隨着礦山行業爆發式的增長,採選技術有了新的突破,礦山規模越來越大,尾礦粒徑越磨越細。我國對尾礦庫的管理要求不斷提高,新建尾礦庫難度和成本大幅增加。雖然井下充填和尾礦綜合利用的推廣取得了一定成效,但仍無法全部消耗選廠產生的尾礦。一套成熟、先進、系統的尾礦庫堆積高壩技術,對大型礦山企業的正常安全生產具有重大意義。
中鋁國際長沙有色冶金設計研究院有限公司(以下簡稱長沙有色院)建院70餘年來,在上遊法堆壩設計理念、方法和理論研究上取得了豐碩成果,積累了豐富的實踐經驗且技術應用成效顯著。多年來,長沙有色院水工專業團隊對項目成果進行整理、分析和提煉,從理論、設計、施工和管理創新等方面形成了一套成熟、先進、系統的尾礦堆積高壩安全運行技術,主要包括高應力細顆粒堆壩機理、高壩三維立體排滲技術、雙進口高性能排洪系統、高壩滲流場創新理論、堆積高壩尾砂固結創新理論、高寒高海拔高地震烈度區堆壩技術、高壩智能化安全管理技術和新材料新工藝應用等。
長沙有色院水工專業尾礦堆積高壩安全技術在國內外尾礦庫行業處於領先地位,成功設計了10餘座200米級的尾礦庫高壩,獲得了近30項省部級優秀諮詢成果獎和設計成果獎,申請了10餘項實用新型專利,多項技術被寫進規範標準並列入先進技術推廣目錄,爲大型礦山建設尾礦堆積高壩提供了堅強的技術支撐。
近年來,長沙有色院通過與清華大學、中南大學、河海大學及南京水科院等高校院所合作研究,在河南、西藏、湖南、山東等地成功解決了高壩細粒徑尾礦的堆存難題,爲300米級高壩安全運行提供技術支持,實現了高寒高海拔高烈度地震區超大型尾礦庫的安全環保運行。
河南某尾礦庫是長沙有色院設計的首個300米級上遊法尾礦庫,是國內首屈一指的超高級尾礦壩。該庫總壩高達302米,防洪標準按一等庫上限設防,尾礦庫設有兩套獨立的雙進口高性能排洪系統,採用三維立體排滲技術實現浸潤線埋深超40米,所收集的大量實測數據爲高壩滲流場創新理論和堆積高壩尾砂固結創新理論研究提供依據。該項目獲得部級優秀諮詢成果獎二等獎、部級優秀設計成果獎三等獎。
長沙有色院設計的另一座總壩高292米的尾礦庫,總庫容近1億立方米,屬二等庫,是國內極少數280米以上尾礦高壩之一,自1983年投入使用至今,已安全運行40餘年。該庫採用雙井進流排水系統,尾礦堆積壩應用水平—垂直聯合排滲等技術實現浸潤線降深30米~40米,爲研究高應力狀態下尾砂固結程度、指標變化等提供了大量基礎數據。該項目獲得部級優秀工程設計成果獎一等獎。
2021年,長沙有色院設計了一座200米級高壩尾礦庫,規劃壩高達290米,庫容約1.6億立方米,屬一等庫。庫區共設置3套排洪系統,爲國內新建庫首次採用高性能多進口排洪系統,全庫區防滲採用無人機三維實景建模技術和三維立體排滲技術等。該項目獲得部級優秀工程設計成果獎一等獎、優秀勘察設計獎三等獎。
在高寒高海拔高地震烈度區尾礦庫建設方面,長沙有色院擁有豐富的設計經驗。2010年,該院在西藏設計了一座總壩高200米、總庫容達5.1億立方米的尾礦庫,屬國內外罕見一等大庫,該尾礦庫的順利建成和投產標志着我國尾礦行業在高寒高海拔高地震烈度區建設超大型尾礦庫取得了重大突破。該項目採用壩基超深垂直連續防滲牆、全庫區HDPE膜防滲、雙排洪系統、庫外超長清污分流隧洞等技術措施,獲得部級優秀工程諮詢成果獎一等獎。
長沙有色院利用高壩細粒徑尾礦堆存技術設計指導了國內外多座高地震區高壩尾礦庫的建設和安全運行,成功掌握了尾礦庫堆積高壩技術的安全密鑰。