某铅锌矿尾矿库尾矿回采方案研究.pdf

现代矿业 MODERN MIPIPG 总第62期 2020年8月第8期 Ser ia l No . 22 Au g u st . 0020 某铅锌矿尾矿库尾矿回采方案研究* *湖南省应急厅科技专项项目（编号HNYJKJZX-221925）。 刘 婷（1986），女,工程师,217214湖南省长沙市岳麓区麓山 南路343号。 刘婷5 （1 长沙矿山研究院有限责任公司；2.湖南铭生安全科技有限责任公司） 摘 要 摘 要 某尾矿库总坝高42.1m,总库容为42.3 X172 m5,为四等库，尾矿库下游220 m范围内 有常住居民27人，属于典型的“头顶库”。为将库内贮存的铅锌矿尾矿回采综合利用后进行销库处 理，通过对干法、湿法和水下开采3种回采方案进行比选，最终确定采用干湿混合法回采。尾矿回采 先内后外，先库后坝，先上后下，分层开采，每层开采深度为2.0 m,单层回采时先对库尾区域进行湿 法回采，再对库中部及坝前区域进行干法回采，从库尾往坝前逐渐推进。尾矿回采完后，彻底消除尾 矿库带来的安全隐患。 关键词 关键词 头顶库 尾矿回采 干法 湿法 DOI12. 3969/C Osn . 274-6282. 0222. 65.625 “头顶库”是指下游1 k m（含）距离内有居民或 重要设施的尾矿库，具有数量多安全基础薄弱易引发 生产安全事故、溃坝事故引发的重特大事故概率高、 溃坝事故突发性强、应急时间短和易引发社会问题的 特点。2217年5月，国家安全监管总局制定了遏制 尾矿库“头顶库”重特大事故工作方案（安监总管一 〔222〕54号），提出了“头顶库”隐患治理、升级改 造、闭库及销库、尾矿综合利用和下游居民搬迁5种 治理方式。 为响应国家对“头顶库”的治理方针，大多数企 业都对其所属的“头顶库”治理工作狠抓落实。经尾 矿测试报告,某公司所属的铅锌矿尾矿库贮存的铅锌 矿尾矿内硅含量占77，具有较好的经济价值，且重 选硅后的剩余物符合建筑用砂或水泥基材的要求,该 公司决定对尾矿库尾矿进行回采及综合利用，回采完 进行销库处理。 1工程概况 湖南省某铅锌矿尾矿库设计总坝高为42. 1 m, 总库容为42.3万m5,为四等库0。尾矿库下游200 m范围内有常住居民27人，属于典型的“头顶库”。 尾矿库主坝位于库区东侧,主坝初期坝为土石坝,坝 顶高程为242.5 m,坝高17.6 m,坝顶宽12.0 m,内 外坡比分别为12.1、12.2,后期采用尾砂上游法堆 筑而成，主堆积坝高29.3 m，平均堆积坡比为14.4。 因地形条件限制，为保证尾砂能够继续堆存，库区南 面从225 2 m标咼起、北面从224.2 m标咼起，米 94 用粗尾砂堆积子坝，形成了三面围坝的形式,南北面 堆积坝坝顶高程均为277.0 m,坝顶宽约5.0 m,匕 堆积坝坝轴线长约27叫南堆积坝坝轴线长约 54 m。 尾矿库排洪系统采用排水斜槽-排水管形式，排 水斜槽与排水管内径均为2.5 m，钢筋混凝土结构。 尾矿库采用坝前分散放矿，滩面坡比为7 5,滩顶 标高为271.8叫滩长约22 m。 2回采方法比选 2.2回采方法的种类回采方法的种类 尾矿回采的特点是无需进行穿孔爆破作业，尾矿 库地表以下的地方几乎无剥离量，采场周边边坡的稳 固性相对较差。与一般露天开采的确定方法类似，先 确定地表平面周界，保留出一定的安全距离,再根据 所确定的台阶一层层往下圈定,直到最后一层，最后 确定出采场的平面周界⑵。总体而言，尾矿回采方 法可大概归纳为3类干采、湿采和水下开采。 干采是使用推土机、挖掘机等设备开挖尾矿，再 通过装载机械将尾矿装入运载工具或者直接通过胶 带机输送。该尾矿库为在用库，库尾有一定区域的水 面,在此区域中不能采用推土机、挖掘机等开挖设备 进行开采。 