银洞坡金矿尾矿库加高增容的技术研究.pdf

Series No. 302 August 2001 金 属 矿 山 METAL MINE 总第302期 2001年第8期 王 广,银洞坡金矿生产部,部长,工程师,474735河南省桐柏县银 洞坡金矿。 银洞坡金矿尾矿库加高增容的技术研究 王 广 银洞坡金矿 摘 要 针对银洞坡金矿的生产现状,通过经济技术比较,确定了尾矿堆存的最优方案,并提出了尾矿库加高 增容的具体措施。 关键词 尾矿库 加高增容 稳定性分析 1 前 言 银洞坡金矿始建于1976年5月,1980年建成 100 t/ d规模。1983年扩建到采选综合能力200 t/ d 规模。1985年再由长春黄金设计院将原200 t/ d选 厂扩建为250 t/ d金泥-氰化-炭浆厂,于1987年 投产。同年进行扩建设计新建350 t/ d选厂,1990 年建成600 t/ d规模采选冶联合企业,设计年产黄 金915 kg ,白银5 015 kg。1991年再次由马鞍山矿 山研究院进行吨金规模设计,并于1993年形成日处 理矿量1 000 t/ d ,年产黄金1 000 kg。 矿山尾矿库位于选厂南偏西1. 1 km的寨沟, 设计最终堆积标高210 m ,总库容255万m3。选厂 尾矿经两座砂泵站扬送至尾矿库堆存。目前堆积标 高已达最终设计标高210 m ,为维持矿山继续生存, 尾矿堆存是目前急需解决的关键问题。 2 尾矿库方案的选择 为了解决尾矿堆存的问题,我们拟定3个方案 进行综合比较。方案 Ⅰ,利用寨沟重新建造一座尾 矿库;方案 Ⅱ,尾矿经压滤脱水实行干堆;方案 Ⅲ,利 用原寨沟尾矿库继续加高增容。经过技术论证,该 3种方案在技术上均是可行的,但在投资上差异很 大,以增容230万m3可供矿山服务年限13年为 例,3种方案的投资分别为 新建尾矿库方案 Ⅰ,包括征地费用、 筑坝费用、 排水井及涵洞费用,计790万元。 尾矿压滤干堆方案 Ⅱ包括设备费用和厂房投 资费用,计480万元;另运行费用 45 万元/年 13 年 585 万元,合计1065万元。 利用原尾矿库继续加高增容方案 Ⅲ,包括征地 费用、 副坝费用、 排水井及明渠、 涵洞费用,计220万 元。 从以上3种方案的投资额上看,方案 Ⅲ 明显优 于方案 Ⅰ 及方案 Ⅱ,从考虑矿山的经济效益出发,拟 选取第 Ⅲ 方案,即利用原寨沟尾矿库继续加高增容, 来解决矿山的尾矿堆存问题。 3 寨沟尾矿库加高增容方案 311 加高增容措施 1主坝处自210 m标高仍采用上游法放矿, 按照1∶5坡比继续加高至225 m标高,即加高 15 m ,尾矿坝总高度为4313 m。 2于尾矿库左岸两垭口处分别建1 、2 副 坝,将尾矿输送管道延长至此处,实行上游法放矿工 艺,按1∶3坡比堆至225 m标高。该2座副坝采用 堆石坝型,坝顶宽2 m ,上下游坡比均为1∶112 ,上游 坡设土工布反滤层。1 副坝顶标高215 m ,坝高2 m ,坝长9 m ,此处总堆积高度为12 m;2 副坝顶标 高220 m ,坝高约5 m ,坝长约60 m ,此处总堆积高 度为10 m。 3于尾矿库右岸垭口处建1座3 副坝。考 虑到该处为汇水区,故需采用拦水堆石坝型式。坝 顶宽3 m ,坝顶标高225 m ,坝高约9 m ,上游坡比1∶ 113 ,下游坡比1∶112 ,坝长260 m ,上游坡设防水土 工膜。 4于尾矿库尾部垭口处仍需建1座4 副坝, 亦采用堆石拦水坝型,坝顶标高225 m ,坝高约8 m , 坝顶宽3 m ,上游坡比1∶113 ,下游坡比1∶112 ,坝长 约200 m ,上游坡设防水土工膜。 312 增加库容及服务年限 根据尾矿库1∶1000地形图计算,当尾矿坝自 94 210 m标高加高至225 m时可增加总库容230万 m3,按年产尾矿量20万t、 尾矿堆积容量113 t/ m3, 库容充填系数019升推算,可增加服务年限1314 年。 4 尾矿坝稳定性分析 1尾矿坝加高后坝体稳定性分析。尾矿坝的 稳定分析需以尾矿坝工程地质勘察取得的不同类别 尾矿在尾矿坝横剖面上的分布情况以及尾矿的物理 力学性质,包括不同类别尾矿的干重度、 湿重度、 内 摩擦角、 粘聚力等大量指标为依据。 