超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法技術

本發明專利技術公開了一種超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法，根據所在地區地震抗震設防烈度確定第一層抗地震液化中粗砂排滲層、第二層抗地震液化中粗砂排滲層的埋置深度，所述的第一層、第二層抗地震液化中粗砂排滲層皆由中粗砂排滲層(11)及鋪設在中粗砂排滲層(11)中的一排槽孔排滲管(3)構成；槽孔排滲管(3)通過三通管(12)與排水連通管(2)聯通，排水連通管(2)的外端與壩肩截洪溝(1)相連。本發明專利技術方法提高了超細粒尾砂堆積壩的抗地震液化能力和穩定性，提高了超細粒尾礦的承載力和抗液化能力，消除了超細粒尾砂堆積壩地基的地震液化沉陷，避免了地震液化失穩破壞現象的發生，提高了超細粒尾砂堆積壩的穩定性。

Method of building dam with super fine particles and upstream tailings to prevent earthquake liquefaction instability failure

The invention discloses a super fine, upstream method tailing dam to prevent earthquake liquefaction of the buckling failure, according to the local seismic fortification intensity to determine the first layer of anti earthquake liquefaction of sand drainage layer, second layer of anti earthquake liquefaction of sand buried depth of drainage layer, the first layer and the second layer anti seismic liquefaction of sand layer is composed of coarse sand drainage drainage layer (11) and laid on the sand drainage layer (11) in a row of holes of drainage pipe (3); slot drainage pipe (3) through the three way tube (12) and drainage pipe (2) of China Unicom the water pipe row, (2) the outer end of the abutment and flood cutting channel (1) connected. The method of the invention improves the anti liquefaction ability and stability of ultra fine tailings dam, improve the bearing capacity and the anti liquefaction ability of ultra fine grained tailings, eliminating super fine tailings dam foundation liquefaction settlement, avoid the loss of earthquake liquefaction failure phenomenon occurs, improves the stability of ultra fine tailings dam.

