[發明專利]一種重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構及施工方法

有效

• 申請號: 202010796115.1
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112081144B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 胡振琪;田帥;李勇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E02D31/00
• 分類號: E02D31/00;E02D17/18;E03F1/00;E03F3/02;C04B28/00;C04B7/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明屬于重金屬尾礦庫防滲、穩定技術領域，具體涉及一種重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構及其施工方法。該復合穩定層結構自下而上依次為自膠結層、滲濾液導排層和反濾保護層。自膠結層材料主要包括自膠結材料、超細尾礦砂、柔性纖維等；滲濾液導排層以自然或機械分選沉積形成的較粗顆粒礦砂為基質，垂直于壩軸線方向間隔一定距離設置集水盲溝，盲溝為上、下兩層，分別填充中、大粒徑河砂，同時下層中埋設槽孔排滲管，端部穿出尾礦壩體；反濾保護層為自然或機械分選沉積形成的較粗顆粒礦砂。本發明各層結構之間材料、厚度相互配合，具有防滲效果好、較高強度與韌性、重金屬一定程度上固化/穩定化、防淤堵及導排效果良好、經濟性高等優點。

技術領域

本發明屬于重金屬尾礦庫防滲、穩定技術領域，具體涉及一種重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構及施工方法。

背景技術

重金屬礦產，如鉛、鋅、銅、銻、錫、鎢等，是我國工業生產的重要資源，在我國社會經濟發展中起著重要作用。重金屬礦產資源開發中，因采用如浮選等選礦工藝，產生了數量龐大的尾礦砂。目前，我國重金屬尾礦砂的排放主要為濕排法，即以漿液的形式將其通過管道泵送，排放到堆場中，進行自然分選沉積、儲存。濕排尾礦砂中溶液為強酸或強堿性、含有大量的重金屬離子及有機有害物質，處理不當會嚴重污染當地的環境。一般情況下，企業在礦區周圍選址建設尾礦庫進行尾礦砂的堆放，防止其污染環境或造成其他安全事故。但是，自然界中很少存在直接滿足尾礦庫不滲漏的條件；同時，由于濕排法的尾礦排放地點不固定，極易導致尾礦庫底部受力不均而發生不均勻沉降，影響尾礦庫底部的安全及發生滲漏；特別是作為我國重金屬重要產區的西南地區地質構造復雜、巖溶地貌發育(如溶洞、落水洞，裂隙等)，導致該區域地基層不穩、滲漏幾率極大。因此，尾礦庫底部防滲、安全穩定性能顯得尤為突出。

目前尾礦庫底部穩定層技術構建中，常用的材料包括土工布、高密度聚乙烯(以下簡稱HDPE)膜、黏土、膨潤土墊(以下簡稱GCL)、天然砂、卵石、普通排水管等。防滲結構多采用單層或雙層人工復合防滲結構層，單層結構為：HDPE膜+一般黏土層或HDPE膜+GCL；雙層結構為：HDPE膜+滲漏檢測層+HDPE膜次防滲層，HDPE膜亦需要黏土層或GCL保護。滲濾液導排多使用人工復合排水網或天然砂、卵石、土工布等形成級配層，通過普通排水管進行排水，存在后期排水過程淤堵而失效的問題。

可以看出，目前重金屬尾礦庫穩定層利用的主要材料不能很好地就地取材，造價較高，特別是HDEP膜的應用，大大提高了成本，給企業造成很大的經濟負擔；傳統的穩定層技術結構復雜、各層效果單一(如僅實現防滲或排水)、強度等力學性質有限；同時，對于導排出的滲濾液重金屬離子固化/穩定化問題、導排管道的淤堵等考慮較少，影響尾礦庫的安全運行。

發明內容

本發明的目的是提出一種重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構及施工方法，主要材料尾礦砂能夠就地取材，充分利用礦區廢棄資源，經濟效益顯著；結構層的物理與化學性質穩定，在保證結構具有較好防滲效果的同時，兼有較高強度、韌性及一定的重金屬固化/穩定化的功能。

本發明提出的重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構，包括自下而上依次鋪設的自膠結層、滲濾液導排層和反濾保護層，所述的自膠結層、滲濾液導排層和反濾保護層的厚度比為：(4～6):(6～8):3。

本發明提出的重金屬尾礦庫底部復合穩定層結構的施工方法，包括以下步驟：

(1)制備自膠結層材料：

(1-1)自膠結材料制作：

將粉煤灰、硅酸鹽水泥熟料和石灰混合，混合的質量比為：粉煤灰:硅酸鹽水泥熟料:石灰＝(16～19):(1～3):(0～2)，得到復合激發劑；將超細尾礦砂與復合激發劑混合，混合的質量比為：超細尾礦砂:復合激發劑＝7:1，得到自膠結材料，所述的超細尾礦砂的粒徑≤300μm；

(1-2)將自膠結材料、超細尾礦砂、減水劑混合，混合的質量比為：自膠結材料:超細尾礦砂:減水劑＝1:(6～9):(0.002～0.003)，得到第一混合物；