一種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法

2023-05-12 13:52:01

專利名稱：一種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法
技術領域：
本發明屬於採礦技術領域，涉及礦山尾礦庫擴容領域，具體是指ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法。
背景技術：
從礦石中提取有效成分後剩餘的大量礦石碎屑和粉末稱之為尾礦，尾礦的處置通常是將這些尾礦與大量的水混合製成很稀的尾礦泥漿， 而後用泵通過管道輸送到指定地點存放。為存放這些流態泥漿，通常需要築壩(稱之為尾礦壩)以阻止泥漿外洩，形成尾礦庫。由於流態的泥漿會對壩體產生很大的水平作用力，且這種作用力隨壩高的増加成指數關係增長，因此尾礦壩的高度就會受到限制，即尾礦庫的容積會受到限制。當尾礦庫內存放的尾礦泥漿達到設計標高后就必須停止向尾礦庫內繼續注入尾礦泥漿，否則將會導致溢壩或潰壩，從而給周圍帶來環境汙染甚至是生命財產損失。為了保證礦石開採能夠繼續進行，就需要建設新的尾礦庫。然而由於土地資源稀缺，尾礦庫佔地面積大，因此新建尾礦庫投資巨大，且新建尾礦壩通常會遠離礦石生產基地，從而大幅度提高了尾礦泥漿的輸送成本。

發明內容
本發明提出一種能夠使已達到設計庫容的尾礦庫增加尾礦存儲量的方法，能夠節約土地資源和生產成本。其基本思想是將流態的尾礦泥漿轉變成固態的可以自立的尾礦土，從而大大減少尾礦庫內尾礦對壩體的水平作用力，並提高其自身的承載能力，達到提高尾礦庫的容量的目的。基本的技術方案是對於新注入的尾礦泥漿，經過適當的固化處理或翻曬處理，使之成為能夠自立的尾礦土體，將其堆築在尾礦庫中已有的尾礦泥漿表面。對於尾礦庫中原有的尾礦泥漿，在其中設置豎向排水通道、在其上部設置水平排水通道，構成ー連通的排水體系，在新增的尾礦土體的重力作用下，使該部分尾礦泥漿的水分通過排水體系排出，實現排水固結，使其從流態的泥漿轉化成為可以自立的堅硬土體。這ー方面減弱了原有尾礦泥漿作用於原尾礦壩的水平作用力，另ー方面能夠承受上部新増加的尾礦土體產生的壓力。本發明提供的增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，首先將原有尾礦庫區域分為ー個以上的尾礦庫區域，然後對每ー個區域進行擴容，具體方法如下第一歩，在尾礦庫區域的尾礦泥漿表面鋪設ー層工作面。優選的，在鋪設工作面之前，先在尾礦泥漿的表面鋪設ー層隔離層，然後在隔離層上鋪設工作面。第二步，在尾礦庫區域的尾礦泥漿中設置豎向排水通道，並在工作面上表面設置水平排水通道，所述的豎向排水通道與水平排水通道連通，最後匯集在抽水井處，並與抽水井連通；所述的抽水井外接抽水泵。第三步，在工作面上構築ー個以上的倉格，所述倉格的容積能存儲I 3天排放的尾礦泥眾。第四步，在尾礦庫區域的四周修築模板，模板高度與倉格高度相同。第五歩，將後續注入的尾礦泥漿依次注滿倉格，沉積廣3天後通過泥漿抽取裝置將沉積後的適當含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置。視天氣情況和對堆築土體的強度要求決定對其採用固化處理或翻曬處理。對於採用固化處理的尾礦泥漿，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置中與固化劑混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土，而後通過輸送裝置將固化尾礦土輸送至攤鋪系統，所述的固化劑的添加量優選為尾礦泥漿質量百分比的3 30% ;對於採用翻曬處理的尾礦泥漿，不添加固化劑，直接通過輸送裝置將尾礦泥漿輸送至攤鋪系統。第六歩，對於採用固化處理的尾礦泥漿，採用攤鋪系統將固化尾礦土逐層澆注在模板內；對於採用翻曬處理的尾礦泥漿，採用攤鋪系統將尾礦泥漿逐層澆注在模板內後，逐層對其進行翻曬至含水率降低到合適的含水率的尾礦土，稱為翻曬尾礦土，然後再進行碾 壓，使其含水率和壓實度滿足現行築壩規範的要求。第七步，返回第五步，直至填築的尾礦土 (包括固化尾礦土和翻曬尾礦土)的高度達到倉格的高度。第八步，加高倉格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至達到最終的尾礦土的設計填築高度。本發明的優點在於該方法通過促進原有尾礦庫內的原有尾礦泥漿排水固結，並且對後續注入的尾礦泥漿進行固化或翻曬處理，一方面減小了原有尾礦泥漿對原尾礦壩的水平作用力，提高了原尾礦壩的安全穩定性；另一方面，能夠大大増加尾礦庫的庫容，從而延長了尾礦庫的使用年限，避免了新建尾礦庫的投資和佔地，節約了土地資源和生產成本。其施工裝置操作簡單、組合靈活、運行快速，施工エ藝簡潔高效。


