马钢矿山上游式尾矿库安全运行与闭库关键技术

马钢南山矿业公司马钢矿山上游式尾矿库安全运行与闭库关键技术◇概述马钢南山矿业公司现有三座选厂，分别是凹山选厂、和尚桥选厂及东山选厂，年产尾矿1000万吨。其受矿场所为凹山总尾矿库、城门峒尾矿库和闭坑的露天采坑。两库承接凹山选矿厂年产420万吨的尾矿贮存任务，其中凹山总尾矿库受矿220吨/年，城门峒尾矿库受矿200万吨/年；闭坑的露天采坑充填580吨/年。◇尾矿库概况（一）凹山总尾矿库凹山总尾矿库位于马鞍山市向山镇东南5km处的南庄村境内属三等库，上游式筑坝。前期由鞍山矿山设计院设计，后期由马鞍山钢铁设计院设计。该库于1965年建成投产。凹山尾矿库和南山坳尾矿库与1998年合并而成凹山总尾矿库。凹山总尾矿库最终设计标高为100米，全库容为8863万米3，已安全运行51年。（二）城门峒尾矿库城门峒尾矿库位于马鞍山市当涂县银塘镇境内，由马钢矿研所与鞍山矿山设计院共同设计，设计全库容为3150万米3，有效库容为2520万米3，已达最终标高180米。属二等库，上游式筑坝，2016年8月停排。◇尾矿库安全运行管理1、建立了完整的尾矿库安全管理体系2、科学制定作业计划3、操作、管理标准化4、尾矿库的日常监测规范化5、保证资金投入6、严格落实安全生产责任制1、建立了完整的尾矿库安全管理体系公司设置了尾矿库专职管理理机构，确定专职技术管理人员，聘请尾矿专家为技术顾问，解决尾矿库运行中的技术难题。矿业公司安全管理部、南山矿业公司安全科对尾矿库的安全进行监督管理。尾矿车间对尾矿库进行日常安全管理，工段、班组对尾矿库进行日常操作和巡查巡检。2、科学制定作业计划上年末召开尾矿专题会议，制定下一年度的尾矿生产年度计划、安措项目、技术要求。依据尾矿库监测数据和排尾量，制定季、月排尾计划细化到各尾矿库、各坝段，制定相应的技术措施确保计划兑现率。3、操作、管理标准化①严格控制尾矿库的技术参数，总坡比、沉积滩长度坡度、调洪库容、安全超高、浸润线埋深等。②严格标准化操作，及时调整尾矿排放点，实行分坝段交替放矿，实行两库过程分流排放和各坝段沉积滩均衡上升，保证尾矿库的调洪库容和安全超高。定时巡检尾矿库运行情况，尤其是低期子坝；按监测数据调整库水位。按设计要求堆筑子坝。③对尾矿库定期勘测分析，对尾矿坝进行工程地质勘察和抗震稳定性分析，及时进行尾矿库安全现状评价。④实施安全标准化，全面实行管理和操作全要素标准化，两库已获得全国第一批非煤矿山尾矿安全标准化一级。4、尾矿库的日常监测规范化在尾矿库库区设置完善的监测系统，定期对库水位，对坝体浸润线、沉积滩高程、沉积滩长度和坡度。对坝体形变等技术参数进行定期监测，掌握尾矿库的运态；指导尾矿库的安全生产。5、保证资金投入公司每年投入1000多万元专项资金，用于尾矿库的安全运行维护、病害治理和尾矿库安全运行的科研及技术创新。6、严格落实安全生产责任制①安全生产责任制层层落实，责任到人。安全生产实行公司、车间、工段、班组四级负责，措施层层落实，责任到人。②对尾矿库的安全检查做到集团公司每季检查一次，公司每旬检查一次，车间、工段每周检查一次，班组每班巡查一次，岗位工每两小时巡查一次。③加强尾矿库汛期管理，公司在每年四月份以文件的形式制定下发当年尾矿库防洪防汛工作计划，⑴成立以公司经理为组长的防洪防汛工作领导小组，明确两尾矿库汛期的技术指标要求，使各单位任务明确、责任清楚、措施到位。⑵严格落实防汛抢险物资及设施准备充分、到位；⑶编制尾矿库事故应急预案。