尾矿库是金属和非金属矿山经过矿石分选后排放尾矿或其他工业废渣的场所，它是由谷口筑坝或围场形成的。尾矿库的类型通常包括山谷尾矿库、山地尾矿库、平坦尾矿库和截河尾矿库。
近年来，随着我国矿业的快速发展，我国尾矿库数量迅速增加。我国尾矿库的突出特点是数量多、规模小、安全性低，且大多在下游溃决区有居民或其他设施。目前大部分矿山企业的尾矿采用湿法直排处理，尾矿自然沉淀，脱水效率很低。尾矿库中经常储存大量的澄清水和洪水，导致形成悬在尾矿上方的尾矿库。当坝坡出现浸润线时，容易形成溃坝风险。为了解决尾矿库的安全和环境问题，20世纪60年代，黄金系统开始从环保角度研究尾矿库干堆存技术。目前，尾矿库干式堆存正在大力推广，这在安全和环保方面具有重要意义。目前，安全部门和环保部门都在倡导尾矿库干堆，以提高尾矿库的安全性，减少其对环境的影响。
一、尾矿干堆存紧追技术研究与实践
湿尾矿的主要贮存方式有上游尾矿筑坝、中线尾矿筑坝和下游尾矿筑坝。上游尾矿坝施工方法是子坝中心线不断上移至初坝上游方向，坝体由水力充填和流动矿浆沉积而成；中线尾矿筑坝法是在初始坝轴线上，通过旋流器分级粗尾矿来筑坝冲积尾矿的方法；下游尾矿筑坝法是一种在初始坝的下游方向通过旋流器分级粗尾矿来筑坝的方法。鉴于上游尾矿筑坝法具有筑坝工艺简单、管理方便、运行费用低等突出优点，在国内外得到广泛应用。
受排矿方式的影响，上游尾矿坝往往含有许多细粒夹层，渗透性差，浸润线高，坝体稳定性差。而且尾矿库运行期间蓄水可能造成溃坝和地下水下渗污染，危及下游居民和设施安全，并可能污染地表水。常规尾矿库的尾矿上方形成悬湖(见图1)，当坝坡出现浸润线时，形成溃坝风险；分级后的尾矿容易液化，影响大坝的安全。尾矿坝一旦溃决，就会形成泥石流，具有破坏性。
图1常规尾矿库形成的尾矿库悬湖
综上所述，从分析可以看出，上游尾矿坝是最经济的尾矿储存方式。同时，如果安全管理不到位，上游尾矿坝也是尾矿库最危险的方法。尾矿库的安全主要掌握在尾矿库运营单位手中。大型企业配备尾矿库安全管理机构和专业安全管理人员。尾矿库的安全性相对较高。小企业安全管理机构设置不完善，安全管理人员专业水平参差不齐，为尾矿库安全埋下隐患。
我国尾矿库的数量、库容和坝高世界罕见，特别是在地震区上游法高尾矿坝建设、尾矿坝排水脱水技术和岩溶区尾矿库建设方面。另一方面，必须看到，我国尾矿库安全形势不容乐观，尾矿库安全事故甚至恶性事故时有发生，给人民生命财产造成不可挽回的重大损失。
为了更好地解决尾矿库的安全和环保问题，为干式尾矿库的设计和安全管理提供相关的技术对策，应大力推广干式尾矿库技术。
二。尾矿干堆的类型
干法尾矿堆积是指选矿排出的尾矿浆经大型板框压滤机在搅拌罐中缓冲，再由渣浆泵泵送到压滤机车间的尾矿堆积方式。浓度在80%以上、含水量只有20%左右的尾矿饼经压滤机充分挤压后，由带式输送机或自卸汽车运至干尾矿场分层堆放。
新型干法尾矿储存是指选矿厂尾矿流向深锥浓密机进行浓缩脱水，矿浆浓度由26%-29%提高到62%-65%。然后将浓缩后的底流矿浆泵入陶瓷过滤机过滤脱水，干燥后的尾矿含水率在13%以下。干尾矿由带式输送机或自卸汽车运至尾矿库，装载机摊铺，层层碾压，压实覆土，使植被得以恢复或复垦。
干堆存包括两种，一种是纯干堆存:尾矿脱水→脱水后的尾矿含水率不超过20%→可以用汽车或皮带运输到尾矿库。另一种是膏体排放(高浓度排放):尾矿浓缩→不完全脱水→尾矿浓度在70%以上(类似尾矿送井下充填)。膏体尾矿排放是强制沉降，粗、中、细颗粒一起下沉。这里需要注意的是，浓度在65%以下的尾矿排放到尾矿库进行水力沉淀，有一个自然沉降的过程。在重力作用下，粗颗粒先沉降，细颗粒后沉降，坝前尾矿粗，坝内越细。
目前，我国有332座尾矿库有干尾矿排放。
王石公司红柱石选矿厂的尾矿采用干堆工艺，尾矿的物理特性见表1。
表1尾矿的物理特性
三、尾矿脱水的主要方式
尾矿脱水的主要方式有压滤、真空过滤、多级浓缩和沉淀池。
压滤:尾矿在设计压力下将尾矿砂中的部分水分挤出。常用设备有板框压滤机和箱式压滤机。压滤对粗粒尾矿的处理效果相对较好，压滤后尾矿含水率在20%左右。