圖I為本發明提供的尾礦庫區域擴容示意圖；圖2為本發明中採用的固化系統和攤鋪系統示意圖；圖3為本發明中採用的泥漿抽取裝置的結構示意圖。圖中 A固化處理系統；B攤鋪系統;M泥眾與固化劑拌合機械；a倉格；b固化尾礦土 ；c原有尾礦庫；d原尾礦壩；e原有尾礦泥眾；f水平排水通道；g豎向排水通道；h抽水井；1粗顆粒尾礦j隔離層；k模板；m工作面；n後續注入的尾礦泥漿；I泥漿抽取裝置；2雜物篩除裝置；3固化劑貯料裝置；4固化劑輸送裝置；5泥漿與固化劑混合裝置；6泥漿與固化劑攪拌與出料裝置；7輸送裝置；8攤鋪裝置；I電動機；II轉動軸JII輸送管。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。本發明提供ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，根據實際情況(如原有尾礦泥漿e表面的密度和承載力、現有尾礦庫平面形狀、尾礦泥漿日排量等因素)，可以將原有尾礦庫c分成ー個以上的尾礦庫區域，對於每ー個尾礦庫區域，遞次進行按下述方法進行後續操作，實現增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量，具體步驟如下①先在原有尾礦泥漿e表面鋪設ー層工作面m，以滿足後續施工工作的需要，如圖I所示。其具體エ藝如下根據原有尾礦庫c中表面的尾礦泥漿的密度和承載カ大小，工作面m的鋪設エ藝可以分為以下兩種情況(I)對於原有尾礦庫c表面的原有尾礦泥漿e的密度較小、承載カ不能滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b的要求的區域，需在原有尾礦泥漿e表面鋪設ー層隔離層j，以防止後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b沉入到密度較小的原有尾礦 泥漿e中。該隔離層j可以是由竹、木、植物秸杆等編織的片材和/或土工布、塑料編織布等滿足強度要求的製品。而後採用與固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I相同的裝置將原有尾礦庫c內已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加適當的固化劑，攪拌均勻後逐層攤鋪在隔離層j表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土 b層，待其硬化後，作為工作面m。該層固化尾礦土 b的強度(固化劑摻量)、厚度取決於原有尾礦泥漿e表面的承載能力和後續施工荷載的大小，分層攤鋪的厚度和時間取決於原有尾礦庫c表面的原有尾礦泥漿e的承載能力以及固化尾礦土 b的強度發展速率。(2)對於原有尾礦庫c中表面的原有尾礦泥漿e的密度較大、承載カ能夠滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土 b的要求的區域，可不鋪設隔離層j，直接採用與上述(I)相同的方法在其上鋪設工作面m，即將原有尾礦庫c內已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加適當的固化劑，攪拌均勻後逐層攤鋪在原有尾礦泥漿e表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土 