拦砂坝、尾矿坝和中线式尾矿筑坝法

技术领域

本发明涉及尾矿库建造技术领域，尤其涉及一种拦砂坝、尾矿坝和中线式尾矿筑坝法。

背景技术

常见的尾矿坝的筑坝方法有上游式尾矿筑坝法、中线式尾矿筑坝法和下游式尾矿筑坝法。

相关技术中，中线式尾矿筑坝法尾矿堆积坝体为分级粗尾砂，对粗砂产率有要求，当总尾矿粒度较细时，粗砂产率难以满足要求，从而限制了中线式尾矿筑坝法的应用。在高震区，不宜采用上游式尾矿筑坝法，经常采用中线式尾矿筑坝法或者一次建坝的方法，但是一次建坝的方法存在工程量大、成本高的缺陷，中线式尾矿筑坝法具有成本低廉的优势，但是，相关技术中的中线式尾矿筑坝法对粗砂的需求量大，使得中线式尾矿筑坝法难以实施。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种拦砂坝，所述拦砂坝可以降低粗砂用量，提高中线式尾矿筑坝法的应用范围。

本发明的实施例还提出一种具有上述拦砂坝的尾矿坝。

本发明的实施例还提出一种中线式尾矿筑坝法。

本发明实施例的拦砂坝包括坝本体、排水棱体和排水层，所述坝本体的断面形状大体为梯形，所述排水棱体设置在所述坝本体宽度方向上的两侧，且所述排水棱体与所述坝本体的底边相接，所述排水层设置在所述坝本体的底部、所述坝本体的顶部和所述坝本体的上游面上，设在所述坝本体底部的所述排水层和设在所述坝本体侧面上的排水层均与所述排水棱体相接。

本发明实施例的拦砂坝，将相关技术中的拦砂坝仅作为自身的排水棱体，利用坝本体加高了拦砂坝的高度，拦砂作用增强，使得拦砂坝与初期坝之间的距离可以缩短，减小尾矿坝的占地面积，从而减少分级粗尾砂的用量，使得粗砂产率较低的矿山也可以使用中线式尾矿筑坝法，扩大了中线式尾矿筑坝法的应用范围。

在一些实施例中，所述排水棱体的断面形状大体为梯形，所述排水层包括底部排水层和上游排水层，所述底部排水层设在所述坝本体底部，所述底部排水层与所述排水棱体的侧面相接，所述上游排水层设在所述坝本体的侧面和顶部，所述上游排水层与所述排水棱体的侧面和/或顶面相接。

在一些实施例中，所述坝本体采用废石和/或当地土石料填筑形成；

所述排水棱体和所述排水层均采用新鲜石料填筑形成。

在一些实施例中，所述坝本体的高度为5m～180m，所述拦砂坝的总高度为5m～200m；

所述拦砂坝的坝顶宽度为2m～60m，所述拦砂坝的坝顶伸入粗尾砂中的部分的宽度为0～50m。

在一些实施例中，所述排水棱体的高度为5m～20m；

所述排水层的厚度为1m～20m。

在一些实施例中，拦砂坝还包括排水管，所述排水管沿所述坝本体的宽度方向铺设在所述排水层的底部。

在一些实施例中，拦砂坝还包括反滤层，所述反滤层设置在所述排水层邻近所述坝本体的一侧。

本发明第二方面实施例的尾矿坝包括初期坝和根据上述任一实施例所述的拦砂坝，所述初期坝位于所述拦砂坝的上游，所述拦砂坝与所述初期坝之间的距离大于等于0m，所述初期坝和所述拦砂坝之间堆积有粗尾砂形成的坝体。

在一些实施例中，尾矿坝还包括排渗垫层，所述排渗垫层设置在所述坝体的底部，所述排渗垫层的一端与所述初期坝相接，所述排渗垫层的另一端与所述排水棱体相接。

本发明第三方面实施例的中线式尾矿筑坝法包括：

S1、填筑初期坝，在所述初期坝的下游铺设底部排渗垫层；

S2、以一次建坝方式或者分期建坝方式在所述初期坝的下游填筑拦砂坝，并使所述排渗垫层的一端与所述初期坝相接，所述排渗垫层的另一端与所述拦砂坝相接；

S3、向所述初期坝和所述拦砂坝之间逐步排放分级粗尾砂，直至尾矿坝堆筑完成。

在一些实施例中，一次建坝方式填筑拦砂坝的方法包括：

S101、铺设排水管；

S102、填筑上游排水棱体和下游排水棱体，在所述上游排水棱体和所述下游排水棱体之间铺设底部排水层；

S103、利用废石或当地土石料填筑坝本体；

S104、在所述坝本体的顶部和邻近所述初期坝的侧面铺设上游排水层。

在一些实施例中，分期建坝方式填筑拦砂坝的方法包括：

S201、在预设的一期排水棱体下方铺设排水管至预设的一期排水棱体的下游坝脚外；

S202、填筑所述一期排水棱体；

S203、延长所述排水管至预设的二期排水棱体的下游坝脚外，填筑所述二期排水棱体，在所述一期排水棱体和所述二期排水棱体之间铺设二期底部排水层，利用废石或当地土石料填筑二期坝本体，在所述二期坝本体的顶部和邻近所述初期坝的侧面铺设二期上游排水层，二期拦砂坝填筑完成；