True 空过滤:尾矿中的水被true 空的负压吸收。常用的设备有陶瓷过滤器和带式真空过滤器。True 空吸附对细粒尾矿的效果较好，true 空吸附后的尾矿砂含水率在20%左右。
多级浓缩:采用高效浓缩机进行多级浓缩，可将尾矿浓度控制在50%-60%范围内，形成高浓度尾矿膏体。常用的设备有高效浓缩机、高压浓缩机和深锥浓缩机。按尾矿浓缩程度可分为高浓度尾矿浆，排出后形成的自然坡角为2%-3%；屈服应力低的膏体，排出后能形成3%-5%的自然倾斜角；屈服应力高的膏体，排出后可形成4%-7%的自然倾斜角。利用尾矿密度大的特点，储存量可以比传统水力充填法大得多。尾矿浓缩后膏体储存有两个关键因素:尾矿排放后不发生粗细颗粒分级；尾矿浆必须有足够的时间干燥和凝固。膏体储存安全:不会形成尾矿库挂湖；尾矿是不饱和的，难以液化；一旦不稳定，就不会长时间流动。
沉淀池:多个卧式沉淀池串联。根据尾矿的自然沉降规律，对尾矿进行浓缩，将尾矿水澄清后排放。同时，在絮凝剂的帮助下，可以加速尾矿颗粒的沉降。浓缩尾矿的浓度随着干燥时间的延长而增加，干燥时间一般较长，导致沉淀池中有少量浓缩尾矿。
四。干尾矿的排放类型
根据干尾矿的存放顺序，干尾矿的排放类型可分为上游式、中线式、下游式和倒置式。其中上游型、中线型、下游型比倒立式资金成本高，需要增加库区上部的排水设施。由于库内有积水，无法达到干式排尾堆存的效果。因此，上游型、中线型和下游型干式排尾很少使用，仅在个别老库改造中使用。
目前尾矿干式堆放多采用倒排方式，从尾矿库尾部开始，逐渐向下游推进，形成尾矿库尾部高，下游低。倒排的优点:水库没有水，周边和上游的洪水通过截洪沟排向下游；库内无水尾矿不饱和，不液化；一旦不稳定，就不会长距离流动，就不会形成大的泥石流危害。尾矿库事故的最大源头是水。除水后，尾矿库的安全性大大提高，提倡倒干堆。
王石公司红柱石选矿厂尾矿库采用倒尾排放法。为拦截库区上游洪水，在库区上游靠近沟渠末端处修建挡水坝。坝底高程621m，坝顶高程63lm，坝高10m，坝顶宽3 m，坝轴线长24.5m，上游坝坡比为l:0.1，下游坝坡比为1:0.5。大坝上游右侧山体上修建明洞，大坝拦截的洪水排入山体另一侧的沟渠。排水隧洞为圆拱直墙式，断面尺寸为B× H = 2.5m× 2.5m
山体左右两侧设置截水沟，与初坝左右坝肩排水沟相连。截洪沟采用矩形断面，左侧截洪沟断面尺寸为b× h = 1.9m× 2.0m，截洪沟起点高程652 m，终点高程620m，截洪沟长度约1.6km，截洪沟坡率2%。右侧截洪沟断面尺寸为B× H = 1.0m× 1.0m，截洪沟起点高程为640m，终点高程为620m，截洪沟长度约为1.3km，截洪沟坡率为1.54%。
库区排水设施采用排水井-排水隧道-出口排水明渠的排水方式，排水井设置在初坝上游坡脚15m处。设置框架式钢筋混凝土排水井，排水井为6柱框架式排水井。排水井的孔径为3.5m，左静的内径为3.0m，排水井底部设有一个深2m的底坑，以缓冲排水的冲击。排水洞底部平均坡率为3%，为圆拱直墙式，断面尺寸为b× h = 2.5m× 2.5m
王公司红柱石选矿厂尾矿库上游洪水由挡水坝-明口隧洞排水系统排出，尾矿库上游洪水不入库；尾矿库左右两侧的集水通过山体左右两侧的截洪沟向库区下游排放，尾矿库左右两侧汇集的洪水不入库；尾矿库有效空区域内的池洪水有限，池洪水通过初期坝上游的排水井-排水隧洞-排水明渠快速排出库区。尾矿库内没有水，大大提高了尾矿库的安全性，大大减少了对尾矿库周边环境的污染。
五、尾矿干堆技术的优缺点
根据干式尾矿储存技术的特点和传统尾矿直排技术的特点，可以看出干式尾矿储存技术和传统尾矿直排技术的优缺点如表2所示。
表2干式尾矿储存工艺与传统尾矿直接排放工艺的优缺点对比
干式尾矿库的管理和安全措施应重点关注尾矿库的防洪和排水系统。其主要任务是通过干尾矿的排放和碾压、坝体的维护和加固、防洪、抗震、监测和汛期环境保护，保证干尾矿储存的安全运行，防止滑坡和破坏性灾害，减少环境污染。
