本发明公开了一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺，通过尾矿库调查、坝前人造干滩总长度L的确定、坝前人造干滩高度h的确定，在紧靠初期坝(2)的库区尾砂干滩(1)的滩面上设置拦挡坝(3)，按照时间顺序在坝前分期设置一至四道拦挡围堰，将尾砂输送管道及旋流器(10)移动至拦挡围堰顶部，使旋流器(10)的底流形成尾矿干滩，最终完成坝前人造干滩的堆筑。本发明利用旋流器底流在尾矿库内形成干滩，加快了尾矿库干滩的形成，提高了夏季尾矿库形成干滩的速度；同时由于干滩相对于水力冲击形成的干滩较高，易于冬季直接将尾矿管线铺设至干滩下游并进行冰下放矿，降低了冬季极寒条件下坝前尾砂结冰对尾矿库安全的影响。
1.一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺，其特征在于采用以下技术方案：
1)尾矿库调查：确定尾矿库入库尾矿浆浓度、粒径分布、尾矿库纵深、坝前尾砂地基承载力、库区积水深度、尾矿库排水及排渗系统，为尾矿库坝前设置人造干滩提供基础资料；
2)坝前人造干滩总长度L的确定：根据尾矿库等别、坝前尾砂地基承载力，将坝前人造干滩总长度L设定为40～200m；
当尾矿库为五等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥40m；当尾矿库为四等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥50m；当尾矿库为三等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L应≥70m；当尾矿库为二等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥100m；当尾矿库为一等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥150m；
3)坝前人造干滩高度h的确定：根据矿山冬季时间或冰冻期时间及尾矿排放速率，将坝前人造干滩高度h确定为1～5m；
4)在紧靠初期坝(2)的库区尾砂干滩(1)的滩面上设置拦挡坝(3)，拦挡坝(3)平行于初期坝(2)轴线，拦挡坝(3)采用尾砂、采矿废石或碎石、采矿剥离粘土堆筑而成，拦挡坝(3)高度为1.02～5.1m，拦挡坝(3)高度比坝前人造干滩高度h高0.02～0.1m，拦挡坝(3)内外坡比均在(1:1.5)～(1:3.5)范围；
当尾砂、采矿废石或碎石、粘土的总重量为100％时，尾砂、采矿废石或碎石、采矿剥离粘土的重量百分含量分别为：尾砂：25～45％；
5)根据坝前人造干滩总长度L，按照时间顺序在坝前分期设置第一道拦挡围堰(4)、第二道拦挡围堰(6)、第三道拦挡围堰(8)、第四道拦挡围堰(11)；根据坝前尾砂地基承载力和尾矿排放计划，相邻两道拦挡围堰之间、拦挡坝(3)与第一道拦挡围堰(4)之间相距设计在
30～50m范围；在夏季或气温大于0℃的季节，按照以下步骤实施：
将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第一道拦挡围堰(4)位置，尾矿浆经过旋流器(10)后，旋流器(10)的底流尾砂直接堆筑第一道拦挡围堰(4)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；当第一道拦挡围堰(4)堆筑完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器(10)放置于第一道拦挡围堰(4)的顶部，使旋流器(10)的底流排放至拦挡坝(3)与第一道拦挡围堰(4)之间的空区，铺平至比拦挡坝(3)低0.02～0.1m的高度形成第一期尾矿干滩(5)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；
