陶瓷耐磨管专题之矿山尾矿堆坝的方法和实践

矿山尾矿输送中，现在80%以上的输送方案都采用的是陶瓷耐磨管道，现在就陶瓷复合管的专题来谈一下，矿山尾矿输送行业中，尾矿堆坝的方法与实践。

水力冲积法堆的坝叫尾矿堆积坝。子坝的筑坝方法还可以分为人工筑坝、机械筑坝、池田法筑坝等。排放方法有多点排放，即支管分散排放，独管排放等。前者方便筑坝，后者多用于冬季排放和水下排放。有时，为了调整沉积滩坡度，需要考虑不同支管的浓度和粒度，有目的的开启支管。高浓度、细颗粒尾矿筑坝设计缺乏经验，有几个典型工程使用规程的上游法，投产以后出现了筑坝困难的问题。尾矿浓缩、分级、压滤设备的发展，为尾矿膏体排放和“干堆”创造了基础条件，具备了推广的要素之一。由于上游法与干堆法差别较大，干堆设计“不能按上游法规范做”，膏体排放的设计也如此。平面布置、空间利用、库容计算、堆坝方法、材料分布等，许多环节都有别于上游法。当前尾矿膏排和干堆没有设计、施工规范，也缺少系统设计经验，更难找到勘察、试验、实测资料，应鼓励开展这方面工作。

尾矿库安全运行现状及其改进

尽管有闭库、有停用库，从所谓“危险源”、“污染源”的意义上看，“两源”总量几乎没变化。对环境和社会公众安全的压力基本没有减缓。概括当前尾矿库的安全现状：“数量多、规模小，四等库以下占95%以上；普遍采用上游式筑坝；尾矿库安全度低，非正常库近40%；尾矿库下游居民多，下游居民人数100人以上的占53%；尾矿库技术力量薄弱等。”如何缓解尾矿库对环境和社会公众安全的压力，如何防范尾矿库事故带来的损失，是近几年监管部门、使用管理尾矿库的企业、技术专家和公众关心的问题。

改善和扭转这一局面的办法就是在技术、许可、企业三个层面上把工作做实：提高尾矿库勘察、设计、筑坝操作、运行管理技术水准；坚持严格的正常建设标准；狠抓企业主体责任的落实。这些工作的目的就是保证工程安全，大坝要做到不漫、不溃、不滑、不裂；排洪构筑物要不倾、不倒、不塌、畅通。

近几年的实践表明，现在各类应急预案，包括尾矿库的预案，都是针对严重事故的，是减少事故损失的，不是为了减少和杜绝事故总量的。我们要讨论的筑坝和排放是为了改善和提高工程安全，从而保障社会和公众安全。

常用尾矿筑坝方法及其展望

尾矿输送可分为干法和湿法，干法用汽车或皮带，湿法使用泵送，也叫尾矿浆体输送或膏体输送。

对应输送方法的排放方式是干排、膏体排放（也叫圆锥法）、水力冲积法（也叫水力冲填）。不同的排放方式，对场地的要求不同，对约束或支撑尾矿的坝也不同。由于尾矿性质各异，平面布置、防洪设计、地基处理的要求也有较大差别。

水力冲积法堆积的称为尾矿堆积坝。尾矿堆积坝（emban kment）是指生产过程中用尾矿充填堆筑而成的坝。常用的方法有3种：

上游式尾矿筑坝法(upstream emban kment method)在初期坝上游方向充填堆积尾矿的筑坝方式。其特点是堆积坝坝顶轴线逐级向初期坝上游方向推移。

中线式尾矿筑坝法(centerline emban kment method)在初期坝轴线处采用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。其特点是坝顶的轴线始终不变。

下游式尾矿筑坝法(downstream emban kment method)在初期坝下游方向用旋流器分离粗尾砂筑坝方式。其特点是子坝坝顶轴线逐级向初期坝下游方向推移。

子坝的筑坝方法可以分为人工筑坝、机械筑坝、池田法筑坝等。

排放方法有多点排放，即支管分散排放，独管排放等。前者方便筑坝，后者多用于冬季排放和水下排放。有时，为了调整沉积滩坡度，需要考虑不同支管的浓度和粒度，有目的的开启支管。这都是企业长期积累的“绝招”，通常不为认知。

如前所述，高浓度、细颗粒尾矿堆坝设计缺乏经验，现有规程主要内容是上游法，或者说上游法的条款较多。有几个典型工程使用上游法，投产以后出现了筑坝困难的问题。著名的有鲁中、大顶、洪都等。