2采用瑞典圆弧法-总应力法进行稳定验 算。尾矿库现坝高2813 m ,总库容255万m3,自 210 m加高到225 m后,总坝高为4317 m ,根据规 范属四等库,尾矿坝抗滑最小安全系数不应小于正 常运行1115 ,洪水运行1105。 3计算断面。依据1∶1 000地形图和设计 图,选取最大坝高处横断面作为计算断面,坝顶标高 按225 m计,总坝高4317 m ,取土条宽度8 m ,下游 坡共23条,上游坡共12条。库内水位定为224125 m ,浸润线不逸出。 4计算指标选取。银洞坡金矿尾矿粒度较 粗,平均粒径01052 mm , 200目含量为5818 , - 400目含量为32129 ,计算结果自坝顶标高225 m以下不同滑弧深度情况下,坝体滑动的最小安全 系数列于表1。 表1 不同滑弧深度的坝体滑动最小安全系数 圆弧深度 / m 圆心X座标 / m 圆心Y座标 / m 圆心半径 R/ m 安全系数 K 10. 036. 40- 22. 5632. 562. 736089 15. 029. 12- 7. 5222. 522. 594863 20. 036. 40- 22. 5642. 562. 472131 25. 050. 96- 56. 4081. 402. 348279 35. 072. 80- 78. 96113. 962. 042071 40. 087. 36- 97. 76137. 761. 922766 45. 0167. 44- 7. 5252. 521. 587202 47. 0171. 08- 7. 5254. 521. 454232 计算结果表明,尾矿坝滑动的最小安全系数为 1. 454 232 ,大于规范要求 1 105 ,加高后尾矿坝是 安全的。 5 尾矿库排洪 511 概 况 尾矿库原排洪系统设于右岸,由排水井-排水 隧洞-明渠组成。当尾矿坝加高至225 m时,原排 水井距坝顶长仅40 m ,不能满足尾矿水澄清的要 求,同时,排水井顶标高也不能满足加高要求。经比 较应新建一条排洪系统。 512 洪水计算 寨沟尾矿库加高增容后仍属四等尾矿库,按照 规范要求,其洪水设防标准为初期30～50年一遇, 后期100～200年一遇。考虑到该库原设防标准为 30年一遇设计,300年一遇校核,尚高于规范要求, 故仍采用原标准和原设计数据进行计算。计算结果 为300年一遇P 0. 33 洪水,洪水流量Qmax 26. 9 m3/ s ,洪水总量W 12. 74万m3。 513 排洪设施 新建排洪系统设于尾矿库右岸,由排水井、 排洪 隧洞和明渠组成。 1圆形钢筋混凝土框架式排水井1座,井径3 m ,井高15 m ,井底与排洪隧洞连接。 2排洪隧洞呈圆拱直墙式,内设混凝土衬砌, 断面为1. 5 m2. 3 m ,洞长65 m ,洞出口连接明 渠。 3新建明渠为矩形断面,总长130 m ,该明渠 端部于污水处理站上浮位置接入原排水明渠。 4尾矿库加高初期,库内正常水位控制在208 m ,最高洪水位控制在209125 m ,可形成调洪库容8 万m3,要求排洪能力10 m3/ s ,新建排洪系统可满足 此要求。 6 环境保护 经多年运行测试,现有尾矿库排水经设于排水 明渠端部的污水处理系统处理后各项指标均可达 标。尾矿库加高后,仍将库内排水汇入原排水明渠, 并经原污水处理系统处理达标后排至原河道,不会 造成污染。 7 结 语 1尾矿库自标高210 m继续加高15 m至225 m标高,尾矿坝的稳定性是满足规范要求的。 2尾矿库加高15 m ,可增容230万m3,延长 矿山服务年限1314年,工程总投资为220万元,单 位库容投资为11045元/ m3,投资效益明显,目前在 国内是十分少见的。 3尾矿库加高增容的技术方案与其它方案比 较,不仅技术难度小和施工难度小、 投资省,而且还 具有少占耕地,不增加新污染源,具有明显的社会效 益和环境效益。 收稿日期20012052 27 05 总第302期 金 属 矿 山 2001年第8期