1、概况
陕西铅硐山矿业有限公司木桐沟尾矿库93年由西安有色冶金设计研究院设计，97年投入使用，尾矿库采用两坝方案：上游法充填筑坝方式。初期坝为土石混合坝，距沟口320米，在初期坝上游约530米处设置拦洪坝。设计库容260万立方。服务年限17年，堆积标高1230米，总坝高85米。
截止07年底，尾矿坝已堆积到坝顶标高1215米，坝长168米，上下游堆积坝间长度约200米，采用初期坝上游和拦洪坝下游轮换的排矿方式，由于沉积滩受上、下游双向堆积影响，实测干滩长度约为50～70米。
虽然两坝方式的尾矿库现状未发现异常，管理状况良好，但分析发现以下问题已严重影响到两坝方式尾矿库的继续使用和安全加高。一是尾矿库内工艺条件恶化;二是上游不透水坝不利于稳定;三是尾矿库存在地震液化的危险。
2008年木桶沟尾矿库实施了度汛措施方案，向上游延伸了排洪系统，调整了放矿了方式，改善了干滩长度、澄清距离等安全运行条件。随着堆积坝的不断加高，基本达到了原设计的高度和容量。解决好现有尾矿库的安全运行管理和解决矿山持续生产的尾矿堆放问题，是企业面临的头等大事。经多方案分析论证，提出了尾矿干堆加固方案，既对原尾矿堆积坝起到加固作用，又解决了库容问题。
2、扩容方案的选择
在矿山周围可供选择的尾矿坝址有木桶沟、扇坛沟和张坡沟。扇坛沟库容难以满足设计要求，不予考虑。木桐沟库址有如下特点： 1)主沟纵坡降较小(J=10.1%)，有效库容大，不但初期坝低，而且为后期发展留有较大余地;2)距选厂较近，尾矿浆自始自终自流输送;3)不足之处，汇水面积较大(F=6.9KM2)，排洪设施投资高。张坡沟库容较大，存在问题是下游为耕地，有近30户住户。
结合木桐沟尾矿库的运行现状、地形特点及矿山服务年限的要求及张坡沟库址，拟提出三个可行性方案，现比较如下：
通过分析比较，尾矿干堆加固筑坝法在解决库容的前提下能有效增强堆积坝体的整体稳定性，提高尾矿库的安全度，减少了尾矿库占地面积和环境污染，虽然在后期运行中费用偏高，在尾矿库安全要求越来越严的情况下，推广应用新技术、新工艺是发展趋势。
3 尾矿干堆加固技术的可靠性分析
3.1滤水坝稳定性分析
滤水坝采用碾压堆石坝型，上游坡比1:1.6，下游平均坡比为1:1.87，经分析计算，滤水坝下游坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.20，木桶沟尾矿库新增滤水坝考虑地震荷载后坝体抗滑最小安全系数为1.226，满足规范要求。
3.2 加固后坝体的渗流及稳定性分析
3.2.1 尾矿坝体渗流分析: 木桶沟现有尾矿堆积坝体内设置了8层水平排渗系统，坝体内浸润线埋深控制在7.0米以下，目前排渗系统良好。木桶沟尾矿库实施加固后，全部采用压滤后的干尾矿进行压坡堆填，其含水率较低，浸润线埋深逐年加深。，堆积坝最终标高1230.0米至排水井直线距离为850米，干滩长度较长，除用于调洪库容外，最高库水位低于最终坝顶5.0米，最小滩长300米，其运行工况条件优越，安全性好。
3.2.2 尾矿坝整体稳定分析：
通过以上计算，坝体边坡稳定满足抗滑稳定要求。
4、尾矿干堆加固方案
在不改变原设计坝高即最终堆积坝顶高度不超过1230.0米前提下，通过改变现有尾矿筑坝方式，即由上游式尾矿筑坝法调整为尾矿干式堆筑法。在现初期坝下游设滤水坝，滤水坝以上用脱水后的干尾矿逐层碾压堆积最终坝高，设计有效库容268万立方，服务年限11年。
4.1. 滤水坝及库内排渗设施。
