池填法在背阴山冲尾矿库筑坝中的应用

王 俊 伍红强

(1.云南锡业股份有限公司老厂分公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)

尾矿库是指通过筑坝拦截谷口或围地构成的用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所，是矿山生产的重要安全、环保设施，也是一个具有高势能的人造泥石流重大危险源。尾矿库的正常运行是下游人民群众生命和财产的有力保障，是维持矿山正常运转，保证选厂持续生产，创造经济价值和社会效益的根本。

根据不同选址地形条件，尾矿库大体上可分为山谷型、山坡型及平地型3类[1]，尾矿库坝体由初期坝和后期坝(砂堆坝、子坝)组成，后期坝筑坝的基本形式有上游式、中线式和下游式。针对我国尾矿库地址地质情况及尾矿库的管理使用情况，当前我国使用较广泛的后期坝尾矿筑坝方式为上游式筑坝法，在上游式后期坝的筑坝过程中又可分为冲积法、池填法、渠槽法、水力旋流器法等，根据入库尾矿的浓度、粒度等相关性质参数选择适宜的筑坝方法有助于提高尾矿库的安全管理水平[2]。

1 工程概述

云锡公司背阴山冲尾矿库属于山谷型尾矿库。该库1964年建成并投入使用，设计总库容为950万m3，在尾矿库西侧筑有尾矿坝，初期坝为均质土坝，坝顶标高为2 292.47 m，坝底标高为2 282.46 m，坝高10.1 m，坝顶宽2.2 m，内坡坡比为1∶2.5，外坡坡比为1∶3.5，坝顶长124.3 m，后期坝采用尾砂进行筑坝。随着尾矿库的升高，为了满足选厂的生产需要，进行技术改造设计，增设了一副坝基础坝，增设的基础坝坝顶标高为2 310.0 m，坝底标高为2 302.6 m，坝高7.4 m，坝顶宽3.0 m，内坡坡比为1∶2，外坡坡比为1∶2，坝顶长126.5 m。目前，尾矿堆积坝坝顶标高已达2 311.23 m，尾矿堆坝高度为18.83 m，堆积坝外坡平均坡度比为1∶4.88，库内尾矿沉积滩平均坡度为2.0%，干滩长度约200 m。

2 尾矿性质

背阴山冲尾矿库后期坝采用上游式堆筑子坝，曾有过一段时间沿坝轴线方向独头放矿，由于尾矿是不同粒度的非均匀颗粒所组成的颗粒群，在尾矿沉积流动过程中，整个坝体的筑坝尾矿粒度分布不均匀，按粗细粒度级别形成明显的分段，见图1。

图1 坝体分段示意

出自选矿厂进入尾矿库的尾矿颗粒组成见表1，尾矿平均粒度为0.066 mm，属于细尾砂。

表1 尾矿颗粒组成

从尾矿筑坝的角度来看，尾矿的粒度是一项重要的指标，它能综合反映尾矿的特性和本质。原冶金工业部建筑研究总院提出的原尾矿中作为有效筑坝粒径界限为0.02 mm，按照云锡公司尾矿库的生产实践表明，尾矿中大于0.02 mm的颗粒是可以用来筑坝的。进入背阴山冲尾矿库的尾矿平均粒度达0.066 mm，满足尾矿砂坝筑坝要求。但由于采用独头放矿，沿坝轴线放矿筑坝，使粗颗粒尾矿沉积于排入端一侧，细颗粒尾矿逐次向另一端沉积，造成明显分段现象，采用此种放矿方式筑成的堆积坝在纵向上分段处抗剪强度低，加之粒度差异容易造成筑坝质量低，不利于尾矿库的安全运行及管理，同时也给尾矿库内回水带来不利影响。为此，及时纠正放矿方式，采用池填法堆筑后期坝，以提高坝体质量及稳定性。

