专利名称：端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法
技术领域：
本发明属于矿山开采技术领域，具体地说，特别涉及一种端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法。
背景技术：
目前，我国的矿山企业几乎都存在着尾矿堆积高坝的难题。对于颗粒较大的尾矿， 矿山企业采用的堆积坝方法通常为
(1)根据总尾矿量选择尾矿坝址后，确定尾矿坝体的总体高度和初期坝的规模；
(2)初期坝建成后，在初期坝与尾水库之间采用分散放矿法冲填尾矿，形成尾矿堆积坝与干滩面；
(3)在尾矿堆积坝上建子坝，再在子坝和干滩面上通过放矿管进行坝前放矿，形成尾矿堆积坝；
(4)根据尾矿坝的稳定性计算结果，逐层往上铺设，重复步骤(3)，直至达到尾矿坝体的总体高度。以上堆积坝方法的不足在于
(1)稳定性较差，容易发生垮坝，并且限制了尾矿坝体的高度；
(2)必须专门铺设坝体排渗系统，工程量大，施工周期长，同时施工方案复杂，成本较尚。
中国专利ZL 200610075635. 3于2006年9月6日公开了一种细粒尾矿湿式堆积中的加筋梯田法，具体为
(1)选择尾矿坝址后，确定尾矿坝体的总体高度和初期坝的规模；
(2)初期坝建成后，在初期坝与尾水库之间采用分散放矿法冲填细粒尾矿，形成尾矿堆积坝；
(3)当尾矿堆积坝的坝体稳定性低于规范要求时，在尾矿堆积坝内的干滩面上铺设一层土工材料；
(4)在土工材料的上表面堆筑若干排拦挡小坝，沿初期坝至尾水库的方向，拦挡小坝的高度逐渐降低，形成梯田式结构；
(5)沿初期坝至尾水库的方向，采用分散放矿法利用放矿管向梯田内冲填细粒尾矿， 细粒尾矿中的粗粒在梯田内沉积、细粒随水一起溢过拦挡小坝排向相邻的梯田后排向尾水库，逐级冲填满梯田，形成干滩面；
(6)重复步骤3-5直至达到尾矿坝体的总体高度。加筋梯田法将土工材料(格栅)有机地应用到矿山企业细粒尾矿湿式堆积过程中， 形成加筋土，改善了尾矿的力学性能，增强了细粒尾矿堆积坝的稳定性，但是工序复杂，成本高，只适用于细粒尾矿，对于一般颗粒的尾矿，受工艺、成本等因素制约，不会采用该方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，以保证尾矿堆积坝的稳定性。本发明的技术方案如下
一种端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，其特征在于按以下步骤进行
(1)在子坝和干滩面上铺设一层土工格栅；
(2)在土工格栅沿长度方向的两个端部放置空心管，该空心管的管壁上均勻分布有径向小孔，然后将土工格栅的两个端部卷起，并包裹对应的空心管，形成卷轴状，再用铁丝将卷轴部分的筋带逐一扣牢固；
(3)利用放矿管进行坝前放矿，形成尾矿堆积坝；
(4)根据尾矿坝的稳定性计算结果，重复(1)- (3)的步骤，逐层往上铺设，直至达到尾矿坝体的总体高度。采用以上技术方案，在子坝和干滩面的一定范围内铺设好端部卷轴式土工格栅后，在其上面排放尾矿，形成端部卷轴式土工格栅加固结构体。这样单位宽度下，本发明中土工格栅的加固作用力由表面接触摩擦力和卷轴阻力两部分组成，而背景技术中加筋梯田法中土工格栅的加固作用力只有表面接触摩擦力。因此，端部卷轴式土工格栅的加固作用力比传统的土工格栅加固力要大，在将土工格栅的材料强度发挥到极限的同时，能有效地防止土工格栅拉出。由此可见，本发明有效增强了尾矿坝体的稳定性，提高了尾矿坝体的高度。空心管的管壁上分布有若干径向小孔，该小孔具有引流的作用，能够使坝体内的地下水通过小孔流入空心管内，再经空心管汇集，通过纵向管排出坝体外，这样不必再专门铺设排渗系统，在有效改善尾矿坝地下渗流场的同时，简化了施工方案，大大降低了成本。所述空心管为混凝土预制空心圆柱体，这样强度可靠、使用寿命长。所述空心管为排渗塑料管材，取材方便、成本较低。本发明的有益效果是
1)本发明借鉴土工材料的加筋土原理，采用端部卷轴式土工格栅进行尾矿堆积坝的加固，增大了加固作用力，比传统土工格栅的加固力增强了
Δ F=2RS
R为尾矿侧向拉拔单位面积的阻挡力；S为端部柱体的纵断面积，为 S= IrB
式中，r为柱体的半径；i 为柱体的轴向长度，取1.0m。这样能有效防止土工格栅拉出， 增强了尾矿坝体的稳定性，有效解决了矿山企业面临的尾矿堆积高坝的难题；