在现尾矿库初期坝下游180处新建一滤水坝，坝高经比较确定为30米，坝轴线长118米，筑坝方量11万立方，为碾压堆石坝。为了不破坏周边生态环境，筑坝材料选用矿山渣场的废石。该废渣强度高、级配好，是理想的筑坝材料。
为了确保库内渗水外排，主要排渗设施有：一是库内底部排渗管外延至滤水坝以外，管径0.6米，采用整体式园涵;二是滤水坝与初期坝间库底设排渗褥垫，采用砂砾料内埋排渗盲管形式，排渗褥垫宽1.0米，厚1.0米，内部埋Ø150PE排渗盲管3根;三是滤水坝与现有堆积坝外坡间压坡体内每10米布置一层Ø150软式透水管排渗管网，水平间距8.0米，伸入压坡体内30米;四是现堆积坝马道排水沟内水平布置Ø150软式排水管，将渗水沿截水沟排出坝外。
4.2.排洪系统
将现有排洪隧洞向下游延伸至滤水坝以外，延伸长度230米，隧洞净断面直径3米，根据围岩情况采用钢筋砼整体支护。
4.3.尾矿脱水
我矿采用浓缩+过滤的脱水方法，工艺如图所示;
选厂尾矿经渣浆泵扬送至旋流器，分级后的细粒尾矿自流进尾矿库内，粗颗粒尾矿进入Φ22米高效浓密池内浓缩，后自流进入陶瓷过滤机脱水。
设备使用情况及注意事项
4.3.1 我公司采用NT—22周边传动浓缩机，前期因操作不当，经常发生停机后无法正常起动。经分析总结为：池内放浆按照先适当放水后放浆原则，停机前先行提起主耙，放出中心部分料浆，这样，停机后能正常起动。
4.3.2 尾矿脱水选用四台(三开一备)60平米陶瓷过滤机(工艺资料：尾矿量35万吨/年，尾矿比重2.78，脱水前矿浆浓度21.78%，堆积干容重1.45t/m3,尾矿粒度-200目长82.07%)脱水效果与进浆浓度及粒度有直接关系，进浓浓度控制在50%以上时，脱水后尾矿含水率在13.1%以内，满足堆坝要求。
4.3.3 陶瓷片用硝酸清洗，在配酸过程中产生大量酸雾，污染车间环境，建议将配酸罐，密闭起来或放置于厂房外。
4.4 干尾矿输送
干尾矿采用皮带输送，全长850米。
4.5 碾压筑坝：
在对现有坝坡进行加固实施前，应对现有坝坡多年来已经复垦种植的植被进行彻底的清除，然后分区域采用干尾砂堆填筑坝(见下图)。
4.5.1一阶段尾砂堆填：新增滤水坝建成后，为便于滤水坝与现有尾矿坝间汇流面积的雨水排泄，从原初期坝顶开始向滤水坝方向自上游堆积脱水后的尾砂，始终保持尾砂面坡向下游，坡度控制在1.0%。尾矿堆填采用推土机自下向上逐层摊铺、碾压，在现有堆积坝顶1228.0米下游坝面形成一平均约200米碾压堆填体。堆填体平均外坡比1:3.5，每10米预留一级马道，马道宽5.0米，马道间坝体外坡比1:3.
3.5.2 二阶段尾砂堆填： 自一阶段尾矿坝已堆填的外边缘开始采用推土机逐层摊铺、碾压至设计堆填坝顶标高1230.0米，尾砂摊铺碾压长度300米，考虑库内防洪，自300米以后库内堆填坡度按1:3控制，堆填至现有滩面。尾矿碾压时的含水量控制在最优含水量的+3%和-2%之间。不符合要求应晾干或洒水。压实度为0.93.
5、结论：
尾矿干堆加固技术在我矿的应用，不但有效解决了库容问题，同时对原堆积坝起到加固作用，提高了堆积坝的整体稳定性，有利于环境保护和水资源利用，在同类型矿山具有推广应用价值。
声明：
“尾矿干堆加固技术 在铅硐山矿扩容改造中的应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：陕西铅硐山矿业有限公司
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2024年08月13日 ~ 15日 
