采分层施工步骤的时间间隔。
[0012]4)运用岩土软件，确定尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡的各回采分层台阶参数和总体边坡参数，疏干抽排水井和碎石桩的加固方案，尾矿堆积坝边坡的防护措施，以及确定堆石压坡脚加固方案。
[0013]5)从尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点所在的台阶上，施工疏干抽排水井和碎石桩，然后在疏干抽排水井内采用潜水泵进行抽排地下水，直至地下水降至符合开采尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第一施工分层的要求，然后干式开挖尾矿回采第一施工分层区域的尾矿，并按设计对尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的坡面防护措施进行施工，修筑尾矿堆积坝边坡台阶排水沟，再重复上述施工步骤开挖尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第二施工分层区域尾矿，以此类推；当回采最后2?5层尾矿回采分层时，施工尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的边坡坡脚堆石反压措施。
[0014]6)回采尾矿库加高扩容新建子坝位于尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点所在台阶的后上面，尾矿回采分选形成的二次尾矿，排入回采尾矿库加高扩容新建子坝内，逐级加高，形成回采尾矿库加高扩容新堆尾矿。需要对二次尾矿排放方案进行论证，采用干堆还是湿排，对排洪设施进行重新设计，对洪水进行重新校核。
[0015]7)其他工程措施:在尾矿堆积坝边坡的各回采平台边坡底部设置尾矿堆积坝坝坡边坡台阶排水沟；尾矿堆积坝上部边坡采用粘土覆盖防护，下部2?5个边坡采用干砌块石防护；尾矿堆积坝坝肩设浆砌截洪沟，与各回采平台的尾矿堆积坝坝坡边坡台阶排水沟相连。
[0016]本发明采用采用碎石桩加固与井点抽排水疏干尾矿堆积坝边坡的联合技术对山谷型尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿进行回采，本发明一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术采用以上技术方案后，具有以下积极效果:
(1)解决了山谷型尾矿堆积坝坝坡尾矿部分回采过程中对尾矿堆积坝边坡的稳定性影响，确保尾矿回采的正常生产以及人员和设备的安全；
(2)尾矿堆积坝坝坡尾矿部分回采实现了对尾矿库内最有价值部分尾矿的回收，提高了矿产资源利用率，并且消除了尾矿回采过程中二次尾矿形成的品位贫化问题，提高了经济效益；
(3)对于没有新建尾矿库，或者根据经济分析不适合采用翻库进行尾矿回采的矿山企业，节约了新建尾矿库的巨额基建费、征地费。
[0017](4)采用碎石桩加固与井点抽排水疏干尾矿堆积坝边坡的联合技术，能为国内外同行起借鉴作用，同时该成果直接转化为生产力，将产生巨大社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明对尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采的局部纵向投影图；
图2为本发明对尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采的的整体纵向投影图；
图3为本发明米用的碎石桩和碎石桩疏干抽排水井平面布置图；
图4为本发明米用的碎石桩纵向剂面图；
图5为本发明采用的碎石桩疏干抽排水井纵向剖面图。
[0019]附图标记为:1 一回采尾矿库加高扩容新堆尾矿；2 —回采尾矿库加高扩容新建子坝；3 —疏干抽排水井；4 一碎石桩；5 —尾矿库未回米尾矿；6 —尾矿堆积坝坝坡边坡台阶排水沟；7—尾矿堆积坝坝坡回采后的坡面防护措施；8—尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第一施工分层；9一尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第二施工分层；10—尾矿库初期坝；11 一抽排水钢管；12—碎石；13—尾矿回采后的边坡坡脚堆石反压措施；A—尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术做进一步详细说明。
[0021]由图1所示的本发明对尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采的局部纵向投影图并结合图2、图3看出，在对尾矿库进行详细勘察、研究的基础上，确定尾矿堆积坝坝坡尾矿开采范围、尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点A ;在每个回采台阶的前部布置一排碎石桩4，在每个回采台阶的后部布置一排由疏干抽排水井3、碎石桩4间隔构成的疏干抽排与加固设施。从尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点A所在的台阶上，施工疏干抽排水井3和碎石桩4，然后在疏干抽排水井3内采用潜水泵进行抽排地下水，直至地下水降至符合开采尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第一施工分层8的要求，然后干式开挖尾矿回采第一施工分层8区域的尾矿，并按设计对尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的坡面防护措施7进行施工，修筑尾矿堆积坝边坡台阶排水沟6，再重复上述施工步骤开挖尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第二施工分层9区域尾矿，以此类推，直至开采到尾矿库初期坝10。