将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第二道拦挡围堰(6)位置，尾矿浆经过旋流器(10)后，旋流器(10)的底流尾砂直接堆筑第二道拦挡围堰(6)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；当第二道拦挡围堰(6)堆筑完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器(10)放置于第二道拦挡围堰(6)的顶部，使旋流器(10)的底流排放至第二道拦挡围堰(6)与第一道拦挡围堰(4)之间的空区，铺平至第一道拦挡围堰(4)的高度形成第二期尾矿干滩(7)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；
依次类推，重复以上步骤完成第三道拦挡围堰(8)、第三期尾矿干滩(9)、第四道拦挡围堰(11)、第四期尾矿干滩(12)的堆排；最终完成坝前人造干滩的堆筑。
2.一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺，其特征在于采用以下技术方案：
1)尾矿库调查：确定尾矿库入库尾矿浆浓度、粒径分布、尾矿库纵深、坝前尾砂地基承载力、库区积水深度、尾矿库排水及排渗系统，为尾矿库坝前设置人造干滩提供基础资料；
2)坝前人造干滩总长度L的确定：根据尾矿库等别、坝前尾砂地基承载力，将坝前人造干滩总长度L设定为40～200m；
3)坝前人造干滩高度h的确定：根据矿山冬季时间或冰冻期时间及尾矿排放速率，将坝前人造干滩高度h确定为1～5m；
4)在紧靠初期坝(2)的库区尾砂干滩(1)的滩面上设置拦挡坝(3)，拦挡坝(3)平行于初期坝(2)轴线，拦挡坝(3)采用尾砂、采矿废石或碎石、采矿剥离粘土堆筑而成，拦挡坝(3)高度为1.02～5.1m，拦挡坝(3)高度比坝前人造干滩h高0.02～0.1m，拦挡坝(3)内外坡比均在(1:1.5)～(1:3.5)范围；
当采用尾砂、采矿废石或碎石、粘土的总重量为100％时，尾砂、采矿废石或碎石、采矿剥离粘土的重量百分含量为：尾砂：25～45％；
5)根据坝前人造干滩总长度L，按照时间顺序在坝前分期设置第一道拦挡围堰(4)、第二道拦挡围堰(6)、第三道拦挡围堰(8)、第四道拦挡围堰(11)；根据坝前尾砂地基承载力和尾矿排放计划，相邻两道拦挡围堰之间、拦挡坝(3)与第一道拦挡围堰(4)之间相距设计在
30～50m范围；当L≤50m时，仅设置第一道拦挡围堰(4)；当50m
将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第一道拦挡围堰(4)位置，尾矿浆经过旋流器(10)后，旋流器(10)的底流尾砂直接堆筑第一道拦挡围堰(4)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；当第一道拦挡围堰(4)堆筑完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器(10)放置于第一道拦挡围堰(4)的顶部，使旋流器(10)的底流排放至拦挡坝(3)与第一道拦挡围堰(4)之间的空区，铺平至比拦挡坝(3)低0.02～0.1m的高度形成第一期尾矿干滩(5)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；
将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第二道拦挡围堰(6)位置，尾矿浆经过旋流器(10)后，旋流器(10)的底流尾砂直接堆筑第二道拦挡围堰(6)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；当第二道拦挡围堰(6)堆筑完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器(10)放置于第二道拦挡围堰(6)的顶部，使旋流器(10)的底流排放至第二道拦挡围堰(6)与第一道拦挡围堰(4)之间的空区，铺平至第一道拦挡围堰(4)的高度形成第二期尾矿干滩(7)，旋流器(10)的溢流排向尾矿库上游方向；
依次类推，重复以上步骤完成第三道拦挡围堰(8)、第三期尾矿干滩(9)、第四道拦挡围堰(11)、第四期尾矿干滩(12)的堆排；最终完成坝前人造干滩的堆筑。
3.如权利要求1或2所述的一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺，其特征在于：所述冰冻期时间指矿山所在地日气温低于0℃大于8小时的所有日历天数，所述尾砂排放速率指矿山实际生产能力下日入库尾砂量；所述旋流器(10)底流尾砂的重量浓度≥