S204、重复步骤S203,填筑三期拦砂坝、四期拦砂坝……，直至N期拦砂坝填筑完成。

在一些实施例中，分期建坝方式填筑拦砂坝的方法包括：

S301、铺设排水管；

S302、填筑上游排水棱体和下游排水棱体，在所述上游排水棱体和所述下游排水棱体之间铺设底部排水层；

S303、利用废石或当地土石料填筑一期坝本体，在所述一期坝本体的顶部和邻近所述初期坝的侧面铺设一期上游排水层，一期拦砂坝填筑完成；

S304、重复步骤S303,填筑二期拦砂坝、三期拦砂坝……，直至N期拦砂坝填筑完成。

附图说明

图1是本发明实施例的尾矿坝的示意图。

图2是本发明实施例的拦砂坝的示意图。

图3是本发明实施例的分期建坝方式填筑的拦砂坝的示意图。

图4是本发明实施例的另一个分期建坝方式填筑的拦砂坝的示意图。

图5是相关技术中的尾矿坝的示意图。

附图标记：

1、拦砂坝；11、坝本体；12、排水棱体；13、底部排水层；14、上游排水层；15、排水管；2、初期坝；3、排渗垫层；4、分级粗尾砂；5、库内细尾砂。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例的拦砂坝1包括坝本体11、排水棱体12和排水层，其中，坝本体11为拦砂坝1的主体，高度较高，起到拦挡分级粗尾砂4的作用，排水棱体12和排水层均起到排水作用。

具体地，坝本体11的断面形状大体为梯形，排水棱体12设置在坝本体11宽度方向上的两侧，且排水棱体12与坝本体11的底边相接，排水层设置在坝本体11的底部、坝本体11的顶部和坝本体11的上游面上，设在坝本体11底部的排水层和设在坝本体11侧面上的排水层均与排水棱体12相接，排水棱体12分为上游排水棱体12和下游排水棱体12，分级粗尾砂4中渗出的水分可以通过排水棱体12和排水层排放至拦砂坝1的下游。

需要说明的是，如图5所示，相关技术中的拦砂坝一般采用新鲜石料填筑，坝高较低，距离初期坝的距离较远，用于拦挡由雨水冲刷所挟带的尾矿，并且只要可以起到初步的拦挡作用即可，但是这也导致了对粗砂的需求量很大，当总尾矿粒度较细时，粗砂产率难以满足要求。

本发明实施例的拦砂坝1，将相关技术中的拦砂坝仅作为自身的排水棱体12，利用坝本体11加高了拦砂坝1的高度，拦砂作用增强，使得拦砂坝1与初期坝2之间的距离可以缩短，减小尾矿坝的占地面积，从而减少分级粗尾砂4的用量，使得粗砂产率较低的矿山也可以使用中线式尾矿筑坝法，扩大了中线式尾矿筑坝法的应用范围。

在一些实施例中，排水棱体12的断面形状大体为梯形，排水层包括底部排水层13和上游排水层14，底部排水层13设在坝本体11底部，底部排水层13与排水棱体12的侧面相接，上游排水层14设在坝本体11的侧面和顶部，上游排水层14与排水棱体12的侧面和/或顶面相接。

上游排水层14设置在坝本体11和分级粗尾砂4之间，分级粗尾砂4中渗出的水可通过上游排水层14、上游排水棱体12、底部排水层13和下游排水棱体12排出。

在一些实施例中，坝本体11采用废石和/或当地土石料填筑形成，可以理解的是，坝本体11既可以只采用废石或者当地土石料填筑，也可以同时采用废石和当地土石料填筑形成，利用废石和当地土石料作为材料可以减轻弃土场的堆存压力，并且相较于新鲜石料，废石和当地土石料的购置成本和运输成本更低，可以大大降低尾矿坝的建造成本。

排水棱体12和排水层均采用新鲜石料填筑形成，需要说明的是，废石和当地土石料的成本低，但是排水效果欠佳，因此采用新鲜石料填筑形成排水棱体12和排水层，可以有效提高拦砂坝1的排水效果。

在一些实施例中，坝本体11的高度为5m～180m，拦砂坝1的总高度为5m～200m，拦砂坝1的顶部坡向库内的坡比为0.01-0.2，拦砂坝1的坝顶宽度为2m～60m，拦砂坝1的坝顶伸入粗尾砂中的部分的宽度为0～50m，拦砂坝1的高度和其他尺寸可根据筑坝材料来源、筑坝成本、工程进度等因素综合确定。

