我国矿山机械领域尾矿堆坝的方法和实践

2011年11月16日 14:3 9910次浏览 来源:   分类: 有色装备

  水力冲积法堆的坝叫尾矿堆积坝。子坝的筑坝方法还可以分为人工筑坝、机械筑坝、池田法筑坝等。排放方法有多点排放,即支管分散排放,独管排放等。前者方便筑坝,后者多用于冬季排放和水下排放。有时,为了调整沉积滩坡度,需要考虑不同支管的浓度和粒度,有目的的开启支管。高浓度、细颗粒尾矿筑坝设计缺乏经验,有几个典型工程使用规程的上游法,投产以后出现了筑坝困难的问题。尾矿浓缩、分级、压滤设备的发展,为尾矿膏体排放和“干堆”创造了基础条件,具备了推广的要素之一。由于上游法与干堆法差别较大,干堆设计“不能按上游法规范做”,膏体排放的设计也如此。平面布置、空间利用、库容计算、堆坝方法、材料分布等,许多环节都有别于上游法。当前尾矿膏排和干堆没有设计、施工规范,也缺少系统设计经验,更难找到勘察、试验、实测资料,应鼓励开展这方面工作。


  尾矿库安全运行现状及其改进
  根据金属非金属矿山尾矿库安全技术中心2009年5月《尾矿库安全技术和监管重点》,至2008年底,全国各类尾矿库共?12?655?座,其中已闭库1950座、在建1?853座,四、五等库占95%。坝高60m以下占95%,库容小于100万m3占89%;100~1 000万m3占9%。90%上游式筑坝,90%分布在冶金、有色、黄金及建材等行业。这几组数据表明,尾矿库的安全状况堪忧。三分之一以上的尾矿库未经正规设计,近40%的尾矿库并未取得安全生产许可证,这是必须改善的现实。
  国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、国土资源部、环境保护部,以安监总管〔2011〕62号文《全国尾矿库专项整治行动2010年工作总结和2011年重点工作安排》肯定了治理尾矿库的成绩:“各地区、各单位严格落实尾矿库隐患综合治理责任,强化挂牌督办和督导检查,加大投入,加强政策引导扶持,尾矿库专项整治行动取得了重大进展。截至2010年底,全国危、险、病库数量由2008年底的4910座下降到1477座,下降69.9%;排查出一般隐患53?353项,已整改51620项,整改率96.8%;排查出重大隐患243项,已整改210项,整改率86.4%。河南、山西两省大力推进尾矿库闭库治理工作,共投入闭库治理资金7亿元,列入强制闭库治理计划的1?453座尾矿库已经全部治理验收完毕”。“2010年底,全国已有5?717座尾矿库取得了安全生产许可证,占在用尾矿库总数6640座的86.1%;全国已有454座尾矿库达到了安全标准化最低以上等级”。这个文件也指出:截至2010年底,全国共有尾矿库11946座(其中:在用库6640座,在建库1507座,停用库1710座,已闭库2089座),其中,四、五等小型库占尾矿库总量的94.1%。没有正规设计、没有按设计或规范施工、未批先建、未经许可擅自生产的现象在一定范围内依然存在,尾矿库“小、散、乱、差”的状况尚未得到根本改变。同时,全国尚有16座尾矿库未能确定等别、892座尾矿库未能确定安全度,这些都给安全、环保带来很大压力”。
  尽管有闭库、有停用库,从所谓“危险源”、“污染源”的意义上看,“两源”总量几乎没变化。对环境和社会公众安全的压力基本没有减缓。不妨引用田文旗教授的话,概括当前尾矿库的安全现状:“数量多、规模小,四等库以下占95%以上;普遍采用上游式筑坝;尾矿库安全度低,非正常库近40%;尾矿库下游居民多,下游居民人数100人以上的占53%;尾矿库技术力量薄弱等。”如何缓解尾矿库对环境和社会公众安全的压力,如何防范尾矿库事故带来的损失,是近几年监管部门、使用管理尾矿库的企业、技术专家和公众关心的问题。
  改善和扭转这一局面的办法就是在技术、许可、企业三个层面上把工作做实:提高尾矿库勘察、设计、筑坝操作、运行管理技术水准;坚持严格的正常建设标准;狠抓企业主体责任的落实。这些工作的目的就是保证工程安全,大坝要做到不漫、不溃、不滑、不裂;排洪构筑物要不倾、不倒、不塌、畅通。
  近几年的实践表明,现在各类应急预案,包括尾矿库的预案,都是针对严重事故的,是减少事故损失的,不是为了减少和杜绝事故总量的。我们要讨论的筑坝和排放是为了改善和提高工程安全,从而保障社会和公众安全。
  在尾矿库运行中,企业主体责任的核心是编制“年季度作业计划”,作业计划的核心是筑坝。这是一个可执行文件,是一份筑坝和尾矿排放的细则,是企业自己的图、表、文字,不是设计院的施工图。但你不能违反施工图要求的外坡比、子坝高、平台宽、尾矿排放方式、水位控制、浸润线控制要求等基本参数。
  历史的经验是有实用价值的,1989年到冶金部撤销,每年冶金工业部矿山司和冶金部尾矿坝工程安全技术监督站,汛前都请专家从冶金系统矿山尾矿库中选出几个最差的库,限期治理改善。冶金系统当年至少有300多个尾矿库,那个时期没有溃坝。


  常用尾矿筑坝方法及其展望
  尾矿输送可分为干法和湿法,干法用汽车或皮带,湿法使用泵送,也叫尾矿浆体输送或膏体输送。
  对应输送方法的排放方式是干排、膏体排放(也叫圆锥法)、水力冲积法(也叫水力冲填)。不同的排放方式,对场地的要求不同,对约束或支撑尾矿的坝也不同。由于尾矿性质各异,平面布置、防洪设计、地基处理的要求也有较大差别。
  水力冲积法堆积的称为尾矿堆积坝。尾矿堆积坝(emban kment)是指生产过程中用尾矿充填堆筑而成的坝。常用的方法有3种:
  上游式尾矿筑坝法(upstream emban kment method)在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝上游方向推移。
  中线式尾矿筑坝法(centerline emban kment method)在初期坝轴线处采用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。其特点是坝顶的轴线始终不变。
  下游式尾矿筑坝法(downstream emban kment method)在初期坝下游方向用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。其特点是子坝坝顶轴线逐级向初期坝下游方向推移。
  子坝的筑坝方法可以分为人工筑坝、机械筑坝、池田法筑坝等。

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