b層，待其硬化後，作為工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設置豎向排水通道g，該豎向排水通道g可以是塑料排水板(帯)、袋裝砂井等現有公知的方式；在工作面m上表面設置水平排水通道f，該水平排水通道f可以是塑料排水板(帯)、柔性排水管、砂墊層等現有公知的方式；在各尾礦庫區域設立一豎管作為抽水井h，抽水井h的位置以不影響後續施工的進行並且儘量滿足排水系統的優化設計為宜，抽水井h的材料可以採用滿足施工要求的任意材料，如鑄鐵、塑料、混凝土等，抽水井h的高度應不低於倉格a的高度且能夠隨著倉格a高度的増加而增高；豎向排水通道g與水平排水通道f連通，最後統一匯集到抽水井h處，並與抽水井h連通，使原有尾礦泥漿e中的水，在上部新増加的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的重力作用下通過豎向排水通道g，流經水平排水通道f匯集到抽水井h處，而後用抽水泵將其抽出。豎向排水通道g、水平排水通道f、抽水井h及整個排水系統可以按現有的公知方法設計施工。③在抽水井h周圍構築若干個倉格a，倉格a的平面大小與高度由尾礦泥漿η的日排量決定，平面形狀可以是任意形狀，每ー倉格a的容積以能存儲Γ3天後續注入的尾礦泥漿η為宜；倉格a的構築材料可以採用滿足強度要求的任意材料，如混凝土、固化尾礦土等。④在各尾礦庫區域四周修築ー圈壩體作為模板k，模板k高度宜與倉格a高度相同，對於模板k，如果模板k是修築在原有尾礦庫四周的，則模板k的外壁與工作面m的夾角以30°、0°為宜(由修築模板k的材料的性質決定)，內壁與工作面m的夾角以90°為宜；如果模板k是修築在尾礦庫區域之間的，則模板k與工作面m的夾角以90°為宜。模板k的構築材料可以採用滿足強度要求的任意材料，如混凝土、固化尾礦土等。⑤將後續注入的尾礦泥漿η依次注滿倉格a，後續注入的尾礦泥漿η擱置f 3天(擱置時間視泥漿顆粒的沉積速度而定)，待自由水排出成為適當含水率的尾礦泥漿(在滿足泥漿抽取裝置對泥漿流動度的要求的前提下含水率儘可能低)後，視天氣情況和對堆築土體的強度要求決定對其進行固化處理或翻曬處理，翻曬處理宜在氣溫高於0°c且光照充足時米用。若進行固化處理，則由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將倉格a中經過沉積的適當含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，同時從固化劑貯料裝置3中通過固化劑輸送裝置4向泥漿與固化劑混合裝置5中輸送固化劑，適當含水率的尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置5中與固化劑混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，而後通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送至攤鋪系統B。固化劑摻入量由固化尾礦土 b需要達到的性質指標決定，宜控制在質量百分比為適當含水率的尾礦泥漿的:Γ30%。若進行翻曬處理，則由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將倉格a中經過沉積 的適當含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，不添加固化劑，直接通過輸送裝置7將適當含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統B。⑥對於經過固化處理的固化尾礦土 b，採用攤鋪系統B將其按一定時間間隔、一定的厚度逐層澆注在所述的模板k內；對於未經固化處理的適當含水率的尾礦泥漿，採用攤鋪系統B將其按一定時間間隔、一定的厚度逐層澆注在模板k內後，採用現有公知的翻曬方法對其進行翻曬，待其含水率繼續降低到一定程度(滿足現行規範對築壩土體的含水率要求)後，得到翻曬尾礦土，採用現有公知的方法對翻曬尾礦土進行碾壓直至壓實度滿足現行規範對築壩土體壓實度的要求。⑦返回步驟⑤，依次將注滿各倉格a的後續注入的尾礦泥漿η擱置I 3天並經過固化處理系統A後，將得到的固化尾礦土 b或適當含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統B，並將固化尾礦土b或適當含水率的尾礦泥漿逐層澆注在所述的模板k內，直至固化尾礦土b或翻曬尾礦土的堆築高度達到倉格a的高度。