刘江萍,刘瀚和

（1.宜春钽铌矿,江西宜春 336003;2.中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330031）

模袋堆坝法在某尾矿库应急度汛中的应用

刘江萍1,刘瀚和2

（1.宜春钽铌矿,江西宜春 336003;2.中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330031）

通过对宜春钽铌矿二号尾矿库的状况进行分析，判定了该尾矿库排洪安全隐患的来由。为应急度汛,该矿采用了新型快速堆坝法—模袋堆坝法工艺作为解决措施,实际生产实践表明,模袋堆坝法工艺在该矿2014年汛期发挥了重要作用。

尾矿库;模袋法;应急度汛;排洪系统

宜春钽铌矿属钠长石化锂云母化花岗岩型,含钽、铌、锂、铷、铯等多种稀有金属的大型山坡露天矿床[1]。该矿1970年开始筹建,设计规模为1.5 kt/d, 1997年达产。2005年经技术改造后设计规模扩大到3.0 kt/d,改造后除回收钽铌产品外,还综合回收锂云母和锂长石粉。现在该矿已成为我国最大的钽铌精矿、锂云母精矿和锂长石粉生产基地。目前运行的2号尾矿库是按矿方2000年时提供的尾矿资料进行设计。受入库尾矿粒径有较大的变化等主要因素影响,库内排洪系统泄流量远不能满足设计排洪要求,尾矿库存在洪水漫顶溃坝隐患。为解决尾矿库应急度汛,采用模袋堆坝法顺利地解决了2014年的度汛问题。

1 尾矿库状况分析

宜春钽铌矿2号尾矿库位于选矿厂北侧下游,距选厂约1 km,库长约2.5 km,平均宽度约400 m，2000年完成设计,2002年建成投入使用。尾矿库采用上游式尾矿堆坝,设计最终使用高程380.00 m,总坝高213.85 m,总库容为4.434×107m3,终期设计等别为二等；现堆积坝顶高程为231.4 m,坝高65.25 m。尾矿库总汇水面积为8.236 km2,但由于上游设置了拦洪坝,拦截的汇水面积为6.347 km2,所以库内的汇水面积为1.889 km2。对应汇水情况,现阶段尾矿库的排洪系统为。库外排洪采用拦洪坝+分洪隧洞排洪系统；库内排洪采用排水斜槽+连接井+支隧洞+分洪隧洞，其中斜槽为双格矩型、拱盖板型式，底宽1.3 m、侧墙高l.6 m；支隧洞横断面为圆拱直墙型,净断面为B× H=3.0×3.0 m2。

2 排洪隐患

矿山扩能改造前规模为1.5 kt/d,年入库尾矿量约为430 kt；2005年扩产改造后规模扩大到3 kt/d。按年产钽铌精矿达150 t、锂云母精矿50 kt、锂长石粉350 kt、细长石粉150 kt计算,年入库尾矿量约为420 kt[2]。但由于长石粉部分回收,以2010年为例,当年实际入库尾矿量约120 kt,说明前后入库尾矿量减少了70%。

目前由于加强了资源的综合回收,尾矿粒度组成较设计时发生了较大变化,对比改造工艺前后入库尾矿样筛析结果如表1所示。

表1 扩能改造前后尾矿粒度组成对比

从表1中可见,扩能改造前,对长石没有作进一步的回收,入库尾矿的平均粒径为0.109 mm,-200目占57.5%,-400目占33.5%。扩能改造后,对长石产品进行了回收,总入库尾矿的平均粒径约为0.04 mm, -200目占81.5%左右,-400目约占62%。

根据工程经验,+400目的尾矿为沉砂质,在动水中沉积较快,可形成冲积滩;-400目的尾矿为推移质或流动质,主要形成水下沉积坡及矿泥沉积区。现状尾矿-400目含量较原设计大幅增加,造成尾矿的干滩坡度减缓,尾矿库调洪库容降低,同时尾矿的抗剪强度和渗透系数降低,由此带来排洪安全隐患问题。

由于入库尾矿粒径的变化,当前库内尾砂平均干滩坡度为0.5%,相比原设计的0.9%减小甚多,由此带来泄流水头及调洪库容的急剧减小,排洪构筑物需要下泄的流量增加。按澄清距离200 m,最小干滩长度70 m计,现状滩顶至排水口长度约为425 m,泄流水深0.78 m,则调洪库容为3.7×104m3,较原设计减少了6.8×104m3。根据洪水计算,500年一遇的洪水标准洪峰流量为33.4 m3/s,一次洪水总量43.1× 104m3。根据调洪计算,需要设计下泄流量30.5 m3/s,而库内排洪系统（斜槽—隧洞排洪系统）泄流量仅为5 m3/s,尾矿库存在重大排洪安全隐患。

