堆浸场地平整坡度的探讨*

刘　宁　罗敏杰

(中国瑞林工程技术有限公司)



堆浸场地平整坡度的探讨*

刘宁罗敏杰

(中国瑞林工程技术有限公司)

摘要针对堆浸场设计和建设中场地平整坡度争议的问题，根据堆浸场基础沉降后形成的稳定基础面不形成倒坡为原则，计算堆浸场地平整最小坡度，并提出了堆浸场地平整最小坡度的影响因素。

关键词堆浸场场地平整坡度

近年来，有色金属产业发展迅猛，随着湿法冶炼技术水平的不断提高，堆浸工艺逐渐运用于世界各地多个矿山，相比常规选矿工艺来说，堆浸工艺具有流程简单、投资成本小、生产作业安全及经济效益高等优势。随着资源的不断开采，各矿山资源逐渐贫化，为了加大对低品位资源的利用，大型堆浸场逐渐增多，21世纪以来，矿业发达国家，如美国、智利、澳大利亚、中国、南非、加拿大和缅甸等都新建了堆浸场，到目前为止，全世界大约分布有上百个大型堆浸场。

堆浸工艺中，堆浸场的浸出参数决定了生产效率，也关系到整个矿山的效益，堆浸场溶液收集时间越短，生产效率就越高。适宜的场地平整坡度有利于堆浸场内部溶液顺利排出并收集，且关系到基建期土方工程量、堆体的安全稳定性、金属回收率和溶液流出时间等，因此堆浸场地平整坡度十分重要。

1堆浸场场地平整坡度存在的问题

目前国内尚缺乏堆浸场地平整坡度相关规定，也没有相关资料对其进行系统研究，生产现场存在以下争议：

(1)从堆浸工艺考虑，堆浸场地平整坡度越小，溶液在溶液收集层内流动性变差，流出时间变长，在高寒地区甚至会形成结晶，滞留在堆体和溶液收集层内，进一步降低了堆体和溶液收集层的导水率，形成恶性循环，且随着堆浸场矿石堆高，基础沉降增大，还可能形成碟形基础，导致部分溶液永久滞留在堆体或收集层内，影响金属回收率。因此工艺希望堆浸场平整坡度越陡越好。

(2)从安全考虑，堆浸场地平整坡度越陡，堆体稳定性越差，因此安全及岩土专业希望堆浸场地平整坡度越缓越好。

(3)从基建期投资考虑，堆浸场地平整坡度应尽量贴合原始地形，场地平整工程量越小越好。

2堆浸场地平整最小坡度研究

堆浸场的稳定性除了与其平整坡度有关，还与堆体外边坡、堆体本身的物理力学性质等因素有关。矿石酸化后，物理力学性质会发生变化，影响堆浸场的稳定性；溶液在溶液收集层中的流动性除了和堆浸场地平整坡度有关外，还和溶液收集层的孔隙率、溶液产生量等因素有关。

为了最大限度地收集溶液，避免其永久滞留在堆体或溶液收集层内，应尽量使堆浸场地平整沉降后形成的稳定基础面不出现倒坡。堆浸场基础沉降可根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)利用分层总合法进行计算。计算简图见图1。

图1　堆浸场场地平整最小坡度计算

3工程实例计算

位于缅甸的某项目堆浸场堆体外边坡为1:2.0，总堆高84 m，场地强风化岩层以上有全风化岩、粉质黏土、粗砂层、黏土、耕植土，总厚度为40 m。各土层及全风化岩层的压缩模量见表1。

清除耕植土后，根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)利用分层总合法计算，综合得出堆浸场最大沉降量为3.3m，此时稳定基础面与原地面形成的坡度为1.96%，因此如

表1各土层及全风化岩层压缩模量

果基础沉降后形成的稳定基础面不出现倒坡，该项目堆浸场场地平整最小坡度应大于1.96%。

此项目堆浸场规模大，总堆高及基础以下各土层及全风化岩层厚度相对为较不利条件，在此基础上计算得出场地平整最小坡度，也符合世界范围内大部分堆浸场地平整最小坡度为2%的经验数据。

为了找出堆浸场外边坡i、堆浸场总堆高H与堆浸场地平整最小坡度i0之间的关系，在保持其余条件不变的前提下，分别改变上述工程实例的堆浸场外边坡及堆浸场堆高计算，结果见表2、表3。

表2　i～i0关系

根据以上算例可得出大致的规律：堆浸场外边坡由陡变缓，堆浸场地平整最小坡度相应变缓，堆浸场外边坡对场地平整最小坡度的影响较大；堆浸场总堆高变高，堆浸场地平整最小坡度相应变陡，堆浸场总堆高对场地平整最小坡度的影响较小。

表3　H～i0关系

4结语

(1)堆浸场地平整最小坡度可根据堆浸场外边坡、堆浸场总堆高、基础各土层及全风化岩层厚度等数据计算得出。

(2)在堆浸场外边坡为1:2、堆浸场基础以下各土层及全风化岩层厚度不超过40 m，堆浸场总堆高小于84 m时，堆浸场地平整最小坡度可取为2%，此时基本可以使得基础沉降后形成的稳定基础面不出现倒坡。

(3)若原始地形坡度十分平缓，以计算得出的场地平整最小坡度进行场地平整，所需的工程量巨大时，为尽量减小堆浸场地平整工程量，但又不改变堆浸参数，可根据实际情况适当放缓堆浸场外边坡或减小堆浸场总堆高，扩大堆浸场占地面积。

(收稿日期2015-10-08)

*国家科技支撑计划项目(编号:SQ2012BAJY3502)；“赣鄱英才555工程”领军人才培养计划项目经费资助项目(编号:赣财行指[2012] 165 号)。

刘宁(1983—),男,工程师,330031 江西省南昌市前湖大道888号。