露天矿坑改建尾矿库可行性技术研究

凹山采场闭坑后改建尾矿库的可行性研究凹山采场闭坑后改建尾矿库的可行性研究2009 2 2 9 12 31 浏览 315 次 我要评论 导读导读 文章分析了马钢南山矿业有限责任公司目前尾矿库的现状 论述了利用闭坑 的凹山采场改建尾矿库的可行性 研究了采坑改建尾矿库的防洪 回水排放等问题 表明该采坑改作尾矿库后具有容量大 安全性好 投资少及不新占土地等优点 还 给出了 45m 标高以下的凹山采坑尾矿库库容计算 150m 以上台阶蓄洪容量 一 览表 本文可作为与 改建尾矿库可行性研究 有关从业人员的技术指导 亦可为 矿业企业行政 技术管理人员提供参考 一 尾矿库现状一 尾矿库现状 库容 8476 万 m3 设计终库标高 100 m 现已占用有效库容 7078 万 m3 剩余 1398 万 m3 按设计每年排尾 220 万 t 计算 还可使用约 10 年 城门峒尾矿库设计 有效库容 2350 万 m3 设计终库标高 180m 现已占用有效库容约 953 万 m3 剩余 1397 万 m3 按设计每年排尾 200 万 t 计算 还可使用约 11 年 目前尾矿流向示意 如图 1 所示 图 1 南山矿业公司尾矿流向示意图 二 利用凹山露天闭坑采场改建尾矿库二 利用凹山露天闭坑采场改建尾矿库 一 可行性 至 2007 年底凹山总尾矿库和城门峒尾矿库剩余库容 2795 万 m3 而高村采场采 期至 2028 年底 将合计有超过 9000 万 t 的尾矿 其中近 2000 万 t 干尾进排土场 余下的近 7000 万 t 排入尾矿库 即将开采的和尚桥铁矿 将产生近 6000 万 t 尾矿 进入尾矿库 合计入库尾矿超过 1 3 亿 t 容量近 9000 万 m3 目前两库的库容量 远小于产生的尾矿量 建设新的尾矿库势在必行 凹山露天采坑是合适的库址 凹山采场预定于 2009 年末闭坑 其下部不再有 采矿活动 利用该采坑作尾矿库 可避免在地表筑坝易出现坝体移位 开裂 渗漏 被水冲刷及地震溃坝等隐患 同时具有不占用土地 无需筑坝 投资少 安全性高 的优点 该采场以 45m 标高封闭圈为界 45m 高程以下至 201m 为一完整的凹坑 45m 高程以上至 90m 标高有西 东 北 3 个出口 90m 标高以上除北部有殿庵山 西部 有大王山外 为敞开形山坡露天矿 45m 标高封闭圈周长 3615m 面积 81 5 万 m2 开挖最低标高按采矿设计为 201m 深 246m 闭坑后有足够的空间容纳尾砂 而且在矿坑外围底部 165 和 65m 标高处分别设有完整的排水巷道系统 可供尾矿排水用 因此 45m 标高以 下的废弃矿坑改建为尾矿库是可行的 二 库容计算 库容计算时采用采矿台阶的上边线 忽略平台宽度所占据的部分容积 计算结 果可直接作为有效库容使用 见表 1 表 1 45m 标高以下的凹山采坑尾矿库库容计算 标高 m面积 m2库容 m3累计库容 m3 201 189 177 165 150 135 120 105 90 75 60 45 30 8510 57 12816 48 24801 95 43052 67 64886 73 81506 63 128852 62 195953 39 231150 66 264941 93 314748 04 358474 64 421419 17 127962 32 225710 57 407127 72 809545 50 1097950 17 1577694 37 2436045 09 32 3280 43 3720694 41 4347674 77 5049170 16 5849203 57 127962 32 353672 90 760800 62 1570346 12 2668296 29 4245990 65 6682035 74 9885316 17 13606010 58 17953685 35 23002855 52 28852059 09 15 0 15 30 45 509260 43 592027 08 665755 93 737236 74 815133 67 6980096 94 8259656 29 9433372 59 10522445 08 11642778 08 35832156 03 44091812 32 53525184 92 64047630 00 75690408 08 由表 1 可知 凹山采坑 45m 以下库容多达 7000 万 m3 加上目前两库的容量 已超过 1 亿 m3 满足未来南山矿矿石处理产生的约 9000 万 m3的尾矿容量 三 排放方式 采坑周围地面标高 45m 利用低于 45m 标高的废弃采坑作尾矿库不需建筑初期 坝和后期坝 只须解决尾砂从下到上逐台阶排放 正常固结 最低一层为 201m 高程 其后按表 1 中的标高依次增高直到 45m 三 尾矿库防洪及排 回水三 尾矿库防洪及排 回水 一 疏干排水系统 凹山露天采场己建成两期坑道疏干排水系统 一期排水巷道设在 65m 高程 二期设在 165m 高程 165m 排水巷道有 3 个入口分别与 105 90 和 75m 矿 坑台阶的 600mm 泄水孔相通 65m 排水巷道亦有与矿坑台阶相通的泄水口 由于尾矿库低于地面 