废石与尾矿混合中线法筑坝技术的应用

常 金 吴小刚

(1.云南华联锌铟股份有限公司; 2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司； 3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

废石与尾矿混合中线法筑坝技术的应用

常 金1吴小刚2,3,4

(1.云南华联锌铟股份有限公司; 2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司； 3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

在分析了铜街大沟尾矿库上游法筑坝的基础上，用废石与尾矿混合中线筑坝技术加高坝体，使临近末期的老尾矿库容积得到大幅度提升，提高了中线法筑坝的技术水平。

中线法筑坝 尾矿 废石 扩容

目前，我国众多尾矿库已到了服务年限的中后期。为保证矿山生产可持续发展,矿山企业普遍采用老尾矿库加高扩容的的方法，以避免新建尾矿库投资多、征地难、环境影响大、建设周期长等问题。我国尾矿库普遍采用上游法筑坝，由于尾矿库坝体普遍含有软弱夹层，结构强度低，继续采用上游法加高坝体，存在坝体不稳定隐患，影响扩容规模[1]。

本文以云南华联锌铟股份有限公司(以下简称公司)铜街大沟尾矿库为例，将现有上游法筑坝的尾矿库采用废石与尾矿混合中线筑坝技术进行扩容改造，实现尾矿库大幅加高和扩容，同时保证坝体安全稳定，为类似尾矿库扩容改造提供了借鉴。

1 尾矿库概况

铜街大沟尾矿库是兴发选厂和铜街选厂的配套设施，位于都龙镇东侧的铜街大沟内。原设计初期坝顶标高1 015 m，后期坝用上游法尾矿堆筑，坝坡比为1∶4.0，尾矿最终堆筑标高1 080 m，有效库容98万m3，为山谷型尾矿库。2007年底建成投入使用，每年排入尾矿量36万m3，尾矿库运行2 a后，已排尾矿近80万m3。为实施“关小上大”战略，公司新建8 000 t/d选矿厂，该选厂投入使用后，预计 20 a 生产服务期内排出细粒尾矿与剩余粗粒尾矿总量3 916万t，按照尾矿堆积干密度1.35 t/m3计算，所需尾矿库有效库容为2 901万m3，铜街大沟尾矿库原设计库容无法满足排尾要求。与新建尾矿库相比，对原尾矿库加高扩容相对经济合理，且铜街大沟尾矿库下游为矿山排土场，尾矿库扩容潜能较大，安全稳定性较高。

2 尾矿中线法筑坝

2.1 尾矿中线法筑坝特点

中线法筑坝是将坝轴线固定，以坝轴线为准垂直向上堆筑，采用尾矿分级设备，将尾矿浆分级为粗粒级沉砂和细粒级溢流尾矿，分别堆筑，尾矿堆积体和溢流尾矿沉积体构成了组合坝体，见图1所示。

图1 尾矿中线法筑坝示意

尾矿中线法筑坝优点：经分级的粗粒级沉砂形成的尾矿堆积体不含有矿泥夹层，堆积坝体渗透性强，坝体浸润线低，与上游法筑坝方式相比，筑高坝较为安全、稳定，尾矿库有效库容大，服务年限长。缺点：受到粗粒尾矿量、尾矿物理力学性质等指标限制[2]，水力旋流器分级沉砂量、尾矿粒径及渗透性关系着筑坝成败，随着坝体升高，尾矿输送管道不断抬升，尾矿排放管理难度大，在南方多雨地区,坝外坡尾矿冲刷严重。

2.2 废石与尾矿混合中线法筑坝设计

中线法尾矿筑坝工艺对尾矿物理力学性质、分级粗砂量要求较高，后期管理难度大。根据铜街大沟尾矿库实际地形情况，利用水力旋流器分级沉砂量(粗尾矿)远不能满足中线法尾矿筑坝要求，利用废石与尾矿混合中线法筑坝技术对该尾矿库加高扩容，可达到坝体安全以及尾矿库扩容改造的效果。

废石与尾矿混合中线法筑坝技术，一方面充分利用了矿山的废石资源，解决旋流器分级粗砂量不足的问题，另一方面改善了坝体的渗透性，提高了坝体的安全性。铜街大沟尾矿库扩容方案拟在原有尾矿库下游利用采矿废石分期堆筑坝体，一期坝体废石坝直接覆盖在原上游法尾矿坝堆积坝体上，废石坝体堆筑完成后，内侧排放尾矿，形成后期尾矿坝坝体的基础；二期筑坝内侧坝体的废石直接覆盖尾矿，形成废石与尾矿相结合的坝体结构，详见图2。

图2 废石与尾矿混合中线法筑坝扩容示意

废石与尾矿混合中线法筑坝，下游坝体采用废石堆筑，为透水型坝，上游边坡采用400 mm干砌块石护坡，用500 g/m2无纺土工布作反滤层，土工布的有效孔径为0.104～0.11 mm，其上铺设300 mm厚砂砾层(粒径d=0.5～2 mm)，其下铺设300 mm厚卵砾石(粒径d=2～20 mm)层。为了提高尾矿坝排水效果，降低坝体浸润线，增强坝体稳定性，尾矿坝底铺设一排渗垫层。排渗垫层从下到上依次为：1 000 mm厚卵砾石(粒径d=2～20 mm)排渗层、500 g/m2无纺土工布过滤层、300 mm厚砂砾石(粒径d=0.5～2 mm)保护层。

根据尾矿堆积上升速度，综合考虑各期筑坝工程量，铜街大沟废石与尾矿混合中线法筑坝分4期堆筑，工程分期计划见表1，工程量表2。

2.3 扩容效果分析

设计铜街大沟尾矿库废石与尾矿混合中线法筑坝堆积标高为1 140 m，对应的尾矿坝最大坝高为160 m，总库容3 548万m3，有效库容2 909万m3，能够满足 8 000 t/d 选矿厂20 a生产服务期内排放的全部细粒尾矿和剩余粗粒尾矿。目前废石与尾矿混合中线法加高扩容一期工程已完工，尾矿澄清水面积、澄清水距离和汛期调洪库容得到明显提高，坝体浸润线位置下降，达到了预期效果。

表1 尾矿坝分期筑坝计划

表2 尾矿坝分期筑坝工程量

3 应用前景分析

废石与尾矿混合中线法筑坝适用于废石量较大、尾矿粒径较细的矿山尾矿库加高扩容，该技术对尾矿的各项指标要求相对较低、能有效降低坝体浸润线，提高坝体稳定性。采用废石与尾矿混合中线法筑坝时，可根据矿山废石量对中线法筑坝的坝轴线位置及分期筑坝工程量进行优化设计，进一步提高中线法筑坝的技术水平。铜街大沟尾矿库采用废石与尾矿混合中线法的筑坝实践，为国内矿山尾矿库加高扩容改造提供了很好的借鉴。

[1] 王柏纯，郑争广.中线法筑坝加高改造技术[J].中国矿业,1994(4)：39-42.

[2] 郭天勇 段蔚平.中线法尾矿筑坝应用问题研究[J].现代矿业,2014(12)：43-45.

2015-07-01)

常 金 (1981—),男，工程师，663701 云南省文山州马关县都龙镇。