尾矿库干式排放与堆存(尾矿处理装置) 湿法尾矿储存技术:& nbsp& nbsp& nbsp近年来，针对湿法堆存尾矿库，在尾矿库选址、废弃空房堆存尾矿、防渗排水技术、尾矿坝筑坝新方法、尾矿库加固方法、尾矿库封闭设计等方面开展了广泛的研究，取得了一些研究成果。 1.1尾矿库选址(1)选址方法 近年来，数字信息技术发展迅速，体现了高速、大容量、集成化、数字化和个性化的发展趋势。 同时，目前国内外学者利用数字信息技术进行选址，如Arc View、Map GIS等计算机软件[1]，层次分析法(AHP)和地理信息系统(GIS)[2，3]进行尾矿库选址，并建立矿区数字高程模型(DEM)，可对矿区位置、地质图、缓冲区、低洼区等进行叠加分析。，结合体积计算还是模糊的。 利用信息数字化技术进行尾矿库选址必将成为未来发展的主流技术。 (2)利用废弃空房堆放尾矿。 废弃空房包括地下空区、露天矿区、地表塌陷区等。这些空房会危及矿井的安全生产。利用这些空房堆放尾矿，不仅可以消除对矿山的安全隐患，还可以减少矿山尾矿库的建设、管理、灾害治理等费用。 废物空利用的关键技术主要包括尾矿库容积的确定、尾矿库边坡的安全与稳定、采矿空区域的防渗措施、尾矿库运输、泄洪、回水及加水系统的安全与可靠性，以及尾矿库安全排尾位置的确定[5，6] 例如，为了使露天采场成为尾矿库，保证地下矿山的正常开采，需要在对岩体进行岩石力学研究的基础上，对露天采场进行防渗加固措施，采用胶结充填采矿法，并对露天采场地下过渡段进行注浆加固[7] 随着我国环保要求的日益严格，利用废弃空房堆放尾矿将成为一些已经生产的矿山企业的选择重点。 1.2防渗排水技术引发尾矿坝灾害的主要原因有大坝渗流、大坝滑坡和地震，其中大坝渗流引发的事故所占比例最大。 尾矿坝防渗措施包括坝面处理、库底防渗、柔性水平防渗管、径向防渗、电排水、钻孔对接防渗、土工布加固筑坝等。[8]，不同条件下应采用不同类型的防渗设施。 近年来，在尾矿坝防渗加固方法、防渗施工方法、新型防渗材料应用等方面开展了一些研究工作，也将成为今后的重点研究方向。 尾矿坝防渗加固方法有贴坡反滤法、自流排水管、管井法、虹吸排水、纵横结合自流排水、辐射井等。[9] 辐射井重力排水技术包括沉井、水平辐射管、过坝导水管等的设计和施工技术。辐射井的结构由主轴、辐射过滤管、导水管和排水插板组成。该技术具有地层适应性广、浸润线落差大、操作管理方便、工程寿命长等优点[10，11] 孟家冲尾矿坝的生产实践表明，辐射井排水具有控制范围广、排水深度和水量大、自流排水、后期管理方便等优点，保证了尾矿坝不断提升到180 m标高[12] 水平-垂直孔结合重力排水法，能有效地穿透尾矿中的细泥夹层，将各细泥夹层上的积水引入垂直排水孔，富集到水平滤管或其附近，通过水平滤管排出坝体，能有效降低坝体浸润线。适用于尾矿排放无序、尾矿堆积体中薄泥层或透镜体多、阻水明显的尾矿堆积地层[13] 某矿针对尾矿库溢流井井筒壁和巷道壁出现渗漏和涌泥现象，提出了壁后注浆堵漏防渗措施[14]。 尾矿库防渗施工过程中，应注意基底的清理，防渗材料和结构的选择，防渗材料的铺设、连接和覆盖的质量控制[15]。 如二级尾矿库的环保防渗结构应采用单层土工膜复合防渗结构，即一层防渗土工膜加一层与其紧密接触的压实粘土层或土工布膨润土垫(GCL)[16] 基底处理是整个防渗工程的重点和难点。由于复合防渗层的渗漏量很小，因此在尾矿库防渗设施建设中，基底处理和膜下低渗透土层的铺设或人工衬砌非常重要[17] 文献[18]提出了一种分段施工的垂直排水管新技术，将排水管铺设在1/2~2/3尾矿坝高度，可达到最佳效果。 该技术能有效降低坝体渗透面，确保尾矿库的渗透稳定性和结构安全。 新沟尾矿库采用双向槽排水管技术，在初坝、5号坝和8号坝坝顶分别安装双向槽排水管，以满足尾矿库加高扩容的要求[19] 选择合适的防渗材料，改善坝体的渗流条件和密实度，可以有效地控制和预防尾矿库的灾害。 近年来，高密度聚乙烯-HDPE复合土工膜已在尾矿库建设中得到应用[20，21]，但在施工中应注意采用合适的技术[22]。