【技術實現步驟摘要】
超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法
本專利技術屬于細粒尾礦筑壩技術，具體涉及一種超細粒尾礦采用上游法筑壩如何防止地震液化失穩破壞的方法，對于高烈度地震地區超細粒尾礦堆筑上游法尾礦壩尤為適用。
技術介紹
目前我國發現的礦產有150多種，建設的礦山有10000多座，累計產生尾礦一百余億噸，而且每年仍以10億多噸的速度增長。尾礦的處置方式還是采用尾礦庫地面堆存為主，目前統計到的尾礦庫數量超過12000座，90％以上采用上游法堆壩。尾礦壩是一種特殊的土工構筑物，其筑壩材料、施工工藝、建筑工期、服務功能、靜動力特性、壩體結構形式、服務期和環境安全要求均不同于一般的水工土石壩。上游法尾礦壩后繼斷面較小及占地較少，且工藝簡單，造價低，在我國大多數尾礦壩中得到采用。然而，尾礦顆粒較細，比重較大，親水性弱，飽和疏松的尾礦是非常敏感的不穩定結構，而上游法尾礦壩容易形成復雜、混合的壩體結構，許多壩體的排水系統不完善或易淤堵，致使壩體內的浸潤線抬高甚至從壩面溢出，大部分壩體處于飽和狀態且比較疏松，容易引起壩體產生滲透破壞或滑坡、垮塌，在動荷載條件下強度低，動剪應力比變化范圍小，地震時更易發生液化破壞。如1978年日本的Mochikoshi1#尾礦壩由于地震液化破壞，2#尾礦壩在地震后約24h倒塌，近8萬m3的尾礦水合物被釋放出來，給當地的生態環境和人民生命財產帶來了巨大的損失。1965年智利LaLigua地震中Cobre尾礦壩潰壩吞掉200人的生命。1976年唐山地震曾導致大石河尾礦壩沉積灘發生大量的噴水冒砂現象，地震還導致天津堿廠尾礦庫發生液化破壞，波及范圍0.4km。鑒于尾礦壩地震液化帶來的重大危害，尾礦壩地震液化問題已成為尾礦庫工程抗震研究的一個熱點課題。采用上游法堆壩的尾礦粒度一般控制在-200目(0.075mm)含量不超過80％，特別是對于堆筑超過60m的高壩，對尾礦粒度要求更嚴格，對于-200目含量超過80％的尾礦，一般認為不適合用尾礦直接堆壩。采用細顆粒尾礦筑壩的最終堆積高度受到很大的限制。國內經驗認為，細顆粒筑壩不宜超過30m，對于占地較大的尾礦庫，顯然不經濟。隨著選礦技術的進步及選礦回收率的提高，所產生的尾礦粒度越來越細，有色礦和一些超貧磁鐵礦產生的尾礦-200目含量達到了85％，一些黃金尾礦甚至達到90％。浮選尾礦砂平均粒徑在0.03mm左右，尾礦顆粒細。細顆粒尾礦筑壩力學強度低，固結時間長，堆壩速度較慢，對于大、中型礦山而言，堆壩速度將會影響礦山選廠的正常生產。采用細顆粒尾礦筑壩后，壩體內的排滲不暢造成壩體內的浸潤線過高，使尾礦砂長期處于飽和狀態，尾砂固結非常慢，不利于尾砂固結后強度提高，進而影響壩體的穩定性，有發生潰壩的潛在風險，當前發生的很多尾礦庫災害事故都是由于壩體內的浸潤線過高引起的。細顆粒尾礦筑壩尾礦庫，在壩前分散管排礦很難形成尾礦筑壩的灘面，尾礦庫水上沉積坡度十分平緩，庫水位處于較高的位置，沉積的礦泥不易固結，筑壩速度、調洪庫容和壩高都不同程度地受到限制，壩體抗震穩定性差，在地震作用下容易發生壩體液化失穩等狀況。在高地震烈度區，因細顆粒尾礦的抗液化能力弱，尤其不適合直接堆壩或不能堆筑高壩。對于細粒尾礦庫，比較安全可靠的堆存方式為一次性筑壩，但堆存成本太高，堆存成本在20～26元/m3，而且對于土地資源日益緊缺的礦山，尾礦庫的建設和運行成本在急劇上升，甚至影響到礦山的持續健康發展。根據中鋼集團馬鞍山礦山研究院(金屬礦山安全與健康國家重點實驗室、國家金屬礦山固體廢物處理與處置工程技術研究中心的依托單位)近年來對尾礦的抗液化性能的研究得出：在一定的地震荷載作用下，飽和尾砂是否發生液化和液化的程度，主要由尾砂自身的物理性質和環境條件決定。尾砂的液化與下列因素有關：尾砂顆粒的粒徑、密度、不均勻系數和粘粒成分含量、地震歷史(該區域遭受的最大地震烈度)、飽和程度及現場條件、地下水浸潤線埋深、排水條件、滲透能力等都會影響尾砂的液化，以及動荷載的形式和幅度的大小也是影響尾砂的液化主要因素。細粒尾礦筑壩的尾礦庫動穩定性差，主要是由下列原因造成的：(1)細粒尾礦砂土顆粒尺寸小，細粒尾礦相對密度小，尾砂固結速度慢，易液化；(2)細粒尾礦不均勻系數愈小，抗液化性差；(3)細粒尾礦筑壩，地下水浸潤線埋深淺，易液化。(4)動荷載和較大的地震幅值，在細粒尾砂中形成的超孔隙水壓力來不及消散，使液化現象增加得愈明顯。尾礦庫作為一個危險源，對于處于抗震設防烈度較高地區的細粒尾砂筑壩尾礦庫，提高細粒尾礦抗地震液化性能和提高細粒尾礦筑壩的尾礦庫動力穩定性顯得尤為重要。為了解決尾礦壩抗震問題，《中國鎢業》2009年第二期刊登的“尾礦壩抗震設計研究進展”一文中，圍繞尾礦壩地震液化評價和穩定分析簡化方法兩方面內容，較全面地概述了國內外尾礦壩抗震設計的研究成果和最新進展。但也指出：尾礦壩抗震設計研究仍然是巖土工程和地震工程中重要的課題之一，以往研究取得較大進展，但由于其復雜性，從理論到工程應用仍存在很多值得探討的問題。而且該文并未針對超細粒尾礦采用上游法尾礦筑壩中如何防止地震液化失穩破壞提出具體的解決思路。
技術實現思路
本專利技術的目的就是針對細粒、特別是超細粒尾礦堆筑上游法尾礦庫存在的地震液化、失穩破壞問題，而提出一種超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法，以提高細粒尾礦堆筑尾礦庫壩體的穩定性。為實現本專利技術的上述目的，本專利技術超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法，按照設計方案修建初期壩、壩肩截洪溝，所述的初期壩采用碾壓土石壩壩體，并進一步按照以下技術方案實施：1)根據上游法尾礦壩所在地區地震抗震設防烈度，確定第一層抗地震液化中粗砂排滲層，第二層抗地震液化中粗砂排滲層的埋深為第一層抗地震液化中粗砂排滲層埋置深度的一半；設防地震烈度≤6地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層的埋深距初期壩壩頂向下距離在6.2～7.5m；設防地震烈度為7地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層的埋深距初期壩壩頂向下距離在7.2～8.5m；設防地震烈度為8地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層的埋深距初期壩壩頂向下距離在8～9.5m；設防地震烈度為9地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層的埋深距初期壩壩頂向下距離在9.5～11m；所述的第一層抗地震液化中粗砂排滲層、第二層抗地震液化中粗砂排滲層皆由中粗砂排滲層及鋪設在中粗砂排滲層中的一排槽孔排滲管構成；槽孔排滲管通過三通管與排水連通管聯通；所述的排水連通管的一部分預埋在初期壩中，排水連通管的外端與壩肩截洪溝相連，排水連通管在初期壩內測位置改變方向后沿平行于初期壩的壩體方向布置，排水連通管通過三通管與槽孔排滲管聯通。2)當超細粒尾礦排放至初期壩中預埋的第一層排水連通管標高時，鋪設第一層的中粗砂排滲層，在中粗砂排滲層中埋設槽孔排滲管，形成第一層抗地震液化中粗砂排滲層；排水連通管將槽孔排滲管收集的尾礦庫里地下水導入壩肩截洪溝，排出庫外。在第一層抗地震液化中粗砂排滲層鋪設完成后，繼續排放超細粒尾礦，當超細粒尾礦排放至初期壩中預埋的第二層排水連通管標高時，再鋪設第二層抗地震液化中粗砂排滲層中的中粗砂排滲層，在中粗砂排滲層中埋設槽孔排滲管；排水連通管將槽孔排滲管收集的尾礦庫里地下水導入壩肩截洪溝，排出庫外。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法，按照設計方案修建初期壩(5)、壩肩截洪溝(1)，所述的初期壩(5)采用碾壓土石壩壩體，其特征在于還包括以下技術方案：1)根據上游法尾礦壩所在地區地震抗震設防烈度，確定第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋置深度，第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)的埋深為第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)埋置深度的一半：設防地震烈度≤6地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在6.2～7.5m；設防地震烈度為7地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在7.2～8.5m；設防地震烈度為8地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在8.2～9.5m；設防地震烈度為9地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在9.5～11m；所述的第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)、第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)皆由中粗砂排滲層(11)及鋪設在中粗砂排滲層(11)中的一排槽孔排滲管(3)構成；槽孔排滲管(3)通過三通管(12)與排水連通管(2)聯通；所述的排水連通管(2)的一部分預埋在初期壩(5)中，排水連通管(2)的外端與壩肩截洪溝(1)相連，排水連通管(2)在初期壩(5)內測位置改變方向后沿平行于初期壩(5)的壩體方向布置；2)當超細粒尾礦排放至初期壩(5)中預埋的第一層排水連通管(2)標高時，鋪設第一層的中粗砂排滲層(11)，在中粗砂排滲層(11)中埋設槽孔排滲管(3)，形成第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)；在第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)鋪設完成后，繼續排放超細粒尾礦，當超細粒尾礦排放至初期壩(5)中預埋的第二層排水連通管(2)標高時，再鋪設第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)中的中粗砂排滲層(11)，在中粗砂排滲層(11)中埋設槽孔排滲管(3)；3)第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)鋪設完成后，再繼續排放超細粒尾礦，在初期壩(5)的壩頂高度位置鋪設抗地震液化中粗砂排滲盲溝層，所述的抗地震液化中粗砂排滲盲溝層是由中粗砂排滲盲溝(4)及埋設在中粗砂排滲盲溝(4)中的槽孔排滲管(3)構成，該層的槽孔排滲管(3)與初期壩(5)頂部的平臺排水溝(6)相連，平臺排水溝(6)與壩肩截洪溝(1)相連；4)在抗地震液化中粗砂排滲盲溝層之上，將尾礦砂漿充灌入模袋中，采用模袋法修筑第一級的尾礦模袋子壩(7)，在第一級的尾礦模袋子壩(7)修筑完成后，再在該級的尾礦模袋子壩(7)上鋪設中粗砂排滲盲溝(4)，該級的粗砂排滲盲溝(4)與該級的平臺排水溝(6)相連；依次繼續采用模袋法向上修筑第二級的尾礦模袋子壩(7)、第三級的尾礦模袋子壩(7)。...