在進行固化尾礦土 b或適當含水率的尾礦泥漿的逐層澆注過程中，分層厚度和各層攤鋪的時間根據原有尾礦泥漿e的排水固結速率、泥漿日排量、各尾礦庫區域的面積以及倉格a的數量和容積確定，須保證原有尾礦泥漿e因排水固結增加的承載カ能夠滿足後續攤鋪的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的要求。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重複⑤、⑥、⑦中的步驟，直至達到最終設計的固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的堆築高度，固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的最終堆築高度由固化尾礦土 b或翻曬尾礦土的性質(重度、粘聚力、內摩擦角)決定。步驟⑤中所述的固化處理系統A (如圖2所示)主要包括泥漿抽取裝置I、雜物篩除裝置2、固化劑貯料裝置3、固化劑輸送裝置4、泥漿與固化劑混合裝置5、泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6和輸送裝置7。泥漿抽取裝置I可以採用滿足功率要求的現有公知的抽取裝置(如泵抽裝置、如圖3所示的抽取裝置等)，能夠抽取倉格a內的經過沉積的適當含水率的尾礦泥漿並將其輸送至泥漿與固化劑混合裝置5 ;雜物篩除裝置2是具有篩孔(孔徑宜為不大於5cm)的球體結構或半封閉立體結構，放置於泥漿抽取裝置I中位於倉格a內的入口處，可將抽取的適當含水率的尾礦泥漿中尺度大於篩孔的雜物篩除，以免造成後續エ藝的管路堵塞；固化劑貯料裝置3可以是滿足容積要求的方筒、圓筒等形狀的筒體，用以存放固化劑漿液或粉體；固化劑輸送裝置4可通過內裝螺旋推進器或壓縮空氣等公知技術輸送固化劑貯料裝置3中的固化劑粉體，或通過泵送裝置等公知技術輸送貯料裝置3中的固化劑漿液，將固化劑貯料裝置3中的固化劑輸送給泥漿與固化劑混合裝置5 ;泥漿與固化劑混合裝置5上部敞開接收泥漿抽取裝置I排入的適當含水率的尾礦泥漿和固化劑輸送裝置4輸入的固化劑，底部有開ロ連接泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6 ;泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6內設有機械攪動片可將泥漿與固化劑混合裝置5中的尾礦泥漿與固化劑充分拌合形成固化尾礦土 b ;而後通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送到攤鋪系統B (如圖2所示)，輸送裝置7可以採用現有的公知傳輸設備和裝置，如，泵送裝置、氣動傳輸裝置等。當不需要固化處理時，適當含水率的尾礦泥漿經泥漿抽取裝置I進入泥漿與固化劑混合裝置5中後，直接通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6和輸送裝裝置7進入攤鋪系統B。所述的攤鋪系統B可以採用滿足要求的公知的攤鋪設備和裝置，如皮帶運輸機8等，其作用是將固化尾礦土 b或適當含水率的尾礦泥漿攤鋪在模板k內。 本發明ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，該方法能夠促進庫內的原有尾礦泥漿e迅速排水固結，提高了原尾礦壩d的安全性；並且通過對後續注入的尾礦泥漿η進行固化或翻曬處理，能夠大大増加尾礦庫的庫容。其施工裝置操作簡單、組合靈活、運行快速，施工エ藝簡潔高效。實施例一某即將達到設計庫容的鋁土礦尾礦庫，庫頂面面積100公頃，原尾礦壩壩高30m，尾礦泥漿日排放量為I. 5萬m3，採用本發明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據原有尾礦庫c的平面形狀和施工方便，將原有尾礦庫分成4個尾礦庫區域，各尾礦庫區域的原有尾礦泥漿e表面密度均較小、承載カ不能滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求。