尾礦干化填埋場
1.概述
尾礦入庫時含水量很高,入庫后雖然能夠通過濾水設施滲出一部分,但同時又會得到天降雨水和地表徑流水的補充,若在雨季或連降暴雨后,有時可使尾礦處在水飽和狀態,這對尾礦壩形成很大側壓力,若不慎一旦垮壩將造成巨大損失。
采用新技術設計可以使尾礦在分倉填埋階段逐步脫水干化,并且在最終圍合成型后被嚴格密封在填埋場庫區中,故最終形成尾礦庫絕對安全可靠,且對外界環境零污染。
本新技術無論在平原或山區都適用。特別具有實用價值的是:可對現狀尾礦庫進行加固、覆蓋和擴充,不僅徹底消除了現狀尾礦庫的安全隱患,而且還可以對現狀尾礦庫進行大容量擴充,使土地使用效率大為提升。
為計算方便,本實施例項目建造在平原,且填埋場占地平面為矩形。
2.實施內容
新技術按兩個階段實施尾礦干化填埋場:第一階段為“分倉填埋階段”;第二階段為“圍合成型階段”,分述如下:
2.1分倉填埋階段
分倉填埋階段主要內容是依次構筑和填滿全部筒倉,實施周期為填埋場設計年限。本設計項目總共建設408座筒倉,每座筒倉直徑20米,填高24米,容積為7540立方米。408座筒倉總填埋量為307.63萬立方米,若按日填埋421立方米計,可填埋20年。
應根據筒倉填埋高度來確定筒倉直徑,一般筒倉直徑與高度的適宜比例約在1:1.2左右。首先平整場地,如果當地土源缺乏可適量挖出地表土運輸至場區外,以備今后返回填埋場頂面進行覆蓋。
而后鋪設尾礦排水主管、支管,以及建造各集水井。最后依次建造各筒倉并輪流進料。由于液態尾礦料漿會對筒倉體產生較大側壓力,所以對一座筒倉連續進料不能太多,按日進料421立方米計,第一個筒倉進料1.5天為631立方米,筒倉內尾礦作業面升高約2米,而后轉向第二個筒倉進料。
依次輪流向最后第408座筒倉進料完成后,已經歷時408X1.5=612天,這時第一座筒倉內尾礦水因下滲和蒸發已經排出很多,尾礦體趨于干化和固結,填料作業面也有所下降。
在尾礦進料到達合適高度后,安置加筋環,加筋環呈圓形按設計要求安放,在進料時應先將加筋環內部填滿后再填充加筋環外部。
在固體物料中安放加筋環可大幅度減小因固體物料堆積對筒倉體產生的側向力,此外,在筒倉中央和沿倉體內壁安放的總計13根豎向軟式透水管可及時排出尾礦料漿中的水分,使對筒倉壁的側向水壓力無法形成。此兩項措施可確保筒倉體結構安全。
根據實驗室鋼筋拉伸試驗圖可知:如倉體環筋采用Q235低碳鋼,則當其拉伸到達屈服極限時,其對應的延伸率約為0.1%,而當其拉伸到達強度極限時,其延伸率約為16%,在此過程中會發生非常明顯的拉伸變形。故無須勞神計算倉體內壁受力大小,只要通過日常觀察倉體環筋的拉伸變形就可以把握倉體結構的安全。
筒倉進料完成后為加快蒸發水分可不進行覆蓋,如遇暴雨或者為避免粉塵污染再進行覆蓋。
2.2 圍合成型階段
當所有筒倉填滿后,進入圍合成型階段,需要臨時招聘眾多人力參與。因提升回收筒倉體需要,在筒倉四周均勻分布12人。挖掘各筒倉頂部尾礦向倉體周圍空隙處拋填,而后將下拋填充料夯壓密實。每填充0.75米就自下而上拆除一節倉體,以及拆除沿筒倉內壁且高程在0.3米以上的豎向軟式透水管。重復上述過程,直至將各相鄰倉體之間空隙處全部填滿,以及筒倉體全部拆除回收為止。
與上述過程同步進行的還有沿填埋場四周砌筑漿砌塊石護坡,護坡高度隨拋填尾礦作業面上升,當全部相鄰筒倉間空隙全部填滿后護坡砌筑亦同步上升到頂。推土機按設計高程平整作業面,形成填埋場中部最高,且向四周形成1%的排水坡。平整并碾壓密實后攤鋪厚1毫米HDPE膜形成防水墊層,在墊層上按設計圖均勻分布軟式透水管。
最后將場區外備用土方回填在防水墊層上,厚度約0.6米,覆土層上可選擇種植淺根莖花草。
圍合成型階段應避開雨季,并且盡可能在1個月以內完成。
在分倉填埋階段,各筒倉倉頂填埋高程為23.5米,經圍合成型后,填埋場頂面平均高程約為20.1米(其中包括覆土層厚0.6米)。
3. 新技術優越性
新技術優越性主要體現在:
(1)尾礦庫絕對安全可靠,主要表現在:
填埋場成型后,填埋場頂部設置了防水襯墊和水平向透水管,可有效阻止降雨入侵;
在填埋場圍合成型階段雖然回收了沿筒倉體周邊豎向透水管,但各筒倉中央的豎向透水管是無法回收的仍保留在尾礦堆體中,所以堆體內仍均勻分布有眾多豎向透水管,可確保堆體內永久不積水;
由于在尾礦堆體中安置了大量加筋環,形成眾多獨立固結體,故在堆體內不可能再出現滑移破裂面。
(2)環境效益好:由于在分倉填埋階段可隨時覆蓋填料作業面,以及在圍合成型后進行了嚴格密封,故環境效益可達到零污染。
(3)工程造價低:按本項目實例在不考慮倉體回收利用的前提下,每立方米造價約為36元。如按70%折舊計價回收筒倉體,則每立方米造價約為19.6元。另外,在實施過程中還可以進行分期實施,將前期實施竣工后回收的筒倉體用于后期實施,這樣還可以進一步降低工程造價。
(4)節約土地:可利用現有庫區場地。
4.此新技術還可用于建造無滲瀝液需要處理的垃圾干化填埋場。

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