2)改善了尾矿坝地下渗流场，节约了工程量和施工周期，从而简化了施工方案，大大降低了成本；
3)更适合于大中型尾矿库，以及地震区域或者其它恶劣条件。
图1为本发明加固尾矿筑坝的断面示意图。图2为本发明中卷轴式土工格栅的结构示意图。
图3为本发明的加固原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图1、图2所示，端部卷轴式土工格栅加固较大颗粒堆积坝的方法为 (1)在子坝4和干滩面6形成后，在子坝4和干滩面6的一定范围铺设一层土工格栅1 ；
(2)在土工格栅1沿长度方向的两个端部放置空心管2，该空心管2为混凝土预制空心圆柱体或排渗塑料管材，空心管2的管壁上均勻分布有若干径向小孔，然后将土工格栅1的两个端部卷起，并包裹对应的空心管2，形成卷轴状，再用铁丝将卷轴部分的筋带逐一扣牢固；
(3)利用放矿管5进行坝前放矿，形成尾矿堆积坝；
(4)根据尾矿坝的稳定性计算结果，重复(1)-(3)的步骤，逐层往上铺设，直至达到尾矿坝体的总体高度。图1中，3为初期坝，7为尾水库，建造初期坝3及子坝4的方法与传统技术相同， 在此不做赘述。土工格栅1由纵横交错的筋带组成，在此也不做赘述。在端部卷轴式土工格栅上面排放尾矿，形成端部卷轴式土工格栅加固结构体。见图3，端部卷轴式土工格栅位于潜在滑面8内的为被动段，其余为主动段(子坝和干滩面上铺设土工格栅的范围根据潜在滑面8确定)，这样单位宽度下，端部卷轴式土工格栅的加固作用力由表面接触摩擦力和卷轴阻力两部分组成，即
主动段 =4^ +涊(1)
被动段 = ^ +孤(2)
式中，7；、Tii分别为主动段与被动段的最大加固力；Lai、分别为主动段与被动段
的长度；μ为格栅与土体接触面的摩擦系数；、^分别为作用在主动段与被动段的土
体重量；i 为尾矿侧向拉拔单位面积的阻挡力；S为端部柱体的纵断面积，为 S= IrB(3)
式中，r为柱体的半径；5为柱体的轴向长度，取1.0m。而传统土工格栅加固作用力的计算公式为 Z^ ~ (4 )
比较式(1)和(4)可以看出，式(1)比式(4)多了一项卷轴阻力。因此，端部卷轴式土工格栅不仅加固作用力比传统的格栅加固要大，而且能有效地防止格栅拉出，同时，能将格栅的材料强度发挥到极限。
权利要求
1.一种端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，其特征在于按以下步骤进行(1)在子坝和干滩面上铺设一层土工格栅；(2)在土工格栅沿长度方向的两个端部放置空心管，该空心管的管壁上均勻分布有径向小孔，然后将土工格栅的两个端部卷起，并包裹对应的空心管，形成卷轴状，再用铁丝将卷轴部分的筋带逐一扣牢固；(3)利用放矿管进行坝前放矿，形成尾矿堆积坝；(4)根据尾矿坝的稳定性计算结果，重复(1)-(3)的步骤，逐层往上铺设，直至达到尾矿坝体的总体高度。
2.根据权利要求1所述的端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，其特征在于 所述空心管为混凝土预制空心圆柱体。
3.根据权利要求1所述的端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，其特征在于 所述空心管为排渗塑料管材。
全文摘要
本发明公开了一种端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝的方法，步骤为(1)在子坝和干滩面上铺设一层土工格栅；(2)在土工格栅的两个端部放置空心管，然后将土工格栅的两个端部卷起，并包裹对应的空心管，形成卷轴状，再用铁丝将卷轴部分的筋带逐一扣牢固；(3)进行坝前放矿，形成尾矿堆积坝；(4)重复(1)-(3)的步骤，逐层往上铺设，直至达到尾矿坝体的总体高度。本发明增大了加固作用力，能有效防止土工格栅拉出，增强了尾矿坝体的稳定性，改善了尾矿坝地下渗流场，有效解决了矿山企业面临的尾矿堆积高坝的难题，在简化施工方案的同时，大大降低了成本，更适合于大中型尾矿库，以及地震区域或者其它恶劣条件。
文档编号E02D17/18GK102261076SQ201110123518
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者万玲, 刘海茹, 尹光志, 王倩, 陈宇龙, 魏作安 申请人:重庆大学