【技術特征摘要】
1.一種超細粒、上游法尾礦筑壩防止地震液化失穩破壞的方法，按照設計方案修建初期壩(5)、壩肩截洪溝(1)，所述的初期壩(5)采用碾壓土石壩壩體，其特征在于還包括以下技術方案：1)根據上游法尾礦壩所在地區地震抗震設防烈度，確定第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋置深度，第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)的埋深為第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)埋置深度的一半：設防地震烈度≤6地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在6.2～7.5m；設防地震烈度為7地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在7.2～8.5m；設防地震烈度為8地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在8.2～9.5m；設防地震烈度為9地區，第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)的埋深距初期壩(5)壩頂向下距離在9.5～11m；所述的第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)、第二層抗地震液化中粗砂排滲層(9)皆由中粗砂排滲層(11)及鋪設在中粗砂排滲層(11)中的一排槽孔排滲管(3)構成；槽孔排滲管(3)通過三通管(12)與排水連通管(2)聯通；所述的排水連通管(2)的一部分預埋在初期壩(5)中，排水連通管(2)的外端與壩肩截洪溝(1)相連，排水連通管(2)在初期壩(5)內測位置改變方向后沿平行于初期壩(5)的壩體方向布置；2)當超細粒尾礦排放至初期壩(5)中預埋的第一層排水連通管(2)標高時，鋪設第一層的中粗砂排滲層(11)，在中粗砂排滲層(11)中埋設槽孔排滲管(3)，形成第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)；在第一層抗地震液化中粗砂排滲層(8)鋪設完成后，繼續排放超細粒尾礦，當超細粒尾礦排放至初期壩(5)中預埋的第二層排水連通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張強，楊永生，毛權生，余克林，張程，王雨波，張雷，陶偉，房定旺，曹紀剛，吳鵬程，樂陶，唐凱，
申請(專利權)人：中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34