對於尾礦庫的各尾礦庫區域，遞次按下述方法進行後續操作①先在原有尾礦泥漿層表面鋪設ー層由竹材編織的隔離層j，而後採用泵抽裝置從該尾礦庫區域取出部分原有尾礦泥漿e，添加10% (質量分數)的礦渣和石灰的混合物作為固化劑(礦渣和石灰的質量比為9:1)，攪拌均勻後按照第一層O. lm，第二層O. 2m，第三層O. 5m，每7d鋪設ー層的速率鋪設在隔離層j表面，形成約O. Sm厚的固化尾礦土層，待其硬化後，作為後續工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設置塑料排水板作為豎向排水通道g，在工作面m表面設置塑料排水管作為水平排水通道f，在各尾礦庫區域中部設立ー豎直的管徑200mm，高2m的塑料管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連接，匯集到抽水井h處並與之連通。③在抽水井h周圍構築5個倉格a，根據尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區情況，取姆個倉格a平面形狀是半徑為56m,圓心角為72°的扇形,倉格a高度為2m,倉格a的構築材料採用固化尾礦土。④在各尾礦庫區域四周用固化尾礦土修築ー圈壩作為模板k,模板k高為2m。⑤將後續注入的尾礦泥眾η依次注滿倉格a,泥眾擱置3天,使原有含水率約為130%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為80%的泥漿後，採用固化處理。由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿與10% (質量分數)的固化劑礦渣和石灰的混合物(礦渣和石灰的質量比為9:1)在泥漿與固化劑混合裝置5中混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，並通過輸送裝置7將固化尾礦土輸送至攤鋪系統B。⑥採用攤鋪系統B將固化尾礦土 b按每層40cm，每30d攤鋪ー層的速率逐層澆注在④中所述的模板k內，攤鋪系統B採用皮帶運輸機8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，直至固化尾礦土 b堆築高度達到倉格a高度。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重複⑤、⑥、⑦中的步驟，按照45°的坡角逐層向上堆築，直至30m，為最終設計的固化尾礦土堆築高度。在固化處理系統A中泥漿抽取裝置I採用功率為IOKW的泵抽裝置；雜物篩除裝 置2採用篩孔孔徑為5cm的球體結構；固化劑貯料裝置3採用容積為20m3的圓筒，用以存放固化劑礦渣和石灰的混合物(礦渣和石灰的質量比為9:1)粉體；固化劑輸送裝置4通過內裝螺旋推進器將固化劑貯料裝置3中的固化劑粉體輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合併通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而後通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統B。輸送裝置7採用氣動傳輸裝置。實施例ニ某即將達到設計庫容的鐵礦尾礦庫，庫頂面面積150公頃，原尾礦壩壩高38m，尾礦泥漿日排放量為3萬m3，採用本發明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據現有尾礦庫的平面形狀，將尾礦庫分成3個尾礦庫區域，各尾礦庫區域的原有尾礦泥漿e表面密度均較大，承載カ能夠滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求。對各區域遞次按下述方法進行後續操作①直接從本尾礦庫區域採用泵抽裝置取出部分原有的尾礦泥漿e，添加6% (質量百分數)的普通矽酸鹽水泥和石灰的混合物作為固化劑(普通矽酸鹽水泥和石灰的質量比為9:1)，攪拌均勻後按照第一層O. 2m，第二層O. 5m，每6d鋪設ー層的速率鋪設在原有尾礦泥漿e表面，形成約O. 7m厚的固化尾礦土層，待其硬化後，作為後續工作面m。