一种尾矿库模块化旋流分级筑坝系统与实施方法技术方案

本发明专利技术提供了一套尾矿库模块化旋流分级筑坝系统与实施方法，系统包括：沉砂碾压面、灌水嵌合承压塑料箱、水力旋流器、履带式铲运机、溢流矿用橡胶软管、进料矿用橡胶软管、渣浆泵、配电柜、搅拌器、搅拌稀释槽、高位水槽、尾矿输送主管、高位水槽事故溢流管、垒筑高台、输水主管、成型尾矿坝等主要部分；能够实现充水抗滑、嵌合连接、模块筑堰、移动抛砂、机械平整、逐层上升、放水回收等功能，为目前尾矿库上游式筑坝提供一种模块化、机械化和循环化的低成本解决方案，解决人力成本高、施工工期长的问题，相比于分级管袋法，又可大大降低尾矿坝综合施工单价，从而突破旋流分级法筑坝的技术瓶颈，为类似工程施工提供借鉴。

A modular hydrocyclone grading dam construction system for tailings pond and its implementation method

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿库模块化旋流分级筑坝系统与实施方法
本专利技术涉及尾矿库筑坝
，特别涉及一种具有尾矿库模块化旋流分级筑坝系统与实施方法。
技术介绍
尾矿坝是尾矿库的重要建筑物之一，用以拦挡尾矿和水。尾矿坝一般由初期坝（又称基础坝）和后期坝（又称堆积坝）构成，其中初期坝主要采用土、石等材料修筑，堆积坝位于初期坝坝顶以上，采用尾矿逐层加高堆筑而成，由子坝和子坝前的尾矿沉积体构成。堆积坝按照筑坝方式分主要有上游式、中线式和下游式三种，国内90%以上的尾矿库采取的是上游式。所谓上游式筑坝，是以初期坝的中轴线为基准，向初期坝的上游方向冲积尾矿，加高坝体的筑坝工艺。对于上游式而言，当尾矿颗粒较粗时，可在距离坝顶一定距离外的尾矿沉积滩上就地挖掘尾矿构筑堆积坝，上世纪90年代以前的尾矿坝多采用此法筑坝；若尾矿颗粒较细，多采用水力旋流器将入库尾矿分级后筑坝。随着选矿技术的不断演进，深度细磨已成为提升选矿指标的有效手段之一，由此导致入库尾矿颗粒愈来愈细，滩面就地挖矿筑坝的方法已逐步被旋流分级法所取代，目前国内大多数有色金属矿尾矿库都采取该法筑坝，黑龙江伊春鹿鸣尾矿库便是其中之一。常规旋流分级法筑坝的实施方式一般是采用水力旋流器对入库尾矿进行分级，产生的由细颗粒构成的溢流尾矿直接排入尾矿库，而颗粒相对较粗的底流沉砂则堆积到尾矿库沉积滩上，待底流沉砂脱水固结到一定程度后，再由铲运机械将底流沉砂推铲到指定位置修整堆筑子坝。常规旋流分级法实现了细粒尾矿筑坝，但也存在一定的问题。首先，在尾矿分级过程中水力旋流器需要人工频繁挪动；原尾矿经水力旋流器分级后产生的底流沉砂颗粒粗、浓度高且流动性差，现场实施过程中往往会出现底流沉砂将水力旋流器埋没的状况，需要人工挖出并腾挪至新的位置；而水力旋流器带浆工作状态下的重量较大，人力耗费巨大。其次，施工工期相对较长；原尾矿经分级后产生的底流沉砂虽浓度高，但仍然携带有相当分量的水分，尾矿强度无法满足筑坝需求，此外，旋流分级过程中水力旋流器又会对施工机械的作业面形成干扰，因此需要对底流沉砂进行晾晒后方可筑坝施工，由此延长了施工工期，延误了尾矿库筑坝施工进度。对于滩面上升速度快、筑坝时间相对有限的尾矿库而言，常规旋流分级法筑坝已遇到了技术瓶颈。现有技术，采用管袋进行筑坝，管袋，全称土工管袋，是一种利用土工编织布加工制作成的一种长袋体结构，内部充灌砂浆、泥浆或尾矿等介质后静置脱水，待形成一定的强度后分层堆叠可用以构筑堰或堤坝建筑物。所谓分级管袋法筑坝，是指原尾矿经水力旋流器分级后，将产生的底流沉砂充灌到土工管袋中，土工管袋依次分层堆叠后即可形成子坝，如图1所示。目前该法已在国内多个有色金属尾矿库筑坝工程中得到了成功应用，例如云南思茅山水铜业有限公司大平掌尾矿库、昆明汤丹冶金有限责任公司汤丹尾矿库、中电投山西铝业有限公司上封村赤泥库、甘肃厂坝公司厂坝铅锌矿柒家沟尾矿库等。大量工程实践已表明分级管袋法筑坝具有较好的实用性，但筑坝成本较高也制约了该法的进一步发展。相比于常规旋流分级法筑坝，分级管袋法需要额外采用大量的土工编织布，大大增加了工程造价。施工经验表明，常规旋流分级法筑坝的成本约为11元/m3，而分级管袋法筑坝的综合单价约为35元/m3。尾矿库虽被称为矿山工程三大安全设施之一，安全性必须要得以保证，但过高的筑坝投入也会大大提升矿山企业的运营成本，因此，国内众多矿山开发企业从安全与经济角度考虑，往往会存有一定的疑虑。