端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法
2023-05-28 16:16:56 1
專利名稱：端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法
技術領域：
本發明屬於礦山開採技術領域，具體地說，特別涉及一種端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法。
背景技術：
目前，我國的礦山企業幾乎都存在著尾礦堆積高壩的難題。對於顆粒較大的尾礦， 礦山企業採用的堆積壩方法通常為
(1)根據總尾礦量選擇尾礦壩址後，確定尾礦壩體的總體高度和初期壩的規模；
(2)初期壩建成後，在初期壩與尾水庫之間採用分散放礦法衝填尾礦，形成尾礦堆積壩與幹灘面；
(3)在尾礦堆積壩上建子壩，再在子壩和幹灘面上通過放礦管進行壩前放礦，形成尾礦堆積壩；
(4)根據尾礦壩的穩定性計算結果，逐層往上鋪設，重複步驟(3)，直至達到尾礦壩體的總體高度。以上堆積壩方法的不足在於
(1)穩定性較差，容易發生垮壩，並且限制了尾礦壩體的高度；
(2)必須專門鋪設壩體排滲系統，工程量大，施工周期長，同時施工方案複雜，成本較尚。
中國專利ZL 200610075635. 3於2006年9月6日公開了一種細粒尾礦溼式堆積中的加筋梯田法，具體為
(1)選擇尾礦壩址後，確定尾礦壩體的總體高度和初期壩的規模；
(2)初期壩建成後，在初期壩與尾水庫之間採用分散放礦法衝填細粒尾礦，形成尾礦堆積壩；
(3)當尾礦堆積壩的壩體穩定性低於規範要求時，在尾礦堆積壩內的幹灘面上鋪設一層土工材料；
(4)在土工材料的上表面堆築若干排攔擋小壩，沿初期壩至尾水庫的方向，攔擋小壩的高度逐漸降低，形成梯田式結構；
(5)沿初期壩至尾水庫的方向，採用分散放礦法利用放礦管向梯田內衝填細粒尾礦， 細粒尾礦中的粗粒在梯田內沉積、細粒隨水一起溢過攔擋小壩排向相鄰的梯田後排向尾水庫，逐級衝填滿梯田，形成幹灘面；
(6)重複步驟3-5直至達到尾礦壩體的總體高度。加筋梯田法將土工材料(格柵)有機地應用到礦山企業細粒尾礦溼式堆積過程中， 形成加筋土，改善了尾礦的力學性能，增強了細粒尾礦堆積壩的穩定性，但是工序複雜，成本高，只適用於細粒尾礦，對於一般顆粒的尾礦，受工藝、成本等因素制約，不會採用該方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，以保證尾礦堆積壩的穩定性。本發明的技術方案如下
一種端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，其特徵在於按以下步驟進行
(1)在子壩和幹灘面上鋪設一層土工格柵；
(2)在土工格柵沿長度方向的兩個端部放置空心管，該空心管的管壁上均勻分布有徑向小孔，然後將土工格柵的兩個端部捲起，並包裹對應的空心管，形成捲軸狀，再用鐵絲將捲軸部分的筋帶逐一扣牢固；
(3)利用放礦管進行壩前放礦，形成尾礦堆積壩；
(4)根據尾礦壩的穩定性計算結果，重複(1)- (3)的步驟，逐層往上鋪設，直至達到尾礦壩體的總體高度。採用以上技術方案，在子壩和幹灘面的一定範圍內鋪設好端部捲軸式土工格柵後，在其上面排放尾礦，形成端部捲軸式土工格柵加固結構體。這樣單位寬度下，本發明中土工格柵的加固作用力由表面接觸摩擦力和捲軸阻力兩部分組成，而背景技術中加筋梯田法中土工格柵的加固作用力只有表面接觸摩擦力。因此，端部捲軸式土工格柵的加固作用力比傳統的土工格柵加固力要大，在將土工格柵的材料強度發揮到極限的同時，能有效地防止土工格柵拉出。由此可見，本發明有效增強了尾礦壩體的穩定性，提高了尾礦壩體的高度。空心管的管壁上分布有若干徑向小孔，該小孔具有引流的作用，能夠使壩體內的地下水通過小孔流入空心管內，再經空心管匯集，通過縱向管排出壩體外，這樣不必再專門鋪設排滲系統，在有效改善尾礦壩地下滲流場的同時，簡化了施工方案，大大降低了成本。所述空心管為混凝土預製空心圓柱體，這樣強度可靠、使用壽命長。所述空心管為排滲塑料管材，取材方便、成本較低。本發明的有益效果是
1)本發明借鑑土工材料的加筋土原理，採用端部捲軸式土工格柵進行尾礦堆積壩的加固，增大了加固作用力，比傳統土工格柵的加固力增強了
Δ F=2RS
R為尾礦側向拉拔單位面積的阻擋力；S為端部柱體的縱斷面積，為 S= IrB