②在原有尾礦泥漿e中設置袋裝砂井作為豎向排水通道g，袋裝砂井採用礦石開採過程中產生的粗顆粒砂石作為填充材料，在工作面m表面設置塑料排水帶作為水平排水通道f，在各尾礦庫區域中部設立ー豎直的管徑150mm、高3m的鑄鐵管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連接，匯集到抽水井h處並與之連通。③在抽水井h周圍構築3個倉格a，根據尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區情況，取姆個倉格a平面是半徑為34m的圓形,倉格a高度為3m,倉格a的構築材料採用固化尾礦土修築。④在各尾礦庫區域四周用混凝土修築ー圈壩作為模板k,模板k高為3m,模板k內壁與工作面的夾角為90度。⑤將後續注入的尾礦泥眾η依次注滿倉格a,泥眾擱置I天,使原有含水率約為60%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為40%的泥漿後，對其進行固化處理或翻曬處理(毎年6^8月進行翻曬處理)。對於進行固化處理的尾礦泥漿，由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿與固化劑在泥漿與固化劑混合裝置5中混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，並通過輸送裝置7將固化尾礦土 b輸送至攤鋪系統B ；所述的固化劑為普通矽酸鹽水泥與石灰的混合物，其中普通矽酸鹽水泥與石灰的質量比為8:2。對於進行翻曬處理的尾礦泥漿，由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，不添加固化劑，直接通過輸送裝置7將含水率為40%的泥漿輸送至攤鋪系統B。⑥對於經過固化處理得到的固化尾礦土 b，採用攤鋪系統B將固化尾礦土 b按每層35cm，每20d鋪設ー層的速率逐層澆注在④中所在尾礦庫區域內的模板k的靠近內壁處；對於未經固化處理的尾礦泥漿，採用攤鋪系統B按每層15cm，每IOd鋪設ー層的速率逐層澆注在所在尾礦庫區域內的模板k內的核心，而後採用挖掘機對其進行翻曬，待其含水率降低到15%後，稱為翻曬尾礦土，採用壓路機進行碾壓，壓實度97%。攤鋪系統B採用皮帶運輸機8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，並循環重複進行直至固化尾礦土 b或翻曬尾礦土堆築高度達到倉格a高度。
⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重複⑤、⑥、⑦中的步驟，按照60°的坡角逐層向上堆築，直至25m，為最終的固化尾礦土堆築高度。在固化處理系統A中泥漿抽取裝置I採用功率為20KW的泵抽裝置；雜物篩除裝置2採用篩孔孔徑4cm的方體結構；固化劑貯料裝置3採用容積為6 X 6 X 6m3的方筒，用以存放固化劑漿液；固化劑輸送裝置4通過泵送裝置將固化劑貯料裝置3中的固化劑漿液輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合併通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而後通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統B，輸送裝置7採用泵送裝置。上述採用的固化劑漿液為普通矽酸鹽水泥和石灰的混合物，其中普通矽酸鹽水泥和石灰的質量比為8:2。實施例三某即將達到設計庫容的銅礦尾礦庫，庫頂面面積60公頃，原尾礦壩壩高30m，尾礦泥漿日排放量為O. 9萬m3，採用本發明提供的方法増加庫容。具體方法如下根據原有尾礦庫c中表面的尾礦泥漿的密度和承載カ大小以及原有尾礦庫c的平面形狀，將尾礦庫分成3個尾礦庫區域，其中2個尾礦庫區域的原有尾礦泥漿e表面密度較小，其承載カ不能滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求，I個尾礦庫區域的原有尾礦泥漿e表面密度較大，承載カ能夠滿足後續攤鋪的密度較大的固化尾礦土的要求，對各尾礦庫區域遞次按下述方法進行後續操作①對於原有尾礦泥漿e表面密度較小的2個尾礦庫區域，先在原有尾礦泥漿e表面鋪設ー層土工布作為隔離層j，而後從本尾礦庫區域採用如圖3所示的泥漿抽取裝置取出部分已沉積的尾礦泥漿，添加8%的普通矽酸鹽水泥和石膏的混合物作為固化劑(普通矽酸鹽水泥和石膏的質量比為9:1 )，攪拌均勻後按照第一層O. 