此外，土工管袋的有效性仅限于施工初期，待子坝成型后一般需要机械削坡，袋体结构被破坏；同时坝体堆筑完成后管袋也会因风吹日晒、化学溶蚀等因素逐渐老化，失去原有的包裹能力，无法回收再利用，对尾矿坝后期的整体稳定性也没有起到一定的维持作用。从上述分析来看，采用分级管袋法筑坝在经济性角度还存有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种一套尾矿库模块化旋流分级筑坝系统与实施方法，能够实现充水抗滑、嵌合连接、模块筑堰、移动抛砂、机械平整、逐层上升、放水回收等功能，为目前尾矿库上游式筑坝提供一种模块化、机械化和循环化的低成本解决方案，有针对性的解决常规分级上游法所遇到的人力成本高、施工工期长的问题，相比于分级管袋法，又可大大降低尾矿坝综合施工单价，从而突破旋流分级法筑坝的技术瓶颈，为类似工程施工提供借鉴。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：包括塑料箱体、前侧嵌合槽、右侧嵌合头、顶部嵌合头、注水孔橡胶塞、后侧嵌合头、放水螺纹塞、承压支柱、左侧嵌合槽，其中塑料箱体为主体结构，塑料箱体前侧和左侧分别设有3个前侧嵌合槽和3个左侧嵌合槽，塑料箱体后侧、右侧和顶部分别设有3个后侧嵌合头、3个右侧嵌合头和4个顶部嵌合头，塑料箱体顶面后侧偏右部位设有圆形凹陷入水孔，采用注水孔橡胶塞进行封堵，注水孔橡胶塞顶部低于塑料箱体顶部设置；塑料箱体后侧面左侧偏下部位设有圆形凹陷排水孔，采用放水螺纹塞旋拧封堵，放水螺纹塞顶盖低于塑料箱体后侧面设置；塑料箱体内部均匀设有根承压支柱。进一步的，所述承压支柱由顶部承压台、承压柱和底部承压台三部分构成；其中顶部承压台宽口端与塑料箱体顶部连接，窄口端与承压柱一端连接；底部承压台宽口端与塑料箱体底部连接，窄口端与承压柱另外一端连接。进一步的，所述塑料箱体的长×宽×高=1000mm×1000mm×200mm，塑料箱体采用添加炭黑的聚乙烯材料制作而成，4条高度方向的边均为半径为10mm的圆边。进一步的，所述3个后侧嵌合头和所述3个右侧嵌合头的长度均为100mm，所述4个顶部嵌合头的高度为50mm，所述全部嵌合头顶部两条边线均为半径10mm的圆边。进一步的，所述灌水嵌合承压塑料箱还包括有底部嵌合槽；底部嵌合槽数量为4个，底部嵌合槽等间距均匀设在塑料箱体底部，该嵌合槽深度为50mm，槽顶边也采取半径为10mm的圆边设计。一种矿库模块化旋流分级筑坝系统，包括上述灌水嵌合承压塑料箱、沉砂碾压面、水力旋流器、履带式铲运机、溢流矿用橡胶软管、进料矿用橡胶软管、渣浆泵、配电柜、搅拌器、搅拌稀释槽、高位水槽、尾矿输送主管、高位水槽事故溢流管、垒筑高台、输水主管、成型尾矿坝；其中沉砂碾压面为在筑尾矿坝某一高程的顶面；灌水嵌合承压塑料箱内部灌满水，数个塑料箱竖向堆叠为一组，分层贴合于在筑尾矿坝的两侧边坡和坝头表面；水力旋流器安装在履带式铲运机上；溢流矿用橡胶软管一端与水力旋流器（溢流口连接，另外一端延伸至尾矿库内；进料矿用橡胶软管一端与水力旋流器进料口连接，另外一端与渣浆泵出口相连接；渣浆泵所附带电机与配电柜相连接；渣浆泵进口与搅拌稀释槽相连接；搅拌稀释槽中部安装有搅拌器；搅拌器所附带电机同样与配电柜相连接；高位水槽底部设有水管一条，伸入搅拌稀释槽中；尾矿输送主管设有进料支管一条，同样伸入到搅拌稀释槽中；高位水槽设有高位水槽事故溢流管一根，用于将超出预定液位的水排入尾矿库内，防止水流外溢；高位水槽整体安装在垒筑高台之上，垒筑高台顶部高于搅拌稀释槽设置；输水主管设有进水支管一条，伸入到高位水槽内；所述渣浆泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：包括塑料箱体（21）、前侧嵌合槽（22）、右侧嵌合头（23）、顶部嵌合头（24）、注水孔橡胶塞（25）、后侧嵌合头（26）、放水螺纹塞（27）、承压支柱（28）、左侧嵌合槽（29），其中塑料箱体(21)为主体结构，塑料箱体(21)前侧和左侧分别设有3个前侧嵌合槽(22)和3个左侧嵌合槽(29)，塑料箱体(21)后侧、右侧和顶部分别设有3个后侧嵌合头(26)、3个右侧嵌合头(23)和4个顶部嵌合头(24)，塑料箱体(21)顶面后侧偏右部位设有圆形凹陷入水孔，采用注水孔橡胶塞(25)进行封堵，注水孔橡胶塞(25)顶部低于塑料箱体（21）顶部设置；塑料箱体(21)后侧面左侧偏下部位设有圆形凹陷排水孔，采用放水螺纹塞(27)旋拧封堵，放水螺纹塞(27)顶盖低于塑料箱体(21)后侧面设置；塑料箱体(21)内部均匀设有(12)根承压支柱(28)。/n