加强汛期领导值班，确保24小时有领导在现场协调、指挥生产，及时处理生产作业过程中出现的问题；成立民兵抢险突击队，每年汛前举办一次“防汛抢险知识讲座”及“防汛动员会”，对尾矿工和防汛抢险队员强化防汛意识和技能教育，提高认识、明确责任。尾矿库常见病害治理尾矿库常见病害有：尾矿坝滑坡、尾矿坝渗漏、浸润线过高坝面沼泽化。一、尾矿坝滑坡治理滑坡的种类：滑坡按其动因可分为：剪切性滑坡、液化性滑坡、塑性滑坡2、滑坡的治理滑坡治理的原则：上部削坡减载，下部压坡固脚；⑴浸润线过高造成坡滑坡。上游防渗，下游削坡、滑动体下部设置滤水层。挖除滑动体上部已松动的土体，然后按坝坡线分层夯实，做好护坡。⑵坝体有软弱夹层，下游坡过陡造成下游坡滑坡。首先降低库水位，置换软弱层，放缓坝坡，固脚防滑,恢复排渗设施功能。粗砂碎石块石排渗盲沟块石压坡体灌浆管灌浆防渗体库水面二、尾矿坝渗漏治理2、尾矿坝渗漏治理发现渗漏，应停止排矿，找到渗漏点,修复反滤设施。⑴建造滤水围井，然后滤料压渗，导出渗水。⑵蓄水减渗，渗漏面外围筑土埂池以蓄渗水，减少内外水头差，控制渗漏发展。⑶塘内压渗，对于坝下游是水塘、用芦苇、竹芭等在水花周围，围成围圈。在围圈内填放滤料，控制渗漏发展。库水面土袋围三层滤料排水管基础坝子坝覆盖层三、浸润线过高，坝面沼泽化。坝面沼泽化的治理浸润线过高坝面沼泽化的治理方法：贴坡反滤和排渗对于坝高较矮和低级别的尾矿库，在满足坝体抗滑稳定的安全要求，可贴坡反滤。该方法不能降低坝体浸润线，保护坝体不发生流土。对于坝高较高、抗滑和抗震要求高的尾矿库，要采用排渗措施解决。常用的排渗措施有：预埋盲沟排渗法、轻型井点排渗法、竖井排渗、水平滤管—垂直插板联合排渗法、辐射井排渗法等。⑴预埋盲沟排渗法，在沉积滩面每隔30—50米，垂直坝轴线方向布置横向盲沟，平行于坝轴线每隔50—100米布置纵向盲沟与横向盲沟连通。纵向盲沟，连接一根导水管将渗水导出坝外降低以后坝体浸润线。该法施工简单，造价低廉；但只能排其上部渗水，滤体易堵塞，而造成排渗失效。⑵轻型井点排渗法，在子坝平台上利用钻机，垂直向下敷设多个井点滤管，各井点滤管与水平总管连接，水平总管连接真空泵。由真空泵产生负压，将尾矿渗水强制排出，从而降低浸润线。该法强制排渗，易将细粒尾砂排出造成坝体局部塌陷，机械磨损检修量大，管道容易漏气。目前应用不多。⑶水平滤管—垂直插板联合排渗法，水平滤管植入坝内，渗水经水平滤管排出降低坝体浸润线。在水平滤管上部坝面垂直向下插入垂直排水板，穿透细泥隔水夹层，将细泥隔水夹层上部积水汇集至水平滤管附近，经水平滤管排出降低坝体浸润线，该法只能排出出水口上部渗水。水平滤管垂直插板库水面排水沟子坝⑷辐射井排渗法，在适当的位置施工预定深度的竖井，在竖井内不同的深度处，分层沿井壁向各方向置水平滤管，在竖井底部敷设导水管。各层水平滤管将坝内积水排入竖井，再经导水管排出坝外。水平滤管子坝排水沟导水管水平滤管辐射井辐射井导水管子坝辐射井平面布置图辐射井剖面布置图尾矿库并库凹山总尾矿库是由凹山尾矿库与南山坳尾矿库合并而成。当凹山尾矿库标高为80米时停排，在该库东南侧新建的南山坳尾矿库排尾，该库水区集于凹山尾矿库原2#坝，当两库标高基本一致时实行并库。1、两库分置排水系统以便控制库水位和并库流量2、并库前，在凹山尾矿库原2#坝实施坝面压坡，及粗粒尾矿在其坝脚排放。防止坝基扬压力和渗透破坏原尾矿坝的稳定性。3、并库尽量选择在枯水季节进行。4、小库尾矿水注入大库，流量必须小于大库的排洪能力且必须保证回水水质达标。◇尾矿库安全生产的技术创新尾矿库运行的在线监测利用信息化技术与水文工程技术，结合尾矿库的特点，对尾矿库安全数字化管理系统研究开发，建成了尾矿库坝体浸润线、库水位、降雨量、坝体形变的自动在线监测和生产视频监视，直观地掌握坝体的实时运行动态。