式中，r為柱體的半徑；i 為柱體的軸向長度，取1.0m。這樣能有效防止土工格柵拉出， 增強了尾礦壩體的穩定性，有效解決了礦山企業面臨的尾礦堆積高壩的難題；
2)改善了尾礦壩地下滲流場，節約了工程量和施工周期，從而簡化了施工方案，大大降低了成本；
3)更適合於大中型尾礦庫，以及地震區域或者其它惡劣條件。
圖1為本發明加固尾礦築壩的斷面示意圖。圖2為本發明中捲軸式土工格柵的結構示意圖。
圖3為本發明的加固原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
如圖1、圖2所示，端部捲軸式土工格柵加固較大顆粒堆積壩的方法為 (1)在子壩4和幹灘面6形成後，在子壩4和幹灘面6的一定範圍鋪設一層土工格柵1 ；
(2)在土工格柵1沿長度方向的兩個端部放置空心管2，該空心管2為混凝土預製空心圓柱體或排滲塑料管材，空心管2的管壁上均勻分布有若干徑向小孔，然後將土工格柵1的兩個端部捲起，並包裹對應的空心管2，形成捲軸狀，再用鐵絲將捲軸部分的筋帶逐一扣牢固；
(3)利用放礦管5進行壩前放礦，形成尾礦堆積壩；
(4)根據尾礦壩的穩定性計算結果，重複(1)-(3)的步驟，逐層往上鋪設，直至達到尾礦壩體的總體高度。圖1中，3為初期壩，7為尾水庫，建造初期壩3及子壩4的方法與傳統技術相同， 在此不做贅述。土工格柵1由縱橫交錯的筋帶組成，在此也不做贅述。在端部捲軸式土工格柵上面排放尾礦，形成端部捲軸式土工格柵加固結構體。見圖3，端部捲軸式土工格柵位於潛在滑面8內的為被動段，其餘為主動段(子壩和幹灘面上鋪設土工格柵的範圍根據潛在滑面8確定)，這樣單位寬度下，端部捲軸式土工格柵的加固作用力由表面接觸摩擦力和捲軸阻力兩部分組成，即
主動段 =4^ +涊(1)
被動段 = ^ +孤(2)
式中，7；、Tii分別為主動段與被動段的最大加固力；Lai、分別為主動段與被動段
的長度；μ為格柵與土體接觸面的摩擦係數；、^分別為作用在主動段與被動段的土
體重量；i 為尾礦側向拉拔單位面積的阻擋力；S為端部柱體的縱斷面積，為 S= IrB(3)
式中，r為柱體的半徑；5為柱體的軸向長度，取1.0m。而傳統土工格柵加固作用力的計算公式為 Z^ ~ (4 )
比較式(1)和(4)可以看出，式(1)比式(4)多了一項捲軸阻力。因此，端部捲軸式土工格柵不僅加固作用力比傳統的格柵加固要大，而且能有效地防止格柵拉出，同時，能將格柵的材料強度發揮到極限。
權利要求
1.一種端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，其特徵在於按以下步驟進行(1)在子壩和幹灘面上鋪設一層土工格柵；(2)在土工格柵沿長度方向的兩個端部放置空心管，該空心管的管壁上均勻分布有徑向小孔，然後將土工格柵的兩個端部捲起，並包裹對應的空心管，形成捲軸狀，再用鐵絲將捲軸部分的筋帶逐一扣牢固；(3)利用放礦管進行壩前放礦，形成尾礦堆積壩；(4)根據尾礦壩的穩定性計算結果，重複(1)-(3)的步驟，逐層往上鋪設，直至達到尾礦壩體的總體高度。
2.根據權利要求1所述的端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，其特徵在於 所述空心管為混凝土預製空心圓柱體。
3.根據權利要求1所述的端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，其特徵在於 所述空心管為排滲塑料管材。
全文摘要
本發明公開了一種端部捲軸式土工格柵加固尾礦堆積壩的方法，步驟為(1)在子壩和幹灘面上鋪設一層土工格柵；(2)在土工格柵的兩個端部放置空心管，然後將土工格柵的兩個端部捲起，並包裹對應的空心管，形成捲軸狀，再用鐵絲將捲軸部分的筋帶逐一扣牢固；(3)進行壩前放礦，形成尾礦堆積壩；(4)重複(1)-(3)的步驟，逐層往上鋪設，直至達到尾礦壩體的總體高度。本發明增大了加固作用力，能有效防止土工格柵拉出，增強了尾礦壩體的穩定性，改善了尾礦壩地下滲流場，有效解決了礦山企業面臨的尾礦堆積高壩的難題，在簡化施工方案的同時，大大降低了成本，更適合於大中型尾礦庫，以及地震區域或者其它惡劣條件。
文檔編號E02D17/18GK102261076SQ201110123518
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者萬玲, 劉海茹, 尹光志, 王倩, 陳宇龍, 魏作安 申請人:重慶大學