[發明專利]一種超細尾礦充灌管袋真空預壓脫水系統與實施方法

有效

• 申請號: 201911034683.1
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110777773B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉欣欣;盛明強;李聰聰;燕琴;萬夢丹;薛光緒
• 申請（專利權）人: 南昌工學院
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10;E02D17/18
• 代理公司: 南昌恒橋知識產權代理事務所(普通合伙) 36125
• 代理人: 楊志宇

本發明公開一種超細尾礦充灌管袋真空預壓脫水系統與筑壩實施方法，超細尾礦充灌袋真空預壓系統，包括土工管袋、移動式真空預壓集成裝備模塊、PVC排水軟帶和供電模塊，其能夠實現槽孔透析、表面貼合、真空罩吸、濾砂排水、人工移動、水氣置換、液位自控、自動排水和靈活運輸等功能，為目前尾礦庫超細尾礦充灌管袋筑壩提供了一種機械化、高效化和靈活式的低成本解決方案，有針對性的解決基于高強管袋絮凝高壓脫水法遇到的含水率減低幅度有限、材料成本高昂以及筑壩技術欠缺的問題，在繼續應用國內扁平狀土工管袋的前提下，突破超細尾礦充灌管袋脫水難的技術瓶頸，為管袋法筑壩施工技術在尾礦工程領域的進一步推廣應用提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及工程管袋筑壩技術領域，特別涉及一種超細尾礦充灌管袋真空預壓脫水系統與實施方法。

背景技術

土工管袋是一種非常適宜偏細顆粒快速脫水固結的技術，其技術原理是在管袋內充填大量高含水率的漿體，在管袋內部壓力作用下快速有效的排出水分并保留漿體中的固體顆粒。管袋技術的優點在于處理量大、占地面積小、安全環保、處置成本低且技術流程簡單易行。自2010年土工管袋從水利行業引入尾礦工程領域以來，實現了小于200目顆粒含量在80％～90％的細粒尾礦管袋堆壩，解決了細粒尾礦不適于直接堆壩的難題。然而，采用管袋處置超細尾礦(采用小于200目顆粒含量不低于90％)時卻遇到了難題。在超細尾礦充灌管袋現場試驗過程中發現，管袋極易發生淤堵，在充灌結束較長一段時間后管袋無法完全脫水固結，靠近管袋表層的尾礦形成薄層硬殼，硬殼內的尾礦仍然呈高含水率的流塑態，最終整體形成“表干內濕”的狀態，如圖1和圖2所示，無法用以堆疊或筑壩，極大地阻礙了管袋技術在尾礦處置領域的進一步發展。

尾礦壩是尾礦庫的重要建筑物之一，用以攔擋尾礦和水。尾礦壩一般由初期壩(又稱基礎壩)和后期壩(又稱堆積壩)構成，其中初期壩主要采用土、石等材料修筑，堆積壩位于初期壩壩頂以上，采用尾礦逐層加高堆筑而成，由子壩和子壩前的尾礦沉積體構成。堆積壩按照筑壩方式分主要有上游式、中線式和下游式三種，國內90％以上的尾礦庫采取的是上游式。

所謂上游式筑壩，是以初期壩的中軸線為基準，向初期壩的上游方向沖積尾礦，加高壩體的筑壩工藝。對于上游式而言，當尾礦顆粒較粗時，可在距離壩頂一定距離外的尾礦沉積灘上就地挖掘尾礦構筑堆積壩，上世紀90年代以前的尾礦壩多采用此法筑壩；若尾礦顆粒較細，多采用水力旋流器將入庫尾礦分級后筑壩。

現有技術中，首先，選用高強土工織物制作管袋；其次，在漿液中添加絮凝藥劑；隨后，采用0.3MPa以上的高壓渣漿泵將已添加絮凝藥劑的漿液充灌到高強土工管袋中。在充灌過程中，漿液中的細微顆粒開始在絮凝藥劑的吸附作用下聚集成團，發生絮凝從而沉淀，漿液中的水分迅速離析而出，在高壓渣漿泵提供的壓力作用下從管袋表面的織物孔隙中逸出；隨著充灌過程的不斷持續，大部分固體顆粒被滯留在管袋內部，最終灌滿整個管袋。從外部形態來看，高強管袋灌滿后整體呈橢圓柱狀，與國內普遍采用的扁平狀管袋存在一定的差別。目前該技術在國內的應用主要集中在污泥處置領域，應用于尾礦處置工程的案例至今未曾見有報道。

采用基于高強管袋的絮凝高壓脫水法理論上可以解決超細尾礦充灌管袋的脫水問題，但經現場考察和實驗論證，發現該法存在三個主要問題：其一，超細尾礦的含水率降低幅度存有上限，即采用該法處置超細尾礦，尾礦含水率降低至某個數值后很難再進一步降低；現場考察結果也表明，采用該法處置的污泥，其含水率在管袋充灌結束1個月后基本很難再進一步降低，基本在26％左右；從絮凝藥劑本身的技術原理來看，當細微顆粒被藥劑吸附成團后，漿液中的部分水分由自由水轉變為了結合水，導致水分更加難以析出。其二，高強管袋成本高昂，制約了該技術的進一步推廣應用；目前國內已有相關土工合成材料廠家掌握了高強土工織物的生產制造技術，但其成本遠高于工程中常用的土工織物，建設與施工單位從節約成本角度考慮難以接受如此之高的材料投入。其三，高強管袋筑壩技術欠缺，高強管袋灌滿后的外形呈橢圓柱狀，單個管袋高度可達2m，但受外形條件制約，管袋堆疊后形成的堤壩穩定性缺少相關理論支撐，國內工程界也尚無相關施工經驗。因此，目前迫切需要一種既可靠有效又成本低廉的土工管袋高效脫水技術。

發明內容