3 模袋堆坝法提出及其应用

考虑到尾矿坝下游1 km范围内有村庄（花桥村）和大量居民,故在2014年汛期来临之前必须采取临时措施进行安全度汛。由于临近汛期,此时新建排洪系统来解决排洪安全隐患是不太可能的。为此,提出采用模袋堆坝法形成水头和调洪库容,进而解决临时度汛问题。

3.1 模袋堆坝法

现状尾矿为偏细粒尾矿,其堆坝与一般尾矿堆积坝相比,有一些弱点,包括：1）稳定性差；2）透水性差、固结速度慢；3）干滩面坡度较缓；4）子坝堆筑取砂难,只有靠近坝顶很近一段干滩面上可以取砂堆子坝,滩面其它部位往往比较稀软,不能上人取砂[3]。

模袋法堆坝就是用高强度、透水性土工材料制作大面积连续模袋,通过向模袋内充灌尾砂并自行排水形成固结充填体,利用充填体连续交错堆筑子坝的一种堆坝方法。堆坝工艺流程包括：铺袋 —取砂—泵灌—排水—固结形成坝体。采用模袋堆筑子坝能较好地解决细粒尾矿筑坝取砂难、透水性差、不宜固结的难题,如将模袋堆筑子坝尺寸放大也可较好地解决“坝壳”较薄的问题。模袋法堆坝优点：1）筑坝强度高,使尾砂形成一个整体；2）充分利用模袋布透水不透浆的特性,排水固结速度快,有利于快速筑坝；3）工艺成熟,操作简单,可边生产边筑坝,不影响生产。

3.2 模袋堆坝法实践

针对宜春钽铌矿尾矿库排洪系统隐患问题,设计单位出具设计变更,经省安监局备案后,由具有施工资质的施工单位实施,在汛期来临之前如期完成[4]。施工方案如下：

从滩顶往库内70 m处修建一条顶宽8 m的纵堤,纵堤采用模袋充填尾砂筑成,堤高不低于2.5 m。然后再在70 m干滩面上修建一条顶宽5 m的隔堤,将70 m干滩面分成两个区,一区容积为1.55×104m3,二区容积为1.4×104m3。隔堤也采用模袋充填尾砂筑成,两个区轮流放矿,两个区各设一个底宽2 m的溢流口,溢流口设在纵堤与两岸山体结合处,隔堤可作为抗洪抢险的通道。现场照片如图1所示。

图1 现场照片

增加临时度汛措施后,扣除0.7 m的安全超高,其调洪水深为2.2 m,调洪库容为15.6×104m3。根据调洪计算,需要设计下泄流量19.5 m3/s,当泄流水深2.2 m时,库内排洪系统泄流量为20.5 m3/s,满足设计要求的泄流量要求。

4 结束语

近年来,宜春钽铌矿加强了矿山资源的综合利用,随着工艺及产品升级,排入尾矿中的粒度变细是二号尾矿库成危库的主要原因,针对这一现状决定用模袋法筑堤进行尾矿库应急度汛,该工程在今年汛期发挥了重要作用,使得宜春钽铌矿2号尾矿库安全地渡过了汛期。此法可为同类选矿厂尾矿库应急管理提供借鉴和参考。

[1] 余赞松,陈明星,龚杰.宜春钽铌矿资源综合利用现状及存在问题[J].矿业快报,2007(10):63-64。

[2] 卢道刚.宜春钽铌矿扩建工程选矿工艺流程方案设计研究[J].有色冶金设计与研究,1998(4):1-4.

[3] 周汉民,刘晓非,崔旋,等.偏细粒尾矿新型快速堆坝方法[J].现代矿业,2011(11):121-123.

[4] 陈汉东.宜春钽铌矿2#尾矿库工程建设监理的几点认识[J].有色冶金设计与研究,2003(4):17-18,29.

Application of Molding-bag Tailing-heaped Dam Method in a Tailing Pond during Emergency Floodpassing Season

LIU Jiangping1,LIU Hanhe2
(1.Yichun Tantalum-niobium Mine,Yichun,Jiangxi 336003,China; 2.China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

By analyzing condition of No.2 tailings pond of Yichun Tantalum-niobium Mine,the paper determines the cause of potential safety hazard of tailings pond flood drainage.The pond adopts new rapid tailing-heaped dam method-molding-bag method technology as countermeasure for emergency flood-passing season;it proves in practical production that molding-bag tailing-heaped dam method played an important role in 2014.

tailings pond;molding-bag method;emergency flood-passing season;flood drainage system

TV649

B

1004-4345(2015)02-0016-02

2014-10-10

刘江萍（1969—），女，工程师，主要从事选矿及尾矿库技术管理工作。