斑毛沟尾矿库安全运行实践

任玉兵

摘要：镇沅金矿斑毛沟尾矿库投入使用后，存在排洪设施损坏、子坝上升速率快、微细粒尾矿沉积慢、滩长短、泥面缓、尾矿堆筑子坝困难等问题。通过采取排洪设施加固和岸坡防护、土石料筑子坝、槽孔管排渗、旋流器分级沉砂筑坝等多种有效措施，确保了尾矿库的安全运行。该研究对微细粒尾矿排放具有示范作用，是一种可借鉴推广的尾矿库安全运行模式。

关键词：尾矿库;微细粒尾矿;土石料筑子坝;槽孔管排渗;旋流器分级

中图分类号：TD7 文章编号：1001-1277（2021）04-0084-05

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20210419

云南黄金有限责任公司镇沅分公司（下称“镇沅金矿”）位于云南省普洱市镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县和平镇，距昆明市320 km，是中国黄金集团有限公司下属年产黄金超过1 t的大型企业。镇沅金矿采选规模 2 000 t/d，采用阶段磨矿阶段浮选流程，尾矿经浓密处理后，浓度由26 %提高到32 %，用球隔泵压力输送到尾矿库。尾矿筑坝方式为上游式筑坝[1]，尾矿粒度-0.074 mm占90 %，-0.037 mm占68 %，-0.005 mm占12 %[2]，属微细粒尾矿。斑毛沟尾矿库自2009年6月投入使用后，遇到排洪设施损坏、子坝上升速率快（最大2 m/月）、微细粒尾矿沉积慢、滩长短、泥面缓、尾矿堆筑子坝困难等问题。因此，亟需对斑毛沟尾矿库进行有效治理，保障矿山安全运行。

1 工程概况

斑毛沟尾矿库属山谷型尾矿库，于2009年6月投入使用，距选矿厂约1.5 km，汇水面积7.4 km2，沟底平均纵坡11.66 %，局部大于20 %，设计初期坝高27 m，总坝高112 m，最终标高1 260 m，有效库容670万m3，为三等尾矿库。该尾矿库设计防洪标准为初期50～100 a，中、后期200～500 a。年排放尾矿47万m3，尾矿粒度-0.074 mm占90 %，尾矿浓度32 %，坝前分散排放。截至2019年末，共排放尾矿500万m3（650万t），坝高达102 m（标高1 250 m）。

镇沅金矿区地处哀牢山西坡，位于北回归线附近，属北亚热带高原湿润季风气候，具河谷立体气候特征。每年11月至次年5月为旱季，6—10月为雨季，雨季降雨量占全年降雨量的87.14 %;年降雨量1 631.40～2 668.35 mm（平均2 107.08 mm），日最大降雨量156.4 mm，最长降雨日达36 d。滇西南独特的雨季长时间强降雨增加了尾矿库运行的安全风险。

2 尾矿库运行存在的问题

1）强暴雨引发山体滑坡致使排洪设施损坏（见图1）。尾矿库刚投入使用1周，遭遇连续强降雨，库区两侧浆砌石排洪沟受山体滑坡影响，大部分被冲毁。2012年6月15日，库区遭遇持续暴雨，导致排洪沟局部冲毁、山体滑坡掩埋排洪沟、库内排水斜槽受损、回水泵房被淹，造成选矿厂停产14 d。

2）两侧截洪沟沟底消能坎设施不合理。东截洪沟沟底坡度2.4 %、20.4 %、26 %，西截洪沟沟底坡度1.8 %、13.7 %、36 %。斑毛沟尾矿库区域突降特大暴雨，两侧截洪沟大流量泄流时，洪水冲击沟底消能坎掀起大浪危及岸坡及库区安全（见图2），造成选矿厂停产6 d。

3）无法按照原设计堆筑子坝及施工排渗体。2010年5月，初期坝基本堆满。按照原设计用尾砂堆积子坝，子坝每层高1 m、外坡1∶3，尾砂堆积坝总外坡1∶5;子坝每升高5 m，铺设1层入库长度50 m的土工格栅;子坝每升高15 m，增设1套水平排渗系统。 但是，采用尾砂堆筑子坝时发现库区内全是泥面，进行多种尝试，仍无法堆筑子坝和施工排渗体（见图3）。