70％，底流尾砂中≥0.1mm粒级的重量占底流尾砂总重量的60％以上，底流尾砂中<0.074mm粒级的重量占底流尾砂总重量的10％以内。
一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺
技术领域
[0001] 本发明属于尾矿安全堆存技术领域，具体涉及一种堆筑尾矿库人 造干滩的工艺，适用于高寒、高海拔地区初期坝为不透水坝的上游法 尾矿库利用旋流器堆筑尾矿库人造干滩。
背景技术
[0002] 尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属 矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。上游法筑坝工 艺是中国金属矿选矿厂较为普遍采用的技术，投资少、管理方便。它 是通过分散放矿管，将尾矿矿浆在坝前分散放矿，以形成尾矿库自然 沉积滩，然后在尾矿沉积滩上利用尾矿砂修筑子坝。
[0003] 我国高寒地区包括中国西藏自治区全部和青海省、新疆自治区、 甘肃省、四川省、云南省的部分，高寒地区冻土影响的面积约占中国 陆地总面积的70％左右，覆盖了大多数工程建设的范围，其中高寒 地区多年冻土约占22.3％，季节性冻土分布则更广，约占53.5％。在 全球变暖的大背景下，我国的高寒地区的冻土正在发生重要变化，主 要表现为冻土的最大深度减小，冻结日期推迟，融化日期提前，冻土 下界上升等退化趋势。这意味着冻融作用的影响区域将会扩大。与之 形成鲜明对比的是我国工程建设的蓬勃发展，以矿山为例，早期开发 的矿山主要位于南北方温度相对较高的地区，其低于零摄氏度的时间 很少会超过3个月，而目前随着矿业的发展，涌现了一大批处于高寒 高海拔区域的矿山。随着工程建设及运营标准的不断提高，冻土区重 大工程设施的建设及运营将会迎来更加严峻的挑战。
[0004] 尾矿库作为矿山的配套工程，是一个非常复杂的土工建筑物，是 一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容 易造成重特大事故。随着高寒地区矿山开发力度的加大，我国位于高 寒冻土地区的尾矿库越来越多。高寒冻土地区的尾矿库除了存在常规 的风险因素外，还面临冻融循环作用带来的危险。
[0005] 高寒地区尾矿库冬季在坝前放矿后，由于受到极寒天气的影响， 坝前尾矿易形成冰冻状态，上升速度快且形成的冰砂混合体强度高， 对上覆尾砂有支撑作用。而到了夏季，受到太阳热辐射及地热辐射影 响尾砂滩面温度回升，表层尾砂滩面融化，强度降低，支撑作用减弱， 易造成坝前尾砂滩面塌陷。随着季节更替，尾矿滩面始终处于冻融状 态，反复的冻胀、融沉作用是极寒地区尾矿库稳定性降低、病害频发 的主要原因。目前国内高寒地区尾矿库冬季尾砂排放大多将放矿支管 直接铺设至库尾进行冰下放矿，这就需要保证夏季期间坝前尾砂滩面 必须形成，且具有一定的高差，否则易造成尾矿水倒灌入坝前。而在 实际情况下，参照尾砂沉积规律，自然形成的尾砂干滩很难满足冬季 尾砂冰下放矿的要求，因此就需要夏季时在坝前设置足够长的干滩， 如何在高寒地区堆筑尾矿库干滩，成了高寒地区尾矿库堆筑的一个新 难题。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是针对现有技术在高寒高海拔地区堆筑尾矿库 干滩存在的技术难题，而提供一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的 新工艺，该工艺能够在在尾矿库内快速形成干滩，并可以大大降低冬 季极寒条件下坝前尾砂结冰对尾矿库安全的影响。
[0007] 为实现本发明的上述目的，本发明一种在高寒地区堆筑尾矿库人 造干滩的新工艺采用以下工艺、步骤来实现：
[0008] 1)尾矿库调查：确定尾矿库入库尾矿浆浓度、粒径分布、尾矿 库纵深、坝前尾砂地基承载力、库区积水深度、尾矿库排水及排渗系 统，为尾矿库坝前设置人造干滩提供基础资料。
[0009] 2)坝前人造干滩总长度L的确定：根据尾矿库等别、坝前尾砂 地基承载力，将坝前人造干滩总长度L设定为40～200m。