湿采是采用高压水枪或绞刀头将尾砂冲成一定 浓度的砂浆，再通过砂泵和运输管道等设备输送。 水下开采是指可采尾矿均在水面以下，回采时需 抬高尾矿库沉积滩面水位，采用船载吸砂泵回采尾 矿,再通过管道进行输送⑶。 2.2方法选择方法选择 （2铅锌矿尾矿库库区面积小，约2 002 m2,采 刘婷某铅锌矿尾矿库尾矿回采方案研究2020年8月第8期 用船采方法,工作面小，施工不便。 2 湿法开采让尾矿库长期在高水位的情况下 运行，尤其是本尾矿库库长较短,对尾矿库稳定不利， 带来安全隐患。 3 干法回采要求回采区干燥，对季节性要求更 高，雨季时无法进行;而本库回采规模小，持续时间较 长,采用干法回采需要的回采时间更长，影响回选的 进展，且尾矿库库尾有一定的水面区域，在此区域中 不能采用推土机、挖掘机等开挖设备。 2结合本工程的实际情况，本库回采规模较 小,持续时间较长,且尾矿库库尾有一定水域,故本尾 矿库采用干湿混合回采的方法,在坝前干滩段采用干 法开采，在库尾水域段采用湿法回采。干湿混合回采 法不仅能满足防洪要求,还能充分利用工作面，加快 回采工程的进程。 3尾矿干湿混合回采设计 33回采规模及工作制度回采规模及工作制度 尾矿回采规模为454 t /d ,12.6 X172 t /a；尾矿回 采工作制度为220 d /a ,8 h /d。 3.2回采边界和深度回采边界和深度 尾矿回采边界主要包括底部周界、四周边界线及 回采深度3个要素。该尾矿库尾矿堆积在原始地面 之上，原始地面属于稳定地基,库区尾矿此次将被全 部回采，因此，本次回采的底部周界为原始库区的自 然地面。四周边界线由初期坝、堆积坝和库周山体线 组成。此次设计将库内尾矿全部回采完，最大回采深 度为39. 6 m,回采尾矿总量约32. 8万m5。 3.3设计方案设计方案 本次尾矿回采的基本顺序为先库后坝，先上后 下，分层开采。尾矿库从上至下，逐层往下分台阶开 采，单层开挖深度为2.2 m。单层回采时，先进行湿 法回采，再进行干法回采，从库尾往坝前逐渐推进,经 开采尾矿的边坡稳定性计算，尾矿开采边坡不大于 13。 湿法回采区域位于尾矿库库尾，采用高压水枪将 尾砂冲成一定浓度的砂浆，再在库内采用渣浆泵扬送 到库尾选矿车间旁的双螺旋洗砂机内，通过洗砂机的 尾砂直接运输至选矿车间进行选矿。 干采区域位于库中部及坝前尾砂颗粒较粗区，约 坝前70 m范围内，根据现场实际情况进行适当调 整，采用履带式推土机进入干采区域，将尾矿推移至 装载区域，然后用铲车运输至洗砂机内。 为满足规范规定的最高洪水位时最小干滩长度 和安全超高的要求，设计主坝及北面堆积坝前预留 50 m干滩长度,且使这50 m干采区保持每一层滞后 一个开采深度的方式确保滩前至少保持50 m长的干 滩。 尾矿开采期间，坝体包括主坝、北面及南面堆 积坝随着开采深度的降低而降低，应保护未采挖坝 体的完整;为防扬尘影响矿山工作人员及下游居民的 生产生活，应对未开采区域的滩面增加喷洒装置。尾 矿回米示意见图1o 图1尾矿回采平面 62 总第216期现代矿业2020年8月第8期 3.4回采设备选型回采设备选型 3.2.1湿法回采设备湿法回采设备 尾矿库库尾湿采区域内的尾砂开采时，先用高压 水枪将尾砂冲成浓度为25〜36的矿浆，再在库 区后端放置一个搅拌筒,搅拌筒下接渣浆泵,经高压 水枪冲刷下来的矿浆自流进入搅拌筒内,通过渣浆泵 扬送至库尾的选矿车间旁的双螺旋洗砂机内,洗砂机 出来的尾砂直接运输至选矿车间进行选矿。尾砂回 采过程中坑底坡度不小于2.2,以便矿浆自流到砂 泵处。需要的回采设备有渣浆泵、取水泵、高压水枪 等。 3.4.1.1渣浆泵渣浆泵 湿法回采规模按452 t /d设计，砂浆总流量计算 公式为 乞KF1/y m , 1 式中，Ok为砂浆流量，m2/h；礦为干尾矿量,56.25 t /h；Y为尾矿密度,2. 