4）尾矿库初期坝渗水量少。推测初期坝毛石筑坝、反滤护坡、块石护坡中的土工布返滤层已经失效，坝体下游几乎不渗水。

为保证斑毛沟尾矿库安全运行，镇沅金矿采取了多种措施，但尾矿库内仍存在难以形成干滩、滩长短、子坝施工条件差等问题，不符合上游法尾矿库安全运行的基本要求。 2010年7月被中国黄金集团有限公司确定为病库，要求限期治理，同年12月被普洱市安委会、镇沅县人民政府作为重大隐患挂牌督办。因此，亟需对斑毛沟尾矿库进行安全治理，否则将面临尾矿库停用、选矿厂停产的窘境。2021年第4期/第42卷安全与环保安全与环保黄 金

3 安全运行治理措施

2010年8月，镇沅金矿联合多家单位组成科研团队，对斑毛沟尾矿库现状和前景进行诊断研究。根据有关文献和调研资料，以及实地考察等，决定边生产、边探索完善安全运行的治理措施，以期找到尾矿库安全运行模式。

3.1 排洪设施加固和岸坡防护

为增加抗冲击能力，在东、西岸浆砌石排洪沟内全部施工厚20 cm C25双层钢筋混凝土内衬;在库区上游用24 kg/m道轨施工格栅拦截山洪冲下的大树等，預防排洪沟堵塞;对上游拦洪坝加高，施工防浪墙，对两侧的排洪沟局部加高，避免洪水进入库区威胁坝体安全;在排洪沟渠加装闸门，以防单侧出现滑坡等问题时影响另一侧安全排泄洪水;为消除洪水冲击消能坎掀起大浪而冲刷破坏渠岸岩土，拆除了渠内的双层钢筋混凝土消能坎;对库区排洪沟跨越沟谷段上方面积较大的地段，为避免急流冲毁排洪沟基础，施工截水挡墙;对库区排洪沟跨度小的沟谷段，用钢轨与坑木架设沟上护顶，截留块石而水可渗流至沟内;对可能存在山体滑坡的地段，为避免排洪沟由于塌滑淤堵影响排泄量，在局部山体加防护网。排洪设施加固和岸坡防护治理见图4。

3.2 土石料筑子坝

鉴于泥面不具备筑子坝条件，以及采用抛填土石料挤压尾矿形成坝基和子坝的措施在杨树、柏杖子金矿的成功应用，尾矿堆积坝固结加快，增加滩长的效果良好。镇沅金矿确定

采用当地土石料筑子坝，以增加坝基附加应力，促进排水，加快尾矿浓缩，改善尾矿固结，促使尾矿快速变硬。针对澄清距离不足，尾矿水排放不易达标，防洪库容小的问题，将原设计每级子坝高1 m变更为4 m，加长澄清距离，总平均坡度由1∶5调整为1∶4，子坝改用坡积土石料筑坝，坝高4 m。截至2019年底，已用土石料筑子坝到1 250 m标高。新堆积子坝见图5。

3.3 后置式槽孔管排渗系统

浸润线是尾矿库的“生命线”。尾矿库是否安全受控于坝体的稳定性，而浸润线高低是衡量坝体稳定性的重要因素。针对原排渗系统无法施工，尾矿库初期坝几乎不渗水，浸润线不足6 m的情况，进行“槽孔管-导管排渗系统”试验。2011年1月采用延边华冶排渗工程有限公司专利技术（公开号ZL200610163203.8）在1 177 m平台施工槽孔管排渗系统，在选矿厂尾矿粒度-0.074 mm占90 %、-0.014 mm约43 %、-0.005 mm约12 %情况下，槽孔管（见图6）较传统排渗管的排渗表面积增大，渗水效率由2 %提高到5 %;白钢网可使微细粒尾砂通过，粗尾砂在白钢网周围形成反滤层，有效提高了排渗效率。通过采用折返槽孔管、竹排预埋槽孔管等，改善了尾矿排渗固结条件，坝前滩面的排渗能力增强，形成了等代滩长。从每天一次的监测台账可以看出，槽孔管排渗量由400 t/d逐渐降到180 t/d，极大地降低了浸润线高度，从不足6 m变为8～15 m。2011年4月中旬，滩面已经出现了长20余m可上人干滩段。坝体位移变化极小，确保了尾矿库的运行安全（见图7 ）。