①库水位、降雨量监测系统库区水位监测：库区水位每升降一厘米，系统自动检测并发回数据。为汛期暴雨时段，库水位上升情况可以做到精确适时检测，根据降雨量的情况预测库水位变化趋势。为判断汛情发展提供可靠基础数据，为紧急措施的采取赢得的宝贵时间。②浸润线自动化监测系统该系统对尾矿坝体的，浸润线埋深数据，进行实时采集，通过系统软件直观坝体内部浸润线的状态。并能绘制指定测压管浸润线的历时曲线图及浸润线埋藏深度与库水位相关关系曲线图，实时掌握浸润线埋深情况和发展趋势。③坝体形变监测系统对尾矿坝体，进行竖直沉降和水平位移监测，实时监测坝体的形变状态，掌握坝体的形变异常和突变，这为我们分析、判断坝体是否存在安全隐患，及时采取相应的措施，提供了的科学帮助。④视频监测系统视频系统对全库进行视频监视，对库区生产状态可以进行直观的了解。能够有效地监测全库区的生产状态。生产中出现的问题，能得到及时处置。研发建设尾矿库运行的在线监测系统发明上游式尾矿库回水处理装置尾矿库已使用至后期库长变短，且尾矿粒度逐年变细，尾矿浆的澄清水距不足，出现尾矿回水浑浊度达不到外排水的环保要求。利用细泥的沉降特性，发明了具有分散效应、面壁效应、吸附效应的上游式尾矿库回水处理装置。加速矿泥沉降，缩短澄清水距。在实际应用后达到良好的效果，大大地降低了尾矿库回水浑浊度，使之达标排放。该装置获得发明专利。发明上游式尾矿库回水处理装置3、创新辐射井串联技术实现复杂地形尾矿坝体有效降水辐射井是尾矿坝排渗的有效设施，但是在大面积高潜水水位坝段，地形条件复杂，单座辐射井的应用受限制，采用辐射井串联技术成功的解决了降低区域坝体潜水位的难题，有效的降低了坝体的浸润线，同时导水管管口采用水封技术消除管口结垢堵塞现象。3、创新辐射井串联技术实现复杂地形尾矿坝体有效降水4、研制尾矿分泥装置，减少入库矿泥量、改善入库尾矿级配依据矿浆在输尾管道中分层流动的特性和干涉沉降原理，在确保原输尾管中矿浆流速大于其临界流速的前提下，研制一套尾矿分泥装置，实现无新增动力分离矿泥，分离部分矿泥输送至闭坑后的采坑充填，粗粒尾矿输送至尾矿库改善了入库尾矿级配，该装置获国家发明专利。4、研制尾矿分泥装置，减少入库矿泥量、改善入库尾矿级配尾矿库闭库常规的尾矿库闭库方式是，在确保尾矿库是正常库的前提下，进行滩面覆土植被，坝面修整，保留原排洪系统排洪排洪。城门峒尾矿库已达设计标高，将进行闭库。创新闭库方式，利用现有的地形条件，经滩面覆土植被后，采取地表径流方式排出库内大气降水。即降水从库腰和库尾排出实现雨后，库内滩面无积水。尾矿库最后成为一座尾矿堆体，为日后再利用创造有利条件。封堵原排水系统，消除因排洪系统日后年久失修，而坍塌的事故隐患。头顶库加固治理凹山总尾矿库，下游居民众多，是一座典型的“头顶库”现在虽为正常库，将于2017年8月停排。但南山矿本着对下游居民安全高度负责的态度，决定对其提升本质安全度治理。其治理的方法是利用和尚桥采场的废石通过胶带运送至尾矿库，进行培厚压坡加固。其具体措施是：坝前地基清基换填，分台阶堆排固基压坡，排洪系统改道再造，排渗系统引流，监测设施新建。结语：通过规范化日常管理，注重监测诊断，定期抗震稳定性分析，及时治理病害，保障安全资金投入，不断进行技术创新，解决安全生产难题。实现了马钢南山矿业公司两座高等别的尾矿库在其寿命周期内安全稳定运行，其中凹山总尾矿库安全运行52年，城门峒尾矿库安全运行24年。创新闭库方式和“头顶库”治理，提升了尾矿库闭库后的安全性，为后期再利用创造了有利条件。谢谢！