(1)干尾矿倒置分层堆放并碾压至最终设计标高时，必须保证尾矿顶面从水库尾坡至水库下游(一般坡度为0.5%-1%-1%)，防止水库积水；最终堆积体外坡的平整和碾压是确保坝体安全的重要措施，施工时应严格按照审查备案后的设计进行。
(2)设计尾矿库防洪排水系统时，应将库区周围的洪水拦截并排回库区下游。应设置特殊的防洪和排水结构，以便有效利用尾矿库中的洪水空。
(3)经常检查尾矿库防洪排水构筑物的结构完整性、安全性和可靠性，确保防洪排水构筑物排水畅通。
(4)每年汛期前，初期坝前应预留一定的库容和安全超高，以保证洪水冲刷夹带的泥沙的贮存，防止尾矿流出坝外。同时，应根据坝前尾矿沉积情况及时封堵排水井拱板，确保水库防洪排水系统的安全有效。
(5)库区底部适当范围设置排水层，保证雨季尾矿砂中的水及时排出。
(六)为防止干式贮存尾矿库在使用过程中尾矿粉尘堆积在表面造成环境污染，可采取洒水或喷洒化学固结剂等措施，保持表面湿润和固结。同时，当尾矿堆积到最终设计标高时，应及时分阶段对土壤进行植被覆盖。
(七)最终尾矿堆积坝下游边坡应及时修整，然后覆土种草，保证堆积坝下游边坡不被雨水冲刷，确保堆积坝下游边坡的安全稳定。下游边坡的修整应根据审查备案后的设计文件进行。
(八)禁止干式贮存尾矿库出现干湿混合排放现象。
(九)尾矿库企业应当制定滑坡、溃坝等生产安全事故和泥石流、滑坡、地震等重大险情的应急救援预案，配备必要的应急救援器材和设备，并进行预案演练。
七、干式贮存尾矿病害防治重点
由于尾矿设施是矿山的长期运行设施，维护和管理尾矿库尤为重要。运行中，要求加强尾矿库技术和管理档案的保管，单独设立尾矿库工段，配备专职尾矿库管理人员，制定健全尾矿库管理规章制度。
根据工程地质、水文地质条件、地形条件、尾矿物理力学性质及施工影响等因素，对可能出现的病害，如滑坡、崩塌、沉陷、裂缝、排水系统故障等风险因素进行综合分析研究，制定切实可行的安全技术措施，贯彻安全第一、预防为主的方针。
在尾矿干堆过程中，应采取可靠的安全技术和管理措施，防止人为和自然因素造成的滑坡。当发现有山泥倾泻迹象时，应尽快加以预防和纠正。为防止滑坡的发生和发展，可采取以下治理措施。
1.坝基应根据工程勘察报告和设计要求进行处理，并根据工程、水文地质勘察资料和堆载高度进行边坡稳定性分析和验算。对于土质软弱、稳定性差的边坡，应将原边坡推成阶梯状以增加稳定性。
2.应设置周边截洪沟，防止周边收集的水进入仓库，必要时应采取防渗措施。地下水位高对尾矿库稳定性影响较大时，应根据地质条件设置地下排水设施，降低地下水位，防止地下水浸入尾矿库。
3.根据预测的滑坡推力大小、方向和作用点，可选择重力式抗滑挡墙、抗滑桩等抗滑结构。抗滑挡墙的基础和抗滑桩的桩端应埋在滑动面以下的稳定岩层中。
在碳酸盐岩等岩溶石地区，当出现溶洞、溶蚀裂隙、土洞等现象时，应考虑其对干式尾矿库和尾矿坝稳定性的影响，及时采取必要的预防措施。
在安全运行管理方面，要按照岗位责任制指定专人进行检查和维护，发现下沉、裂缝、塌方等异常现象要及时报告和处理。
尾矿坝堆至后期时，应对坝体进行全面勘察，并进行专项稳定性评价，核实现状和设计最终坝体的稳定性，确定相应的技术措施。
施工中如需对设计进行局部修改，应经原设计单位或更高资质的设计单位同意；涉及尾矿库的位置、分类、坝型、泄洪方式等重大设计方案发生变化时，应当由原设计单位或者具有较高资质的设计单位重新设计，并报原尾矿库建设项目安全设施设计审批部门审批。
八。结论
尾矿库是维持矿山正常生产的必要设施。干式尾矿堆存技术对安全和环境保护具有重要的现实意义，已成为未来尾矿堆存的发展方向。目前干法尾矿储存的资金成本和运行成本较高，压滤机、过滤机等设备的处理能力有限。一般每个处理量在100 t/d左右，大一点的在300 t/d左右，所以小一点的矿山可以实现干法尾矿库，大矿山很难实现干法尾矿库。我们呼吁R&D企业和尾矿脱水设备制造商加快R&D和大型尾矿脱水设备的生产，为大型矿山企业早日实现尾矿干堆提供必要的基础条件。
参考
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