[发明专利]一种利用废石加固尾矿干堆场的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾矿安全堆存技术，具体涉及一种利用废石干堆场安全堆存尾矿的方法，不仅可以加固尾矿干堆场，提高干堆场的安全性能，也可解决矿山废石的堆放场地问题，节约土地资源。适用于各类尾矿干堆场的加固，可在黑色、有色、化工等行业的尾矿堆场中广泛应用。

背景技术

我国是世界上尾矿库数量和尾矿存放量最多国家之一，过去，绝大多数矿山是通过新建和扩建地面尾矿库来解决尾矿的排放问题，尾矿浆浓度低、含水量高，决定了尾矿库的稳定性系数低，尤其是在洪水时期和地震多发区，易发生溃坝事故；尾矿废水中含有重金属离子、酸性废水等污染物质，因此尾矿库溃坝不仅会导致人员伤亡、财产损失，还会对环境造成极大破坏。在尾矿库运行期间，尾矿水的渗漏也会污染周边环境。建设尾矿库，需要占用大量土地。因此将尾矿排放到尾矿库，在经济、环境、政策方面已越来越不适应今后发展的需求，必须寻找新途径来有效解决。

尾矿干式堆存是近年来发展起来的一种新的尾矿处置方法，采用干式堆存工艺形成的堆场同样存在安全隐患。

我国非煤矿山86%以上是露天矿山，每年剥离排放废石量超过10亿吨，占地超过2000公顷，为名副其实的废石排放第一大国。利用废石来加固尾矿干堆场，既可以提高尾矿干堆场的安全性，也有助解决矿山废石排放的占地问题。

《科技导报》2013，31（9）发表的“尾矿干堆及脱水工艺研究应用与展望”中介绍了国内外多种尾矿干堆及脱水工艺，但基本上都是采用尾矿浓缩、压滤、地面、地下干式堆存的技术途径，尾矿堆存的成本高，尾矿地面堆存的尾矿量有限。《现代矿业》2013年7月第7期发表的“尾矿干堆库的设计探讨”一文中，公布了一种干堆库总体设计思路，该文将干堆库的库区分为生产运行区及安全缓冲区(污染过度区)两部分。生产运行区是正常生产期间尾矿堆存场所;安全缓冲区(污染过度区)则作为风险控制区，若生产运行区的坡体发生塌滑，可控制塌滑范围在该区域内。由生产运行区域冲刷下来的部分尾矿砂可沉积在缓冲区，雨季过后定期清理，避免污染下游。但该干堆库的设计仍然局限于传统尾矿库的设计思路，存在着占地面积大、安全风险大的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有尾矿干堆场的存在的安全风险大、占地面积大、运行成本高等问题，提供一种利用废石加固尾矿干堆场的方法，不仅可以加固尾矿干堆场并可有效解决矿山废石的堆置问题。

为实现本发明的上述目的，本发明一种利用废石加固尾矿干堆场的方法采用以下技术方案：

在尾矿干堆场的底部设置排水管，在已修筑好的尾矿干堆场坝体的内围修筑废石坝，修建的废石坝既可以加固外围的尾矿干堆场坝体，同时保证尾矿干堆场堆存尾矿的库区内的水通过透水的废石坝排出，从而降低外围尾矿干堆场坝体的水位。在废石坝内修筑一座废石中隔坝，在废石中隔坝的两侧分别修筑数量至少为两座的中隔分支坝，在废石坝与废石中隔坝、中隔分支坝之间的空隙中再利用排土场废石堆置废石堆，废石堆的数量可根据废石量的多少因地制宜进行堆置。随着尾砂的排放，废石堆不仅利于尾砂的排渗与固结，而且可以防止尾砂液化提高抗震性能和增强堆场的整体稳定性。废石坝与废石中隔坝、中隔分支坝、废石堆之间的空间为堆存尾矿的库区，废石坝与废石中隔坝、中隔分支坝、废石堆将堆存尾矿的库区分隔成若干个相互连通的小区。

中隔分支坝与废石中隔坝之间为倾斜设置，中隔分支坝的端部再折向与中隔分支坝平行的方向。在废石中隔坝的每侧修筑的中隔分支坝的数量一般为2-4座。中隔分支坝坝顶宽度根据干堆场区面积和废石量综合确定，其边坡坡度必须根据排土场废石的物理力学性能经稳定性计算后确定。

这种结构的设计方式，可以起到加固尾矿干堆场的作用，并有利于尾矿的排渗与固结，从而降低库内尾矿对外围尾矿干堆场坝体（土坝）的压力，达到提高整个尾矿干堆场的安全性能。

为进一步强化堆存尾矿的库区内水的外渗，在尾矿干堆场坝体的外侧底部设有排水棱体。排水管、排水棱体可以将库区内的尾水及时排到坝外，可以有效降低坝体的浸润线。

所述的废石坝的坝顶宽度必须根据尾矿干堆场坝体（即干堆场外围坝体）的顶高、坡度和废石方量来具体确定，一般为尾矿干堆场坝体坝顶宽度的（1/4）～(1/2)。废石坝的外坡坡度与外围的尾矿干堆场坝体的内坡坡度保持一致，其内坡坡度根据废石的物理力学性能经稳定性计算后确定。

在堆存尾矿的库区的底部设置一层排土场废石排渗层，其层厚在0.5～1m之间。