29 t /m2; m为砂浆中的水与固 体密度的比值,简称水固比，当砂浆输送浓度为25 -36,水固比为3.0 2.3；K为砂浆流量的波动系 数，取1■7o 经计算，设计砂浆总流量Ok 139. 7〜22. 2 m2/h。 随着回采的进行，尾矿库库尾尾砂标高由 272.2 m逐渐降低至231.88 m,洗砂机标高约为 074.0 m,需要渣浆泵的扬程逐渐增大，扬程为4 40 mo故拟选回采渣浆泵具体规格152ZJ-55KW型， 2台1用1备；流量为244 m2/h；扬程为50 m；电机 功率为55 k Wo 砂浆输送采用1根0100 mm腈纶输泥管，长约 300 m。 3・ ・4・ ・1・ ・2取水泵取水泵 从尾矿库库尾水域采取水泵取水冲尾矿,冲刷水 量为87.5 112.5 m2/h ,取水扬程为0 8 m,拟选取 水泵具体规格125QW20-2-11型,2台1用1备， 电机功率为2 k W,流量为136 m2/h ,扬程为2 m； 排水口直径为125 mm,DN125排水软管长约300 m。 3.2.1.2 高压水枪高压水枪 选用高压水枪2台4用2备，工作压力为5 - 2 MPa；流量为 35 m0/h。 3.2.2干法回采设备干法回采设备 干法回采尾矿时，采用履带式推土机进入库内， 将尾矿推移至装载区域附近，然后用铲车运输至洗砂 机内。干法回采尾砂开采过程中用到的主要机械设 备是推土机和铲车。 3.2.2.1尾矿推土机设备选型尾矿推土机设备选型 由于尾矿面负重沉降较大,尾砂汇集设备采用履 带式推土机，推土机的技术产率根据水利水电施工 手册第二卷土石方工程⑷中推土机技术产率的 公式计算 P 1 600酬p/T , 2 T 2/ 0.5 , 3 式中,P为推土机技术生产率,m2/h ;;为推土机推运 土料的体积,1.0 m2；p为坡度影响系数,0.2；为推 土机一次行程距离,m;为推土机行进速度,ms。 计算可得推土机的技术生产率P 950.4 m2/h , 按时间利用率0.75计算，选择1台卡特D6D型推土 机。 3.2.2.2铲车设备选型铲车设备选型 铲车的生产率根据水利水电施工手册第二 卷土石方工程中铲车生产率的公式计算 P60g p/Tp, 4 T 2/ 2 , 5 式中,P为铲车的生产率,m2/h ;;为铲土斗容量,1.0 m2;Pc为铲装尾砂充盈系数,2 2;P为尾砂松散系 数,0.91；T为铲车一个工作循环延续所用的时间, min为速度,m/min。 计算可得铲车的技术生产率P 76 m2/h ,按时 间利用率0.3计算，选择1台龙工52型铲车。 4结语 1 某尾矿库回采工程通过方案比选后,确定采 用干湿混合法回采,尾矿全部回采后,能彻底消除尾 矿库安全隐患,有效地保障下游居民的生命财产安 全。 2 尾矿综合利用具有较好的经济效益，回采工 程的成功实施，可为当地尾矿回收利用产业的发展树 立榜样，引导当地行业的规范发展，具有较大的示范 效应。 3 库内尾矿全部回采完后，对库区覆土植草, 注销该库,符合遏制尾矿库“头顶库”重特大事故工 作方案政策，同时恢复了周边生态环境，达到了融 入生态系统,恢复土地的目的,具有较好的环保效益。 参考文献 [1] 中国恩菲工程技术有限公司.GB 508632013 尾矿设施设计 规范[S], 北京中国计划出版社,202i [2] 张娜，张敬奇.某尾矿库尾矿回采方案及安全性研究[J],云 南冶金,202 ,422 12-17i [3] 张鹏飞，陈珂佳.百米级高尾砂坝回采优化设计[J]世界有色 金属,202 7 53-59. [4] 水利水电施工手册编委会.水利水电工程施工手册第二卷 土石方工程M].北京中国电力出版社＞2262. 收稿日期2222-62-67 96