[0010] 当尾矿库为五等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥40m；当尾 矿库为四等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥50m；当尾矿库为三 等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L应≥70m；当尾矿库为二等尾矿 库时，坝前人造干滩总长度L≥100m；当尾矿库为一等尾矿库时，坝 前人造干滩总长度L≥150m。
[0011] 3)坝前人造干滩高度h的确定：根据矿山冬季时间或冰冻期时 间及尾矿排放速率，将坝前人造干滩高度h确定为1～5m。
[0012] 所述冰冻期时间指矿山所在地日气温低于0℃大于8小时的所有 日历天数，所述尾砂排放速率指矿山实际生产能力下日入库尾砂量。
[0013] 4)在紧靠初期坝的库区尾砂干滩的滩面上设置拦挡坝，拦挡坝 平行于初期坝轴线，拦挡坝采用尾砂、采矿废石或碎石、采矿剥离粘 土堆筑而成，拦挡坝高度为1.02～5.1m，拦挡坝高度比坝前人造干滩 高度h高0.02～0.1m，拦挡坝内外坡比均在(1:1.5)～(1:3.5)范围。
[0014] 当尾砂、采矿废石或碎石、粘土的总重量为100％时，尾砂、采 矿废石或碎石、采矿剥离粘土的重量百分含量分别为：
[0015] 尾砂：25～45％；
[0016] 采矿废石或碎石：30～50％；
[0017] 采矿剥离粘土：15～35％。
[0018] 5)根据坝前人造干滩总长度L，按照时间顺序在坝前分期设置 第一道拦挡围堰、第二道拦挡围堰、第三道拦挡围堰、第四道拦挡围 堰，相邻两道拦挡围堰之间、拦挡坝与第一道拦挡围堰之间相距在 30～50m范围。当坝前人造干滩总长度L≤50m时，仅设置第一道拦 挡围堰；当50m
[0019] 将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第一道拦挡围堰位置，尾矿浆 经过旋流器后，旋流器的底流尾砂直接堆筑第一道拦挡围堰，旋流器 的溢流排向尾矿库上游方向；当第一道拦挡围堰堆筑完成后，将尾矿 库尾砂输送管道及旋流器放置于第一道拦挡围堰的顶部，使旋流器的 底流排放至拦挡坝与第一道拦挡围堰之间的空区，铺平至比拦挡坝低 0.02～0.1m的高度形成第一期尾矿干滩，旋流器的溢流排向尾矿库上 游方向，并自流至尾款库库尾；所述尾矿库上游方向是指远离拦挡坝 的方向。
[0020] 将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第二道拦挡围堰位置，尾矿浆 经过旋流器后，旋流器的底流尾砂直接堆筑第二道拦挡围堰，旋流器 的溢流排向尾矿库上游方向；当第二道拦挡围堰堆筑完成后，将尾矿 库尾砂输送管道及旋流器放置于第二道拦挡围堰的顶部，使旋流器的 底流排放至第二道拦挡围堰与第一道拦挡围堰之间的空区，铺平至第 一道拦挡围堰的高度形成第二期尾矿干滩，旋流器的溢流排向尾矿库 上游方向；
[0021] 依次类推，重复以上步骤完成第三道拦挡围堰、第三期尾矿干滩、 第四道拦挡围堰、第四期尾矿干滩的堆排；最终完成坝前人造干滩的 堆筑。
[0022] 所述的第一、二、三、四道拦挡围堰的顶宽2～8m，内外坡比为 1:2～1:5；所述的第一、二、三、四道拦挡围堰同高，但比拦挡坝低 0.02～0.1m。
[0023] 所述旋流器的底流尾砂重量浓度≥70％。
[0024] 在冬季或冰冻期，选矿厂排出的尾矿通过尾砂输送管道直接输送 到尾矿库内水下，防止尾矿结冰。
[0025] 本发明一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺采用以上 技术方案后，具有以下有益效果：通过对尾矿库调查，拦挡坝及拦挡 围堰的堆筑，并利用旋流器底流在尾矿库内形成干滩，加快了尾矿库 干滩的形成，提高了夏季尾矿库形成干滩的速度；同时由于干滩相对 于水力冲击形成的干滩较高，易于冬季直接将尾矿管线铺设至干滩下 游并进行冰下放矿，降低了冬季极寒条件下坝前尾砂结冰对尾矿库安 全的影响。
附图说明
[0026] 图1为本发明一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺的 剖面示意图。
[0027] 附图标记为：1－库区尾砂干滩；2－初期坝；3-拦挡坝；4－第 一道拦挡围堰；5－第一期尾矿干滩；6－第二道拦挡围堰；7－第二 期尾矿干滩；8－第三道拦挡围堰；9－第三期尾矿干滩；10－旋流器， 11－第四道拦挡围堰；12－第四期尾矿干滩。
