尾矿库的布置 第一节 尾矿库布置型式 尾矿库布置是尾矿库选址过程的组成部分。因为,任一特定尾矿库场地的适用性都必须在充分论证它对特定布置方案的适应性情况下才能确认下来。从某种程度上讲,尾矿布置方案有无限多种,但它必须与各种地形背景相适应,而且与所用坝类型无关,适合于特定尾矿、废水性质及库区特定条件的任意坝类型和升高方法都可以采用。 一、环型 有没有天然凹地的平坦地区,最知合采用环型尾矿库,图1示出环型尾矿库的示意图。这种布置方案,相对于其库容量而言,其所用筑材料量较大。由于尾矿库全封闭,所以消除了来自外部的地表径流量,因此便于采用任意类型垫层。 正如图1所示,这种尾矿库可以分块并依序构筑和排放,因为渗流量与发生渗流面积成正比,故可以显著地降低渗流量,可以同时进行土地恢复,延迟建设费用,缺点是需要大量筑坝材料,按图1所示的情况,大约比单一尾矿库所需量多50%。 二、跨谷型 顾名思义,跨谷型尾矿库是由尾矿坝过谷地两侧拦截成尾矿库,布置型式近乎同于普通蓄水坝,如图2所示,其可分单一尾矿库(图2a)和多级尾矿库(图2b),因适用性广泛而为世界所普遍接受。跨谷型尾矿库尽可能靠近流域上游布置,以减少洪水流入量。在采用多级型尾矿库时,最上级尾矿库因容积小而负担洪水压力大,需要精心控制地表水。通常采用山坡引水沟汇集正常条件下径流量,但因谷地坡度较陡可以环库布设大型截洪沟,最好采用蓄积、溢洪或在库上游用控水坝分隔方法处理洪水径流。
图1 环型尾矿库a—单一尾矿库;b—分块尾矿库 图2 跨谷型尾矿库a— 单一型;b—多级型 [next] 三、山坡型 图3示出山坡型尾矿库布置,库区三面采用尾矿坝封隔,因此,所需筑坝材料量一般比跨谷型布置多。在适于跨谷型布置但不切割排泄水系的场合,例如山前冲积平原上,或者在切割排泄水系会使汇水面积过大的场合,可以采用山坡型尾矿库。最适宜的山坡坡度是小于10%,坡度较陡时,筑坝材料量相对于贮积尾矿量增加过大,并且,如果采用多级坝,上级坝体积占下级库容的很大比例。图3 山坡型尾矿库a—单一型;b—多级型 四、谷底型 谷底型尾矿库兼顾跨谷型布置与山破型布置的特点,如图4所示,非常适用于跨谷型布置汇水面积太大,山坡型布置坡度太陡的场合。因为是两面筑坝,故所需筑坝材料量亦介于跨谷型和山坡型布置之间。谷底型尾矿库往往采用多级型式(图4b),随着谷底升高,一个压一个地“叠堆”尾矿库,最终达到较大的总库容。 因为谷底型尾矿库多位于较窄的山谷地,往往需要越过原河槽布置,因此,必须绕库设置引水渠道,以输导最高洪峰流量。如果没有足够的空间布置渠道,则需以很高的代价在山谷坡面岩石中工挖较大宽度的渠道。当然,开挖的石料可用作初期坝才料。此外,为防止在预计洪水条件下外坝面发生高速渗流,需要在坝体逐渐升高过程中连续地抛石维护坝下游面,这样,谷底型布置可能不适用于中心线或下游升高方法。 图4 谷底型尾矿库a—单一型;b—多级型 [next] 第二节 材料有效利用系数的概念 在尾矿库库址、布置方案和坝型已确定的条件下,须实现坝高和库表面积组合的最优化,以便以最少的填筑材料量达到所需求的贮积量。为了定量表达,Coates和Yu首先提出材料有效利用系数的概念,材料有效利用系数定义为尾矿库贮积尾矿量与相应的所需填筑材料量之比。因为填筑材料量直接关系到尾矿库成本,而材料有效利用系数则能够提供尾矿库成本的间接指示,不仅在给定贮积尾矿量的坝高和库面积优化方面,而且在不同库容的不同尾矿库相对成本对比方面也都很有用。但用于后者须注意,材料利用系数是以有效的尾矿贮积量而不是总容量定义的,没有考虑为蓄积洪水径流量所需要的坝高。 下面以图5为例说明填筑材料有效利用系数概念的应用。图5a表示出平均坡度5%地面上设计的山坡型尾矿库。因场地边界限制,尾矿库宽度定为600m,而尾矿库长和坝高为变量,就是说,设计变成最有效坝高和尾矿库长度的选择问题。图5 假设的山坡尾矿库材料有效利用系数的变化a—尾矿库和尾矿坝的形成;b—填筑材料有效利用系数——坝高的变化 从图5b可以看出,材料有效利用系数随着坝高和库长增大而增大,且在坝高16m、相应库长约360m达到最大。这样最优尺寸的一个尾矿库不一定能满足矿产出率排放需要,而一系列最优尺寸的多级山坡尾矿库应是极有效的。因为单一尾矿坝再加高将产生回报递降。[next] 图6说明边长为L的正方形环型布置填筑材料有效性的变化,坝体几何参数同图5a。假设选厂日处理量为2000t,尾矿原位干密度为1440kg/m3,尾矿库寿命为15a,产生尾矿总量约6.7×106m3。设计问题是为达到指定的尾矿贮积量选择尾矿坝高度和尾矿库面积。显然,通过低坝大库或高坝小库都可以实现。 图6之曲线①表示只考虑筑坝材料情况下的变化,显而易见,低坝大库可以最小的填筑材料量达到指定的尾矿贮积量。图6之典线②表示库底另采用1m厚压密粘土垫层情况下的变化。曲线①和②的对比表明,曲线②的总填筑材料量因增设粘土垫层而显著增加,而且,垫层粘土量因库底面积而变化。在此例中,坝高约9m,尾矿库宽约900 m,可以达到要求的尾矿贮积量,而所需总填料量最少。这个例子足以说明,尾矿库最优化布置除了考虑筑坝材料量,还须考虑土地恢复和渗漏控制工程的土方量。 图6 填料量—坝高变化典线1—筑坝材料;2—筑坝和垫层材料 尽管上述例子很简单,但其原理可应用于比较复杂的库区地形和任意布置型式。尾矿库布置型式选择是一个试验过程,工程经验自然重要,但是,填筑材料有效利用系数的概念必将有助于尾矿库布置优化。我的煤炭网>新闻>综合信息>选矿知识>尾矿库选址(尾矿库基本知识)
尾矿库选址(尾矿库基本知识)
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