例如，中铝中马沟赤泥库提出了分步骤、分区域铺设防渗膜的思路[23]。 1.3筑坝尾矿库筑坝方式包括上游筑坝、中线筑坝和下游筑坝。近年来，主要研究了大坝设计、新的筑坝方法、筑坝技术和坝基处理方法。 在坝体设计方面，江西德兴铜矿4号尾矿坝采用中线法[24]。通过长期的生产实践，认为各坝应进行相应的设计，尾矿坝的安全技术措施应根据实际生产要求及时进行。 随着阳铜矿水库库容的不断增大，每年都要根据生产情况调整坝体的上升速度。因此，每座坝都应进行相应的设计，及时记录坝数，合理科学地进行筑坝，根据尾矿浓度和细度调整旋流器，维护排水和泄洪系统，控制库内坡度，监测库周地质变化，及时处理异常情况，确保尾矿库安全运行[25] 在新型筑坝方法方面，近年来发展了一种模袋筑坝方法，这是借鉴国外水利、铁路使用的模袋技术而发明的尾矿坝施工技术。 如云南大平掌尾矿库，针对入库尾矿量增加，尾矿粒度减小的情况，开展了以模袋法筑坝技术为主，辐射井排水和土工加固为辅的专项治理工程。 尾矿坝采用袋装法筑坝后，子坝外坡比为1∶4.0，内坡比为1∶2.0，坝顶宽18.0m，底宽42 m，单级坝高4.0 m，外坡平台4.0m。 目前已完成五级袋装砂坝，坝高20 m，累计加高库容127.88万m3。 云南汤丹尾矿库采用模袋法筑坝，辅以加固、排渗等措施。整个水库设计分成五个子坝进行加高。单坝高3.0 m，各模袋坝外坡比为1∶3.5，各级子坝相互重叠，外坡上各平台宽度为4.0 m，第一至第五子坝综合外坡比为1∶4.8。 总库容274万m3，有效库容247万m3。 各级子坝内侧均设有立体排水设施和土工格栅加固措施。 目前尾矿库运行状况良好，坝浸润线埋深控制在坝面10 m以下，能够满足9度地震区的抗震设防要求。 江西金山矿业有限公司阳山尾矿库属于山谷型尾矿库[26]，采用袋形坝扩建方案，用袋形坝填筑尾矿面，以尾矿坝的方式新建4座隔坝，轮流使用。 尾矿库由120 m扩建至140 m后，总坝高为53.8 m，新增库容约483.9万m3。 宜春钽铌矿二号尾矿库采用模袋筑坝法，模袋由高强度透水性土工材料制成。通过向模袋中充填尾矿并自排水，形成固结的充填体，充填体不断交错构筑子坝。这项技术在防洪方面发挥了重要作用[27] 文献[28]根据某铁矿尾矿库尾矿颗粒细，筑坝上升速度快，导致尾矿固结强度低的特点，采用袋筑坝的方法，辅以立体排水系统，可以满足细粒尾矿快速筑坝的要求，满足尾矿库安全运行的要求。 在筑坝技术方面，参考文献[29]论述了目前解决细粒尾矿筑坝问题的基本原则，总结了目前细粒尾矿筑坝的新技术，如采用模袋法筑坝、辐射井排渗、新型盲沟排水技术、坝体铺设加筋材料、采用先进的尾矿坝位移检测技术等。 针对高浓度尾矿筑坝难题，庙岭选矿公司采用坝前稀释法，实现了高浓度矿浆向低浓度矿浆的稀释，提高了矿浆的分散性，实现了正常筑坝。 该方法于2009年7月实施后，实现了选矿厂55% ~ 60%高浓度矿浆的大坝化，运行稳定，取得了良好的效果[30] 文献[31]针对寒冷高原地区冬季放尾问题，提出了尾矿库冬季放尾冻结的计算方法。 在尾矿坝地基处理方面，参考文献[32]提出了振冲置换法，非常适用于环保要求高的寒冷干旱草原地区。 袋法筑坝技术是目前尾矿坝建设中应重视的一项技术。该方法可有效解决尾矿颗粒细、筑坝难的问题，弥补防洪滩长度的不足，加快坝体固结时间，使坝体快速上升，满足生产需求。 该技术的应用不仅在筑坝材料、施工难度、工期、新增库容等方面优于其他扩建方案。而且投资相对较低，安全性较高。特别是在筑坝材料中使用尾矿，不会影响环境和增加库容，施工期不会影响企业的正常生产(包括尾矿排放和选厂回水)，给企业带来明显的经济效益和生态效益。 因此，该方法将在今后的尾矿坝中推广。 1.4尾矿坝加固尾矿坝加固方法包括完善泄洪设施，改善坝体渗流条件和应力条件，增加坝体密实度。具体技术包括灌浆加固、井式、沟式排水、垫壁式排水、土工格栅加固、大坝碾压和振冲置换等。 