具体实施方式
[0028] 为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种在高 寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新工艺做进一步详细说明。
[0029] 由图1所示的本发明一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩的新 工艺的剖面示意图看出，本发明一种在高寒地区堆筑尾矿库人造干滩 的新工艺，采用以下工艺、步骤：
[0030] 1)尾矿库调查：确定尾矿库入库尾矿浆浓度、粒径分布、尾矿 库纵深、坝前尾砂地基承载力、库区积水深度、尾矿库排水及排渗系 统，为尾矿库坝前设置人造干滩提供基础资料；
[0031] 2)坝前人造干滩总长度L的确定：根据尾矿库等别、坝前尾砂 地基承载力，将坝前人造干滩总长度L设定为40～200m；
[0032] 3)坝前人造干滩高度h的确定：根据矿山冬季时间或冰冻期时 间及尾矿排放速率，将坝前人造干滩高度h确定为1～5m；
[0033] 所述冰冻期时间指矿山所在地日气温低于0℃大于8小时的所有 日历天数，所述尾砂排放速率指矿山实际生产能力下日入库尾砂量。
[0034] 4)在紧靠初期坝2的库区尾砂干滩1的滩面上设置拦挡坝3， 拦挡坝3平行于初期坝2轴线，拦挡坝3采用尾砂、采矿废石或碎石、 采矿剥离粘土堆筑，拦挡坝3高度为1.02～5.1m，拦挡坝3高度比坝 前人造干滩高度h高0.02～0.1m，拦挡坝3内外坡比均在(1:1.5)～ (1:3.5)范围；
[0035] 5)根据坝前人造干滩总长度L，按照时间顺序在坝前分期设置 第一道拦挡围堰4、第二道拦挡围堰6、第三道拦挡围堰8、第四道 拦挡围堰11，相邻两道拦挡围堰之间、拦挡坝3与第一道拦挡围堰4 之间相距在30～50m范围；在夏季或气温大于0℃的季节，按照以下 步骤实施：
[0036] 将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第一道拦挡围堰4位置，尾矿 浆经过旋流器10后，旋流器10的底流尾砂直接堆筑第一道拦挡围堰 4，旋流器10的溢流排向尾矿库上游方向；当第一道拦挡围堰4堆筑 完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器10放置于第一道拦挡围堰 4的顶部，使旋流器10的底流排放至拦挡坝3与第一道拦挡围堰4 之间的空区，铺平至比拦挡坝低0.02～0.1m的高度形成第一期尾矿干 滩，旋流器10的溢流排向尾矿库上游方向；
[0037] 将尾矿库尾砂输送管道安置在拟建第二道拦挡围堰6位置，尾矿 浆经过旋流器10后，旋流器10的底流尾砂直接堆筑第二道拦挡围堰 6，旋流器10的溢流排向尾矿库上游方向；当第二道拦挡围堰6堆筑 完成后，将尾矿库尾砂输送管道及旋流器10放置于第二道拦挡围堰 6的顶部，使旋流器10的底流排放至第二道拦挡围堰6与第一道拦 挡围堰4之间的空区，铺平至第一道拦挡围堰4的高度形成第二期尾 矿干滩7，旋流器10的溢流排向尾矿库上游方向；
[0038] 依次类推，重复以上步骤完成第三道拦挡围堰8、第三期尾矿干 滩9、第四道拦挡围堰11、第四期尾矿干滩12的堆排；最终完成坝 前人造干滩的堆筑。
[0039] 当尾矿库为五等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥40m；当尾 矿库为四等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L≥50m；当尾矿库为三 等尾矿库时，坝前人造干滩总长度L应≥70m；当尾矿库为二等尾矿 库时，坝前人造干滩总长度L≥100m；当尾矿库为一等尾矿库时，坝 前人造干滩总长度L≥150m。
[0040] 当L≤50m时，仅设置第一道拦挡围堰4；当50m
[0041] 所述旋流器10的底流尾砂重量浓度≥70％，即尾矿浆经过旋流 器10脱水、分级后的底流尾砂形成的含水率低于30％。底流尾砂中 ≥0.1mm粒级的重量占底流尾砂总重量的60％以上，底流尾砂中 <0.074mm粒级的重量占底流尾砂总重量的10％以内，以便于堆筑拦 挡围堰及人造尾矿干滩。