2m,第二層O. 3m,第三層O. 5m，每8d鋪設ー層的速率鋪設在隔離層j表面，形成約Im厚的固化尾礦土層，待其硬化後，作為後續工作面m ;對於原有尾礦泥漿e表面密度較大的I個尾礦庫區域，直接從本尾礦庫區域取出部分原有的尾礦泥漿，添加5% (質量百分數)的普通矽酸鹽水泥和石膏的混合物作為固化劑(普通矽酸鹽水泥和石膏的質量比為9:1)，攪拌均勻後按照第一層O. 2m，第二層O. 4m，每5d鋪設ー層的速率鋪設在隔離層j表面，形成約O. 6m厚的固化尾礦土層，待其硬化後，作為後續工作面m。
如圖3所示，所述的泥漿抽取裝置包括電動機I、轉動軸II和輸送管III，電動機I帶動轉動軸II旋轉，轉動軸II上帶有凸出的螺旋葉片，可帶動適當含水率的尾礦泥漿沿著輸送管III向上提升，並輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，輸送管III兩端有開ロ，用以吸入和輸出尾礦泥漿。在本實施例中電動機I採用功率為IOkW的電動機；轉動軸II採用直徑為80mm的軸，其上的螺旋葉片寬為120mm，轉動軸II及其上的螺旋葉片採用合金鋼製作；輸送管III採用直徑為350mm的鑄鐵管。②在原有尾礦泥漿e中設置塑料排水板作為豎向排水通道g，在工作面m表面設置砂墊層作為水平排水通道f，砂墊層採用尾礦渣製作，在各區域中部設立ー豎直的管徑90mm、高I. 5m的塑料管作為抽水井h，豎向排水通道g與水平排水通道f連通，匯集到抽水井h處並與之連通。③在抽水井h周圍構築4個倉格a，根據尾礦泥漿的日排量和尾礦庫的分區情況， 取姆個倉格a平面是圓心角為90° ,半徑為52m的扇形,倉格a高度為I. 5m,倉格a的構築材料採用固化尾礦土修築。④在各尾礦庫區域四周用固化尾礦土修築ー圈壩作為模板k,模板k高為1.5m。⑤將後續注入的尾礦泥眾η依次注滿倉格a,泥眾擱置2天,使原有含水率約為100%的尾礦泥漿沉積成為含水率約為70%的泥漿後，採用固化處理。由固化處理系統A中的泥漿抽取裝置I將其抽送至泥漿與固化劑混合裝置5，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置5中與固化劑混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土 b，並通過輸送裝置7將固化尾礦土輸送至攤鋪系統B。⑥採用攤鋪系統B將固化尾礦土 b按每層40cm每30d攤鋪ー層的速率逐層澆注在④中所述的模板k內，攤鋪系統B採用皮帶運輸機8。⑦返回步驟⑤，依次將各倉格a的尾礦泥漿按上述方式處理，並循環重複進行直至固化尾礦土 b堆築高度達到倉格a高度。⑧加高倉格a、模板k和抽水井h的高度，重複⑤、⑥、⑦中的步驟，按照70°的坡角逐層向上堆築，直至40m，為最終的固化尾礦土堆築高度。在固化處理系統A中泥漿抽取裝置I採用如圖3所示的泥漿抽取裝置；雜物篩除裝置2採用篩孔孔徑為3cm的球體結構；固化劑貯料裝置3採用容積為15m3的圓筒，用以存放固化劑普通矽酸鹽水泥和石膏的混合物漿液作為固化劑(普通矽酸鹽水泥和石膏的質量比為9:1);固化劑輸送裝置4通過泵送裝置將固化劑貯料裝置3中的固化劑普通矽酸鹽水泥和石膏的混合物漿液輸送至泥漿與固化劑混合裝置5，在泥漿與固化劑混合裝置5中與由泥漿抽取裝置I抽送來的尾礦泥漿混合併通過泥漿與固化劑攪拌與出料裝置6攪拌均勻，形成固化尾礦土 b ;而後通過輸送裝置7將混合泥漿輸送到泥漿攤鋪系統B。輸送裝置7採用氣動傳輸裝置。
權利要求