近年来，过压真空压实技术、端涡土工格栅加固法、塑料排水板排水固结法、地质聚合物加固法、高压喷射灌浆技术等。已经提出来了。 尾矿坝超压真空压实技术是采用独特的防淤堵排水板，结合增压技术对尾矿坝进行加固，可以提高尾矿坝的安全性[33]；端部土工格栅加固法不仅可以提高尾矿坝的稳定性14%~17%，而且可以改变坝体应力场的分布，使其向有利于坝体稳定的方向变化[34]；塑料排水板排水固结法在江西铜业武山铜矿新建尾矿库软基处理中获得成功。与传统处理工艺相比，不仅降低了工程造价，缩短了工期，而且避免了软基处理带来的环境污染[35]；土工聚合物加固法[36]利用其所能承受的拉力，增加稳定力矩，提高软土的抗滑稳定性，其导水作用可加快土层固结和坝基填筑的施工速度。 因此，该方法可以缩短工期，满足环保要求。高压喷射灌浆技术[37]和大坝灌浆粘土浆液加固技术[38]是应用广泛且优质的防渗加固方法，目前已趋于成熟；水平加固技术[39]是指尾矿坝加高扩建过程中，因抛石淤积而使土坝隆起的现象，在堆积坝和砌石坝后方的尾矿区进行水平加固，以利于尾矿的排水固结，效果良好。 1.5封闭式尾矿库封闭式尾矿库包括尾矿坝整治、尾矿排水系统整治、库区覆土生态修复、尾矿坝观测设施完善和定期监测四个要点[40] 如某铁矿在封闭设计中，通过抛石反压和缓坡处理对大坝进行加固，同时增设纵横组合式渗排水体和排水沟，紧急降低水库内洪水位和浸润线[41]；针对尾矿库闭库工程中泄洪系统的处理，参考文献[42]提出了尾矿库闭库后应彻底封堵原有泄洪系统并修建永久性泄洪明渠，将滩面由内向外整治成斜坡，强调尾矿库闭库后零蓄水的原则。 今后，封闭式尾矿库的发展重点仍将是尾矿库的复垦和生态化以及坝体的整体改善，以确保安全和对环境无害，包括新的复垦技术，如生物复垦技术和生态农业复垦技术。 1.6尾矿库模型验证的技术进展。尾矿库的模型主要包括溃坝模拟模型、安全预测模型、溃坝后泥沙流动演变模型等。这些模型为编制工程安全和环境风险应急计划提供了基础，因此它们将在未来不断发展。 在尾矿坝溃坝模拟模型的验证上，清华大学[43]提出了尾矿坝溃坝模型的相似律和试验方法，完成了德兴铜矿5号尾矿库、攀钢万年沟尾矿库、西藏驱龙铜多金属矿甲马沟尾矿库等13个尾矿库的溃坝模型试验，研究了尾矿坝溃坝机理、尾水流对下游的影响程度及对策。文献[44]利用FLO2D泥石流模拟软件模拟湖南某尾矿库溃坝灾害过程，并将模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合，实时反演溃坝灾害过程；根据几个文献的实际溃坝数据:提出了尾矿坝溃坝的数学模型，提出了泥石流对尾矿坝溃坝下游影响的预测方法。最后，利用该数学模型预测了尾矿坝溃坝的出砂量。 在尾矿坝安全预测模型方面，本文提出了一种基于果蝇算法优化的广义回归神经网络的尾矿坝安全预测模型，并利用关联分析法选择尾矿坝安全评价指标。 结果表明，与GRNN模型和BP网络模型相比，果蝇算法优化的GRNN模型具有更高的预测精度和更强的适用性，在尾矿库安全预测中具有较大的实际应用价值。 在此基础上，提出了一种改进的果蝇优化算法(MFOA-GRNN)来优化广义回归神经网络。 在溃坝后砂流演化模型的基础上，利用ABAQUS有限元软件建立了云南兰坪铅锌矿文庄尾矿坝二维流固耦合模型，得到了尾矿坝在正常工况和洪水工况下的应力场、位移场和渗流场，较好地预测了尾矿坝的安全性和稳定性[48]。以辽宁省某尾矿库为例，参考文献[49]采用非牛顿流体模型的Bingham模型，利用ANSYS CFX流体动力学分析软件模拟分析溃坝后泥沙流动的演变过程，重点分析溃坝后流态的变化、速度矢量的变化和最终堆积形式。研究结果将为溃坝应急预案的编制、下游人员安全疏散方案的提出以及溃坝后的灾情评估提供重要依据。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
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