2012年11月，在初期坝1 160 m平台及子坝1 189 m平台施工2套槽孔管排渗系统;2014年5月，在子坝1 205 m平台第三次施工了槽孔管排渗系统;2016年5月，在子坝1 217 m平台施工了第四期槽孔管排渗系统;均取得了良好应用效果。

3.4 旋流器分级沉砂筑坝

斑毛沟尾矿库起初采用6组150 mm旋流器进行分级沉砂坝前集中排放筑坝，效果不理想;之后利用8组250 mm旋流器进行分级沉砂坝面分散排放筑坝，底流粗粒级尾砂在坝前均匀分散放矿，浓度为56 %～65 %，分级溢流通过150 mm软管引至库体两侧进行分流排放，溢流浓度为15 %～17 %。尾矿分级沉砂坝面分散排放筑坝证明，旋流器分级效果较为明显，使尾矿库从没有干滩到出现了一定长度的干滩，达到最佳堆积效果（见图8）。

3.5 坝体稳定性勘察

2012年6月在尾矿堆积到1 205 m标高、坝高达到57 m时，云南地质工程第二勘察院对坝体进行勘察，结果表明尾矿库坝体稳定。2016年6月在尾矿堆积到1 233 m标高、坝高85 m时，再次进行验证勘察，结果表明各尾矿层含水量大幅度降低，液限指数随之下降，尾矿库状态好转，稳定性提高。现初期坝、子坝均无变形现象，与勘察结果相符[3]。2019年初云南地质工程第二勘察院对尾矿库进行岩土勘察，在正常工况、洪水工况及地震工况运行条件下，尾矿库稳定性均良好，运行正常。

截至目前，尾矿库初期壩、子坝、拦水坝、截排水沟、回水系统等设施稳定，运行良好（见图9）。

4 结 语

尾矿库是矿山重大危险源，同时也是矿山最大的环保工程。上游法筑坝工艺具有简单、便于管理、适用性强等特点，中国95 %以上的尾矿库采用上游法筑坝。斑毛沟尾矿库存在“先天不足”，通过采用对欠分选尾矿排放、筑坝方式改进等方面的安全措施做到了“后天不失调”。土石料筑子坝，实现压密和坝基加固;堆积坝设置槽孔管排渗系统，实现长期排渗固结。斑毛沟尾矿库的安全运行，为镇沅金矿的正常生产和建设创造了条件。同时，对微细粒尾矿排放具有示范作用，为大量需超细磨低品位矿石的开发利用奠定基础和提供技术支撑，为类似条件下尾矿坝安全评价和治理研究提供了依据，经济和社会效益显著，具有较大的行业指导意义。

[参 考 文 献]

[1]田文旗，薛剑光.尾矿库安全技术与管理[J].北京：煤炭工业出版社，2006.

[2]北京交通大学土木工程检测实验室.云南黄金有限责任公司土性分析实验检测报告[R].镇沅：云南黄金有限责任公司镇沅分公司，2010.

[3]云南地质工程第二勘察院.云南黄金有限责任公司镇沅分公司斑毛沟尾矿库岩土工程验证勘察[R].镇沅：云南黄金有限责任公司镇沅分公司，2017.

Safe operation practice of Banmaogou tailings pond

Ren Yubing

（Zhenyuan Branch，Yunnan Gold Mining Group Co.，Ltd.）

Abstract：After Banmaogou tailings pond in Zhenyuan Gold Mine commenced，the problems are encountered，for example，flood drainage facility is damaged，rising rate of sub dam is fast，micro fine grain tailings precipitate slow，beach surface is short，slime surface is gentle，and sub dam construction with tailings is hard.Effective measures such as flood drainage facility reinforcement and bank slope protection，sub dam construction with rockfill materials，slot tube drainage and cyclone grading are taken so that the safe operation of tailings pond is maintained，which is demonstrative to the discharging of micro fine tailings and can be promoted as a safe operation pattern.

Keywords：tailings pond;micro fine tailings;dam construction with rockfill materials;slot tube drainage;cyclone grading