1.ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在於對原有尾礦庫分成ー個以上的尾礦庫區域，對於每個尾礦庫區域按下述方法進行操作 第一歩，在尾礦庫區域的尾礦泥漿表面鋪設ー層工作面； 第二步，在尾礦庫區域的尾礦泥漿中設置豎向排水通道，並在工作面上表面設置水平排水通道，所述的豎向排水通道與水平排水通道連通，最後匯集在抽水井處，並與抽水井連通；所述的抽水井外接抽水泵； 第三步，在工作面上構築ー個以上倉格，所述倉格的容積能存儲I 3天排放的尾礦泥漿； 第四步，在每個尾礦庫區域的四周修築模板，模板高度與倉格高度相同； 第五歩，將後續注入的尾礦泥漿依次注滿倉格，在倉格中沉積f 3天後通過泥漿抽取裝置將沉積後的適當含水率的尾礦泥漿抽送至泥漿與固化劑混合裝置，分兩種情況處理如下 如果採用固化處理，尾礦泥漿在泥漿與固化劑混合裝置中與固化劑混合併攪拌均勻，形成固化尾礦土，而後通過輸送裝置將固化尾礦土輸送至攤鋪系統，所述的固化劑的添加量為尾礦泥漿質量百分比的3 30% ； 如果不採用固化處理而採用翻曬處理，則不添加固化劑，直接通過輸送裝置將適當含水率的尾礦泥漿輸送至攤鋪系統。
第六步，採用攤鋪系統將固化尾礦土或適當含水率的尾礦泥漿逐層澆注在模板內；對於採用翻曬處理的尾礦泥漿，採用攤鋪系統將尾礦泥漿逐層澆注在模板內後，逐層對其進行翻曬至含水率降低到合適的含水率後，形成翻曬尾礦土，再進行碾壓； 第七步，返回第五步，直至填築的固化尾礦土或翻曬尾礦土的高度達到倉格的高度； 第八步，加高倉格、模板和抽水井的高度，返回第五步，直至達到最終的固化尾礦土或翻曬尾礦土的設計填築高度。
2.根據權利要求I所述的ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在幹第一歩中，在鋪設工作面之前，先在尾礦泥漿的表面鋪設ー層隔離層，然後在隔離層上鋪設工作面。
3.根據權利要求I所述的ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在幹第四步中模板，如果模板是修築在原有尾礦庫四周的，則模板的外壁與工作面的夾角30°、0°，內壁與工作面的夾角90° ;如果模板是修築在尾礦庫區域之間的，則模板與エ作面的夾角90°。
4.根據權利要求I所述的ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在於第一歩中工作面的鋪設エ藝為採用與固化處理系統中的泥漿抽取裝置將尾礦庫內已沉積的部分尾礦泥漿抽出，添加固化劑，攪拌均勻，然後逐層攤鋪在隔離層或者原有尾礦泥漿表面，形成O. 5nTlm厚的固化尾礦土層，待其硬化後，作為工作面。
5.根據權利要求I所述的ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在於抽水井的高度不低於倉格的高度且能夠隨著倉格高度的増加而增高。
6.根據權利要求I所述的ー種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，其特徵在於固化處理系統包括泥漿抽取裝置、雜物篩除裝置、固化劑貯料裝置、固化劑輸送裝置、泥漿與固化劑混合裝置、泥漿與固化劑攪拌與出料裝置和輸送裝置，泥漿抽取裝置抽取倉格內的經過沉積的適當含水率的尾礦泥漿並將其輸送至泥漿與固化劑混合裝置；雜物篩除裝置放置於泥漿抽取裝置的位於倉格內的入ロ處；固化劑貯料裝置用以存放固化劑粉體或漿液；固化劑輸送裝置用於輸送固化劑貯料裝置中的固化劑粉體或漿液至泥漿與固化劑混合 裝置；泥漿與固化劑混合裝置接收泥漿抽取裝置排入的尾礦泥漿和固化劑輸送裝置輸入的固化劑，底部有開ロ連接泥漿與固化劑攪拌與出料裝置；泥漿與固化劑攪拌與出料裝置內設有機械攪動片用於將泥漿與固化劑混合裝置中的尾礦漿與固化劑充分拌合；而後通過輸送裝置將固化尾礦土輸送到泥漿攤鋪系統。
全文摘要
本發明公開了一種增加已達到設計庫容的尾礦庫存儲量的方法，屬於礦山尾礦庫擴容領域。所述的方法中對於尾礦庫中的原有尾礦泥漿，先在其上鋪設一層工作面，而後在其中設置豎向排水通道，在工作面上設置水平排水通道，使原有尾礦泥漿中的水在後續堆築於其上的固化尾礦土或翻曬尾礦土的自重作用下，通過豎向排水通道和水平排水通道排出，實現排水固結，從而轉變為具有足夠強度、能夠自立的土體；對於後續注入的尾礦泥漿，通過固化處理或翻曬處理，使之成為具有足夠強度、能夠自立的尾礦土，而後逐層堆築在工作面上，直到最終的堆築高度。
文檔編號E02D17/18GK102691304SQ20121016025
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者於浩, 劉苗苗, 楊建偉, 程寅, 黃新 申請人:北京航空航天大學