可利用原矿坑使用的 165 及 65m 两级巷道排水系统 在矿坑内相应台阶上建排水井 选用 1 0m 窗口式排水井 井底由泄水孔 0 6m 与排水巷道相连 无论洪水还是尾矿回水均由此通道进入巷道内 再由 巷道流至水仓 用水泵通过斜井排到地面外 凹山坑尾矿库使用初期 坑底回水由 165m 排水巷道排至地表 后期则由 65m 排水巷道排至地表 因坑底排水巷道最低标高为 165m 对于 165m 及以下 的 177 201m3个台阶 可采用预建竖井加浮船泵抽水 用软管打至排水井内 排 向 165m 巷道 由于该尾矿库低于地面 且排水能力是由巷道内水泵所决定的 对洪水以蓄为 主 排为辅 越深处蓄水面面积越小 蓄洪能力也越小 表 2 现以最低处的排 水井为例 进水标高下口为 150m 既使日降雨 303 6mm 的特大洪水 洪水总量 38 9 万 m3 使 150m 台阶淹没约 5 6m 而 165m 巷道内水泵排水能力 4000t h 全部洪水排尽只需 97 25 小时 表 2 150m 以上台阶蓄洪容量 标高 m面积 m2容积 m3累积容积 m3 150 149 148 147 146 145 144 64886 73 65994 72 67102 71 68210 71 69318 70 70426 69 71534 69 65440 72 66548 72 67656 71 68764 70 69872 70 70080 69 65440 72 131989 44 199646 15 268410 85 338 283 55 409264 24 上部各台阶水面面积越来越大 排水的压力越来越轻 更不会出现洪水外溢 在日降雨 303 6mm 的特大洪水时 30m 台阶淹没仅约 0 5m 65m 巷道内水泵排水 能力 4000t h 全部洪水排净需 105 小时 斜井井口出水有两种方式 1 在井口附近地表建立回水泵站 送回选矿厂 2 维持老方式 由地表水系汇流至凹山选厂 2 泵房 经大循环入选矿厂使用 二 浮船泵排洪 如上所述 既使用坑道排洪 也避免不了淹没数天的可能 因此可考虑用浮船 泵回水排洪 浮船泵排水能力 2000 4000t h 不宜太小 以免暴雨后采场边帮浸 水时间过长 酸性增大 带来环保方面的新问题 采用浮船泵回水的关键是需要大 流量 2000 4000t h 高扬程 最大 250m 的浮船泵 另外 可采取浮船泵一坑道联合排洪 下部坑道排洪 上部 65m 以上 用 浮船泵回水排洪 浮船泵扬程只需约 100m 而且 65m 坑道废弃已久 不必再恢复 四 安全稳定性四 安全稳定性 凹山采场台阶宽度 7m 台阶边坡角 60 整体边坡角 35 43 采场内边坡 岩性坚硬完整 稳定性较好 采场仅在上部近地表 30 30m 台阶西帮北部 北帮 东帮的边坡为散体结构 岩性为凝灰岩 安山岩 闪长玢岩及硫铁矿层 边坡岩石 为松软 半坚硬 出现过崩塌 滑坡 但经过削坡及锚杆 锚索等加固措施 消除 了可能出现的安全隐息 数十年来 凹山采坑未出现大的边坡安全事故 总体属于 岩石边坡 并处于稳定状态 坑内贮存尾砂后 有减低下滑力的作用 对原岩石边 坡无不良影响 尾砂贮存于坑内有排水井排水疏干 随着时间推移 可逐步从下向上固结成层 安全稳定性是可靠的 蓄尾开始时要考虑对离硫边帮的处理 可采取喷射混凝土形 成封闭层 阻断水 空气与硫的直接接触 以避免水的污染 五 矿区生产及尾矿平衡五 矿区生产及尾矿平衡 凹山坑尾矿库物送量的变化可分为 4 个阶段 第一阶段 2010 年凹山坑尾矿库投产初期 尾矿量逐年增加至 2014 年以后输 送会有些困难 第二阶段 2014 年和尚桥和高村两个采场 3 个尾矿库均维持最佳状态 直到 2018 年前后凹山总尾矿库 城门峒尾矿库闭库 该阶段凹山坑尾矿库入库尾砂量 可稳定在每年 342 万 t 228 万 m3 第三阶段 原凹山总尾矿库 城门峒尾矿库闭库后 从 2019 年开始 凹山坑 尾矿库入库尾砂量稳定在最大量 761 7 万 t 507 8 万 m3 可维持到 2022 年前 后 第四阶段 2022 年以后 随着高村 和尚桥两个采场逐年减产 入库尾砂量 逐年减少 若无新的资源开发 到 2030 年前后两个采场闭坑后尾矿库尚余有效库 容近 1000 万 m3 第一 二阶段全部尾砂分新 老两系统输送 老系统 凹山老选厂 1 总尾砂 2 总尾砂 3 总尾砂 老尾矿库 含城门峒 最大输送量每年 420 万 t 新系统 和尚桥新选厂 和尚桥新泵站 凹山坑尾矿库 该阶段最大输送量每 年 342 万 t 第三阶段凹山坑尾矿库成为惟一的尾矿库 新 老系统均要改造合并为一个输 送系统 老系统从 2 总尾砂出口 铺设管道通向和尚桥泵站 最大输送量每年 390 万 t 30 总尾砂及其以后各段设施废止 新系统和尚桥新泵站出口输送量要加大到每年 762 万 t 2023 年开始 随着矿 石产量下降 尾矿量逐年减少 直到 2030 年为止 六 采场改建尾矿库需研究的关键技术六 采场改建尾矿库需研究的关键技术 一 露天采场的工程地质及水文地质条件研究 二 库岸边坡岩体物理力学性质试验研究 三 拟排尾砂矿浆及尾砂的物理力学性能试验研究 四 尾矿浆的浓缩与固化可行性的技术经济分析研究 五 尾矿深坑排放的输送