排水棱体12的高度为5m～20m，排水层的厚度为1m～20m，排水棱体12的高度和排水层的厚度根据工程排水量进行设计确定。

在一些实施例中，拦砂坝1还包括排水管15，排水管15沿坝本体11的宽度方向铺设在排水层的底部，分级粗尾砂4中渗出的一部水可通过排水层进入排水管15内并通过排水管15导出，进一步提高了拦砂坝1的排水效果。

进一步地，拦砂坝1还包括反滤层，反滤层设置在排水层邻近坝本体11的一侧，位于排水层和坝本体11之间，反滤层由碎石、砾石、粗砂等天然材料配合土工材料构成，反滤层可以避免渗透水流出时带走尾矿坝中的分级粗尾砂4，提高了尾矿坝的可靠性。

如图1所示，本发明第二方面实施例的尾矿坝包括初期坝2和上述任一实施例所述的拦砂坝1，初期坝2位于拦砂坝1的上游，初期坝2和拦砂坝1之间堆积有粗尾砂形成的坝体，矿内细尾砂堆积在尾矿坝的上游。

本发明第二方面实施例的尾矿坝的技术优势与上述实施例的拦砂坝1的技术优势相同，此处不再赘述。

在一些实施例中，本发明第二方面实施例的尾矿坝还包括排渗垫层3，排渗垫层3同样采用新鲜石料填筑形成，排渗垫层3设置在坝体的底部，排渗垫层3的一端与初期坝2相接，排渗垫层3的另一端与排水棱体12相接。分级粗尾砂4中排出的一部分渗透水通过排渗垫层3进入到拦砂坝1的排水层和排水管15中排出。

本发明第三方面实施例的中线式尾矿筑坝法包括以下步骤：

S1、填筑初期坝2，采用新鲜石料在初期坝2的下游铺设底部排渗垫层3；

S2、以一次建坝方式或者分期建坝方式在初期坝2的下游填筑拦砂坝1，并使排渗垫层3的一端与初期坝2相接，排渗垫层3的另一端与拦砂坝1相接；

S3、向初期坝2和拦砂坝1之间逐步排放分级粗尾砂4，直至尾矿坝堆筑完成。

需要说明的是，本发明实施例的拦砂坝1高度较高，工程量较大，为了不影响生产，可以采用分期填筑的方式建设尾矿坝，分期的数量以及每一期坝体的高度在满足生产需要的前提下不受限制。

具体地，一次建坝方式填筑拦砂坝1的方法包括以下步骤：

S101、铺设底部排水管15；

S102、在预设位置填筑上游排水棱体12和下游排水棱体12，在上游排水棱体12和下游排水棱体12之间铺设底部排水层13；

S103、利用废石或当地土石料填筑坝本体11；

S104、在坝本体11的顶部和邻近初期坝2的侧面铺设上游排水层14，完成拦砂坝1的填筑。

如图3和图4所示，分期建坝方式填筑拦砂坝1的方法包括两种，以下分别对两种方法进行介绍。

方法一：

S201、在预设的一期排水棱体12下方铺设排水管15至预设的一期排水棱体12的下游坝脚外；

S202、填筑一期排水棱体12；

S203、延长排水管15至预设的二期排水棱体12的下游坝脚外，填筑二期排水棱体12，在一期排水棱体12和二期排水棱体12之间铺设二期底部排水层13，利用废石或当地土石料填筑二期坝本体11，在二期坝本体11的顶部和邻近初期坝2的侧面铺设二期上游排水层14，二期拦砂坝1填筑完成；

S204、重复步骤S203,填筑三期拦砂坝1、四期拦砂坝1……，直至N期拦砂坝1填筑完成。

在上述分期建坝方法中，二期拦砂坝1的下游排水棱体12会作为三期拦砂坝1的底部排水层13使用，N-1期砂坝的下游排水棱体12会作为N期拦砂坝1的底部排水层13使用。

方法二：

S301、铺设底部排水管15；

S302、在预设位置填筑上游排水棱体12和下游排水棱体12，底部排水管15延伸至下游排水棱体12的下游坝脚外，在上游排水棱体12和下游排水棱体12之间铺设底部排水层13；

S303、利用废石或当地土石料填筑一期坝本体11，在一期坝本体11的顶部和邻近初期坝2的侧面铺设一期上游排水层14，一期拦砂坝1填筑完成；

S304、重复步骤S303,填筑二期拦砂坝1、三期拦砂坝1……，直至N期拦砂坝1填筑完成。

需要说明的是，在方法二中，二期坝本体11要填筑在一期坝本体11的顶部，N期坝本体11填筑在N-1期坝本体11的顶部，在实际应用中，可根据实际情况选择拦砂坝1的建坝方法。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。