3 池填法筑坝的实施

3.1 准备工作

池填法筑坝前，组织清理坝基[3]，直至清理无其他废料、杂物等为止，然后根据坝体的长度确定工作量，准备好筑坝工具、材料。

3.2 围埝制作

沿坝轴长方向先用人工堆筑子堤，形成连续封闭的若干个矩形池(也称围埝)，池高度根据设计子坝堆筑高度确定，取0.6 m，顶宽0.5～0.8 m，坡比为1∶1，矩形池大小为20 m×40 m。池面积是根据入库尾矿的浓度、方量而定，若给入的尾矿量小，池子面积过大，会造成细泥排出困难，沉积在坝前，同时，尾矿在沉积过程中粗细不均。池中部埋设溢流管，通向库内。溢流管可采用φ150 mmPE管，进浆口低于埝顶0.2 m左右。

3.3 放 矿

围埝筑成后，按照池的排列布局铺设放矿管路，每个池内引入2根放矿支管放矿，按池子的排列顺序放矿，当第一个池子内放矿到尾矿差不多与围埝相齐平后，即可停止放矿，再往第二个池内继续放矿，放矿方式依次类推。同时要保证粗粒尾矿沉积于池内，细粒尾矿由溢流管流入库内。同时，在放矿筑坝时，要加强对放矿过程的监控，控制好池内尾矿沉积状态和尾矿流量，防止矿量过大、流速过快而冲毁围埝。池填法筑坝示意见图2[1]。

图2 池填法筑坝示意

3.4 人工修复

池内的尾矿经沉积、固结后，确保不会陷人,一般晴天3～4 d，雨天6 d左右,即可达到要求，筑坝工便可进入池内进行坝体修复，尽可能地确保新形成的子坝在外观上规整，同时，根据生产情况也可以在此基础上继续构筑围埝，加高子坝。

3.5 技术保障措施

(1)池填法筑坝期间，细粒矿泥容易沉积在子坝前，对坝体稳定不利。为此，根据尾矿量和浓度来确定围埝的宽度，若入库尾矿流量小、浓度较低，则适度调窄围埝的宽度，以便细粒尾矿能顺利按溢流导管排入库内，不积留在坝前。

(2)围埝高度不宜过高。一般围埝高度控制在0.5～0.8 m为宜，过高会造成坝前尾矿堆积过多，短时间内抬高坝体浸润线，必须严格控制围埝高度，也方便筑坝工操作和维护。

(3)在靠近库内子坝上铺设的溢流管要能随尾矿沉积层的增厚而抬高。根据围埝高度来控制溢流管的铺设，以防溢流管被尾矿淹没。

(4)池内充填采用分散放矿。沿坝轴线方向进入池内的放矿管按每隔10 m左右设置，可以确保池内尾矿颗粒均匀分布于池内，细粒也能通过尾矿水的流动作用排入库内。

(5)池内的进矿口与溢流口交错设置，避免直进直出，不利于尾矿沉积，影响筑坝的质量和效果。

(6)如果子坝轴线较长时，可交替、分段进行围埝、放矿、干燥，但应保证整个坝体均匀上升。根据实践经验表明，在构筑围埝时，内层子坝相间铺上茅草、草席和尾矿砂，可以加快子堤的堆筑速度，又有利于排渗。

4 应用效果

背阴山冲尾矿库采用池填法

筑坝后，以前存在的坝体上尾矿粒度明显分带现象得到了有效解决，坝前尾矿粒度分布变得均匀。通过委托勘察单位进行坝体稳定性勘察显示，筑坝质量得到提高，坝体稳定性得到改善，坝体浸润线的埋深也符合尾矿库相关规程、规范的要求，同时，保证了规范要求的干滩长度，回水质量得到相应改善。

5 结 语

通过对池填法尾矿筑坝的应用实践来看，相对其他筑坝方式，池填法筑坝操作维护较简单，易于掌握，筑坝成本低，特别是对于尾矿库纵深较短，尾矿浓度低，尾矿上升速度较快，在干滩长度与回水质量相互矛盾时，采用此法筑坝更能显示出优越性。采用池填法进行后期坝的堆筑是做好尾矿库安全管理工作，保证尾矿库正常稳定运行的一种行之有效的方法，值得推广应用。

[1] 沃廷枢.尾矿库手册[M].北京：冶金工业出版社，2013.

[2] 陈殿强，王来贵.尾矿库工程及加高过程力学特性研究[M].1版.沈阳：辽宁科学技术出版社，2011.

[3] 田文旗，薛剑光.尾矿库安全技术与管理[M].1版.北京：煤炭工业出版，2007.