[0022]图1、图2中在尾矿堆积坝坝坡尾矿开采范围的下部为尾矿库未回采尾矿5。[0023]由图1所示的本发明对尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采的局部纵向投影图并结合图2进一步看出，回采尾矿库加高扩容新建子坝2位于尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点A所在台阶的后上面，尾矿回采分选形成的二次尾矿，排入回采尾矿库加高扩容新建子坝2内，逐级加高,形成回采尾矿库加高扩容新堆尾矿I。
[0024]由图2所示的本发明对尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采的的整体纵向投影图看出，当回采最后2?5层尾矿回采分层时，施工尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的边坡坡脚堆石反压措施13。
[0025]由图3所示的本发明采用的碎石桩和碎石桩疏干抽排水井平面布置图并结合图1、图2看出，在每个回采台阶的前部布置一排碎石桩4，在每个回采台阶的后部布置一排由疏干抽排水井3、碎石桩4间隔构成的疏干抽排与加固设施，其中相邻的疏干抽排水井3之间设置两个碎石桩4。
[0026]由图4所示的本发明采用的碎石桩纵向剖面图看出，所述的碎石桩4是由粒径不一的碎石12堆积构成柱状结构。
[0027]由图5所示的本发明采用的碎石桩疏干抽排水井纵向剖面图看出，所述的疏干抽排水井3是由位于中间的抽排水钢管11、堆积在抽排水钢管11周围的碎石12构成，其中抽排水钢管11的管径为Φ 130mm。
[0028]本发明一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术已在我国某大型有色矿山成功应用,采用碎石桩加固与井点抽排水疏干尾矿回采形成的尾砂堆积坝边坡的联合技术对山谷型尾矿堆积坝坝坡尾砂进行回采。该实施例回收尾矿库中的磁铁铁和硫矿，该实施例于2006年9月开始实施，至2012年7月完成尾矿堆积坝坝坡尾砂回采尾矿量300 X 104t,每年回采尾矿产值2000多万元。根据对尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡的位移监测，尾矿堆积坝边坡处于稳定状态。该项目成功实施后取得了显著的经济社会效益。
[0029]目前，尾矿作为二次资源已受到世界各国的重视。开展尾矿回采再选，从尾矿中回收有价成分，是提高矿产资源利用率的重要措施。本发明对某大型有色矿山尾矿库堆积坝坝坡尾矿的成功回采，为类似山谷型尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿的回采提供了实施例，具有广泛地推广应用前景。
【权利要求】
1.一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术，其特征在于采用以下工艺、步骤: 1)对尾矿库进行勘察，调查研究影响尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采稳定性的因素，钻取尾矿试样，摸清尾矿库内的矿物分布情况，对尾矿试样进行实验室选矿试验研究，对尾矿回采的经济性进行研究，根据经济技术比较确定尾矿堆积坝坝坡尾矿开采范围，确定尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点(A)； 2)对尾矿堆积坝坝坡尾矿回采进行设计，对尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡进行稳定分析，确定尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡参数，包括段高、坡比、台阶宽度； 3)在每个回采台阶的前部布置I?2排碎石桩(4)，在每个回采台阶的后部布置一排由疏干抽排水井(3)、碎石桩(4)间隔构成的疏干抽排与加固设施，所述的疏干抽排水井(3)是由位于中间的抽排水钢管(11)、堆积在抽排水钢管(11)周围的碎石(12)构成；依据尾矿堆积坝坝坡尾矿回采各施工阶段的渗流场，确定各回采台阶疏干抽排水井(3)的井深、间距、抽排水方案、地下水降深、施工工艺，各回采分层施工步骤的时间间隔； 4)运用岩土软件，确定尾矿回采形成的尾矿堆积坝边坡的各回采分层台阶参数和总体边坡参数，疏干抽排水井(3)和碎石桩(4)的加固方案，尾矿堆积坝边坡的防护措施，以及确定堆石压坡脚加固方案； 5)从尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点(A)所在的台阶上，施工疏干抽排水井(3)和碎石桩(4)，然后在疏干抽排水井(3)内采用潜水泵进行抽排地下水，直至地下水降至符合开采尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第一施工分层(8)的要求，然后干式开挖尾矿回采第一施工分层(8)区域的尾矿，并按设计对尾矿库尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的坡面防护措施(7)进行施工，修筑尾矿堆积坝边坡台阶排水沟(6)，再重复上述施工步骤开挖尾矿堆积坝坝坡尾矿回采第二施工分层(9)区域尾矿，以此类推； 6)回采尾矿库加高扩容新建子坝(2)位于尾矿堆积坝坝坡尾矿回采的起点(A)所在台阶的后上面，尾矿回采分选形成的二次尾矿，排入回采尾矿库加高扩容新建子坝(2)内，逐级加高，形成回采尾矿库加高扩容新堆尾矿(I); 7)其他工程措施:在尾矿堆积坝边坡的各回采平台边坡底部设置尾矿堆积坝坝坡边坡台阶排水沟(6);尾矿堆积坝坝肩设浆砌截洪沟，与各回采平台的尾矿堆积坝坝坡边坡台阶排水沟(6)相连。
2.如权利要求1所述的一种尾矿坝坝坡尾矿回采技术，其特征在于:当回采最后2?5层尾矿回采分层时，施工尾矿堆积坝坝坡尾矿回采后的边坡坡脚堆石反压措施(13)。
【文档编号】E21C41/26GK103967495SQ201410150270
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】王运敏, 张强, 杨永生, 毛权生, 张雷, 吴鹏程, 李跃, 张进 申请人:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司