一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法与流程

本发明涉及土木工程及矿山工程，具体为一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法。

背景技术：

1、随着矿业的发展，国内外尾矿库数量逐年增加，在尾矿库筑坝法中，上游式筑坝法由于工艺简单，经济合理，就地取材，从而被广泛采用。上游式筑坝法是指在初期坝上游方向堆积尾矿的筑坝方式，尾矿通过自然沉积作用形成堆积坝的子坝筑坝方法。据统计，我国有色金属行业中，上游式尾矿坝占比超过了90%。

2、矿产品利用率逐渐提高，尾矿粒度也逐渐变细。一些有色金属尾矿达到尾粉砂、尾粉土甚至更细粒径级别，例如，某铜矿的尾粉砂主要粒组为0.074～0.25mm区间，含量在50%以上，不均匀系数在3～8之间，粒径范围较小，土粒均匀；尾粉土主要粒组为0.005～0.074mm，含量在60%以上，不均匀系数在3～7之间，粒径范围较小，颗粒较单一。为保证矿山企业正常生产、排矿，一般采用水力旋流器，将粗、细颗粒分选，粗颗粒用以填筑堆积坝，细颗粒则泵送至库内。然而这种筑坝方法带来的问题也逐渐增多，大量细粒尾矿进入库内，形成一系列不透水的透镜体，导致排渗困难，浸润线长期居高不下，严重威胁坝体安全。

3、常见降低浸润线的方法有贴坡排渗、虹吸式排渗、辐射井排渗等，这些排渗方法对于渗透系数较大的尾粉砂、尾细砂有一定作用；而对于粒径较细的尾矿层，排渗效果较差。针对局部渗透系数较低的尾砂，本发明首次提出一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗问题的方法，该方法针对性强、成本低、效率高，能在短时间降低局部浸润线高度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，解决了针对上游式尾矿坝局部区域渗透性差、浸润线偏高，导致排渗困难及坝体安全隐患的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、根据尾矿库浸润线监测数据，确定浸润线偏高的区域；

4、步骤二、在所述区域内进行坡面钻探，排渗管以仰角5°～7°布设，排渗管由无孔段、开孔段和封闭段组成，无孔段位于浸润线以上，开孔段位于浸润线以下，封闭段设置在排渗管末端；

5、步骤三、在所述排渗管的开孔段内部安装多个振动器，振动器的频率为1000～2500hz，振动器沿排渗管轴线方向间隔布置，间距不小于3米；

6、步骤四、所述排渗管的开孔段顶部设有多个排水孔，开孔区域为排渗管顶部120°范围，排水孔直径为8mm，外包不锈钢滤网。

7、优选的，所述排渗管的无孔段长度根据浸润线高度确定，且无孔段连接库外的排水沟以排出导水。

8、优选的，所述不锈钢滤网通过门钉或管箍固定在排渗管开孔段外侧，确认滤网平整、无褶皱、无缝隙。

9、优选的，所述排水孔沿排渗管的纵向轴线分布，排水孔之间的间距为40～50mm，排水孔朝向排渗管的上方。

10、优选的，所述振动器的振动频率由外部变频控制单元调节，根据尾矿颗粒的粒径组成调整振动频率。

11、优选的，所述振动器通过固定螺栓与排渗管顶部连接，所述固定螺栓安装在开孔段管壁内，且所述振动器与排渗管通过绝缘软管连接，绝缘软管内部布置有电缆。

12、优选的，所述振动器的间距依据尾矿的渗透性选择，对于渗透性较差的细粒尾矿，振动器的间距为3米；对于渗透性较好的尾粉砂，振动器的间距为5米。

13、优选的，所述封闭段的长度大于或等于3米，所述封闭段的末端设有封闭装置。

14、优选的，钻探成孔过程采用不取心钻进技术，套管跟进，套管的直径比排渗管大50～70mm，钻探过程中控制角度及深度，并记录地层含水量变化。

15、优选的，所述排渗管的节段之间通过热熔焊接方式连接，焊接前铣刀切平端面，焊接时确保开孔段保持向上，且排水管出水口与坝体坡面的排水沟连接。

16、本发明提供了一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法。具备以下有益效果：

17、1、本发明通过振动液化技术，使局部细粒尾矿液化，快速排出孔隙水，降低浸润线高度，改善了局部排渗效果。

18、2、本发明浸润线降低后，尾矿库内的尾矿固结速度加快，尾矿的力学指标提升，增强了坝体的抗剪强度，减少了渗透变形的风险。

19、3、本发明相比传统的排渗方法，振动液化技术不受施工条件限制，能够在短时间内达到明显效果，且施工成本较低。

20、4、本发明通过振动液化加速孔隙水的排出，尾矿库的排水固结性能得到显著提升，有助于快速筑坝，保障矿山企业的生产效率。

21、5、该技术能有效应对尾矿库中细粒尾矿的排渗问题，具有较强的适应性和广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述排渗管的无孔段长度根据浸润线高度确定，且无孔段连接库外的排水沟以排出导水。

3.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述不锈钢滤网通过门钉或管箍固定在排渗管开孔段外侧，确认滤网平整、无褶皱、无缝隙。

4.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述排水孔沿排渗管的纵向轴线分布，排水孔之间的间距为40～50mm，排水孔朝向排渗管的上方。

5.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述振动器的振动频率由外部变频控制单元调节，根据尾矿颗粒的粒径组成调整振动频率。

6.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述振动器通过固定螺栓与排渗管顶部连接，所述固定螺栓安装在开孔段管壁内，且所述振动器与排渗管通过绝缘软管连接，绝缘软管内部布置有电缆。

7.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述振动器的间距依据尾矿的渗透性选择，对于渗透性较差的细粒尾矿，振动器的间距为3米；对于渗透性较好的尾粉砂，振动器的间距为5米。

8.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述封闭段的长度大于或等于3米，所述封闭段的末端设有封闭装置。

9.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，钻探成孔过程采用不取心钻进技术，套管跟进，套管的直径比排渗管大50～70mm，钻探过程中控制角度及深度，并记录地层含水量变化。

10.根据权利要求1所述的一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，其特征在于，所述排渗管的节段之间通过热熔焊接方式连接，焊接前铣刀切平端面，焊接时确保开孔段保持向上，且排水管出水口与坝体坡面的排水沟连接。

技术总结本申请涉及土木工程及矿山工程技术领域，公开了一种利用振动液化解决上游式尾矿坝局部排渗的方法，包括以下步骤：步骤一、根据尾矿库浸润线监测数据，确定浸润线偏高的区域；步骤二、在所述区域内进行坡面钻探，排渗管以仰角5°～7°布设，排渗管由无孔段、开孔段和封闭段组成，无孔段位于浸润线以上，开孔段位于浸润线以下，封闭段设置在排渗管末端；步骤三、在所述排渗管的开孔段内部安装多个振动器，振动器的频率为1000～2500Hz，振动器沿排渗管轴线方向间隔布置，间距不小于3米；步骤四、所述排渗管的开孔段顶部设有多个排水孔。通过振动液化技术，使局部细粒尾矿液化，快速排出孔隙水，降低浸润线高度，改善了局部排渗效果。技术研发人员：张同凯,白净钞,赵旭,赵雁锋,董浩受保护的技术使用者：中铁资源集团勘察设计有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14