细颗粒尾矿筑坝设计常采用补强方法增加稳定性，例如：洪都尾矿坝每期子坝（高约3?m）铺设100m的土工格栅。西石门后井坝曾经用旋流器在子坝前隔一个安全滩长的距离，再堆筑一道子坝用来排矿、挡水以满足安全滩长要求。鲁中不用尾矿筑子坝，用废石土挤泥筑坝，无纺布做隔离层，再用旋流器沉砂形成排水层。大顶矿的排放浓度低，尾矿粗、细两级分化明显，则用池田法就地沉砂，以获得较宽厚的坝体，支撑细粒尾矿泥。

据了解，栾川龙宇钼业有限公司尾矿库设计初期坝高60m，初期库容83.2万m3，堆积坝高200m，总有效库容3845.4万m3。前100?m的堆积坝坡1 : 4，后100?m的堆积坝坡1 : 5。2008年10月投入运行，排放浓度55%。2009年5月下旬堆积高度超过了初期坝顶（高程1270m），到2010年3月，堆至第十一期子坝时，堆高22m（高程1?292?m），为了运行安全采取了如下措施：

针对上升速率过快采取了减产、限产措施；针对第一、二期子坝沼泽化的问题，增设了水平排渗，在高程1270～1370m、距离坝顶142～160m还预埋了排渗盲沟；在高程1470m、距离坝顶180～200m区间设置土工席垫，土工席外包400 g/m 无纺布；把55%的排放浓度降至25%～35%，以改善尾矿浆的分选性和坝前沉积滩面坡度；调整选矿工艺，使尾矿中负200目的粒组由原来的65%以上减少到50%～60%。

尾矿干堆和膏体排放

采用干式排放和膏体排放来堆存尾矿，都需要先把尾矿浆浓缩到一个理想的浓度，再进一步浓缩为膏体（在泵送前需要添加剂），或者把理想浓度的矿浆送入压滤机，强制缩水为“湿饼”或“干饼”。

经过深锥浓密机脱水后，不分选、离析，尾矿浓度大于临界流态浓度而小于极限可输送浓度。这种尾矿多用于膏体地表排放，以排放点作为中心，形成3o～10o坡度。显然，中心高度越大，坡角也随之增大。这样在中心点排放，尾矿会形成一个堆体。上世纪90年代，国内叫锥式排放（conical center disposal）。

经过压滤或过滤后，不发生分选、离析，重量浓度80％或更高，含水在塑限附近，饱和度在75～90％之间的尾矿，称为尾矿“干饼”或“?湿饼”。可以用汽车或传送带运至特定地点排放，可以在初期坝或平地围堤所形成区域内存放、排放，有的在沟谷的末端开始向下游排。这就是人们说的干堆（dry stacking）。

存放压滤、过滤工艺后的尾矿干饼、湿饼的场所，如果场地内无存水，可以叫尾矿干堆场（dry?tailings?yard）。锥式排放能形成尾矿堆，无需建坝的，也属于尾矿堆场。为了收集径流、防洪、防止扬尘、回水和方便管理等，应布置必要的工程，属于附属设施，主要有防渗、排渗、护坡、绿化、喷淋、集水及排水等。

干式排放和膏体排放概况

尾矿浓缩、分级、压滤设备的发展，为尾矿膏体排放和“干堆”创造了基础条件，具备了推广的要素之一。

膏体是在静态条件下，基本不离析的固液两相体，重量浓度在65%?75%。选矿专业有学者认为膏体或高浓度直接排放工艺有以下特点：

浓度高，如果浓缩系统在选厂，厂内回水率高；排放场所选择灵活，可建在塌陷坑、低洼地、开矿坑等负地形和缓坡地；实现运营和复垦同步进行；面积小，建设和维护费用低。

由于国内膏体堆放的实际工程尚少见，从尾矿库建设和运行角度，为了和传统尾矿堆存方法探讨比较，假设有同一“V”型山谷，一个方案是传统湿法排放。筑坝后使用湿法排放，初期坝高55m，筑坝的方量190万m3,库容700万m3，不堆坝。由于这是一个带有心墙的坝，不用尾矿堆坝，国内通常称为一次性筑坝。

另一个方案是膏体堆排，筑坝后在坝内锥形堆放，围坝高20m，坝的方量15.35万m3，库容5500万m3，锥高50m。如果粗尾矿，上游法筑坝，初期坝高20m，再堆坝35m，总库容就肯定大于5500万m3。

需要说明，在这个举例中要注意尾矿特性，如果需建55m高的心墙坝堆存的尾矿，按国内的经验，全尾矿的评价粒径当小于0.04mm，-200目的大于80%，400目大于或接近40%。这种尾矿膏排易，干堆难。

（本文来源：徐宏达 谢亦石 承德龙兴矿业工程设计有限责任公司北京项目部）