【技术特征摘要】
1.一种灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：包括塑料箱体（21）、前侧嵌合槽（22）、右侧嵌合头（23）、顶部嵌合头（24）、注水孔橡胶塞（25）、后侧嵌合头（26）、放水螺纹塞（27）、承压支柱（28）、左侧嵌合槽（29），其中塑料箱体(21)为主体结构，塑料箱体(21)前侧和左侧分别设有3个前侧嵌合槽(22)和3个左侧嵌合槽(29)，塑料箱体(21)后侧、右侧和顶部分别设有3个后侧嵌合头(26)、3个右侧嵌合头(23)和4个顶部嵌合头(24)，塑料箱体(21)顶面后侧偏右部位设有圆形凹陷入水孔，采用注水孔橡胶塞(25)进行封堵，注水孔橡胶塞(25)顶部低于塑料箱体（21）顶部设置；塑料箱体(21)后侧面左侧偏下部位设有圆形凹陷排水孔，采用放水螺纹塞(27)旋拧封堵，放水螺纹塞(27)顶盖低于塑料箱体(21)后侧面设置；塑料箱体(21)内部均匀设有(12)根承压支柱(28)。


2.根据权利要求1所述的灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：所述承压支柱（28）由顶部承压台（281）、承压柱（282）和底部承压台（283）三部分构成；其中顶部承压台（281）宽口端与塑料箱体（21）顶部连接，窄口端与承压柱（282）一端连接；底部承压台（283）宽口端与塑料箱体（21）底部连接，窄口端与承压柱（282）另外一端连接。


3.根据权利要求1所述的灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：所述塑料箱体（21）的长×宽×高=1000mm×1000mm×200mm，塑料箱体（21）采用添加炭黑的聚乙烯材料制作而成，4条高度方向的边均为半径为10mm的圆边。


4.根据权利要求1所述的灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：所述3个后侧嵌合头（26）和所述3个右侧嵌合头（23）的长度均为100mm，所述4个顶部嵌合头（24）的高度为50mm，所述全部嵌合头顶部两条边线均为半径10mm的圆边。


5.根据权利要求1所述的灌水嵌合承压塑料箱，其特征在于：所述灌水嵌合承压塑料箱（2）还包括有底部嵌合槽（210）；底部嵌合槽（210）数量为4个，底部嵌合槽（210）等间距均匀设在塑料箱体（21）底部，该嵌合槽深度为50mm，槽顶边也采取半径为10mm的圆边设计。


6.一种尾矿库模块化旋流分级筑坝系统，其特征在于：包括如权利要求5所述灌水嵌合承压塑料箱（2）、沉砂碾压面（1）、水力旋流器（3）、履带式铲运机（4）、溢流矿用橡胶软管（5）、进料矿用橡胶软管（6）、渣浆泵（7）、配电柜（8）、搅拌器（9）、搅拌稀释槽（10）、高位水槽（11）、尾矿输送主管（12）、高位水槽事故...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣欣，盛明强，万梦丹，李聪聪，肖芳，燕琴，李刚，
申请(专利权)人：南昌工学院，
类型：发明
国别省市：江西;36