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美国矿山企业的尾矿管理

我曾与同事考察过美国六个生产矿山,现将他们的简况和尾矿管理状况简要介绍如下。

矿山情况Mines condition1 帝国(Empire Mine)铁矿位于美国北部密执安州马凯特县帕默(Palmer)之北,由克利夫兰克利夫斯(Cleveland Cliffs)铁矿公司经营。

区域变质沉积磁铁矿床,露天采矿,月生产矿石7.6万t,可采50年,铁品位34%,磁铁22%。

选厂日处理矿石7.6万t,浮选及磁选,是美国采用自磨最早的矿山,年产球团铁矿810万t,选矿厂年排尾矿1900万m3,尾矿经φ100m浓密机回水,底流浓度50%,经串联三级泵扬至尾矿库,尾矿粒度-500目90%,现有职工1300人。

尾矿库距厂区5英里,是一座丘陵地区周边筑坝型尾矿库,因尾砂粒度过细,采用当地土石进行上游法筑坝。

初期坝高24.4m,坝顶宽14m,边坡1∶2。

第一期子坝高4.6m。

顶宽9m,堆积边坡1∶2.8,坝体稳定安全系数1.7,超过1.5的规定值。

尾矿库周边铺设一条φ20mm衬胶钢管,每300m设一集中放矿口,库内沉积坡度约0.003。

该库设计使用年限为60年,总库容可达12亿m3。

尾矿坝上游设截洪坝,库内面积约40平方公里。

年平均降雨量为37英寸,按PMP洪水标准设计,库内设有井管式排水系统,尾矿库干滩都在800m以上。

水面面积很小,库外设三级沉淀池,二级水池即可回水,回水能力18000t/d,三级池全部澄清可以达到排放标准,外排水量0.06m3/s。

尾矿坝由1人负责管理,需要筑坝时,进行工程招标外包。

2 白松铜矿(Whith Pine)位于密执安州昂托纳贡(Ontonagon)县,在苏必利尔湖南10km,由白松铜业公司(White Pine Copper Company)经营。

大型砂岩铜矿床,矿石量1.01亿t,平均品位1.12%,年产电解铜5万t,选厂日处理矿石1.5 1.7万t,用浮选法生产,年排尾矿量约400万t,选厂排放尾矿浓度30%左右。

现有采、选、冶职工1300人。

尾矿库距厂区约1英里,尾矿库有2座,均属平地周边筑坝式尾矿库,采用下游法筑坝。

一号库占地面积1800英亩,共堆存尾矿砂9000万t,已于1970年停用。

二号库位于一号库下游,占地2500英亩,周边坝长8英里,设计坝高120英尺,总库容2.6亿t。

采用下游法筑坝,其上、下游坝壳采用当地土石堆筑,中间坝体由旋流器的粗尾砂充填。

共设有3台可移动式的旋流器组,每组装有3台φ50mm旋流器,每年5~11月进行堆坝。

旋流器底流浓度为70%,粒度+130目占67%,尾矿坝现高23m,尾矿库干滩1000m以上,库内设4条井管式排水系统,排水井φ5英尺,排水管φ2.5英尺,每天排水量9万m3(地方政府允许排放量23万m3/d),尾矿水不回收使用。

美国矿山企业的尾矿管理汪贻水/Wang YishuiTa i l i n g m a n a g e m e n t o f m i n i n g enterprise in U.S.A.3 霍姆斯特克金矿(Homestake Gold Mine)位于南达科他州西南劳沦斯(Law Rence)县,黑山(Black Hill)北麓。

故又名黑山金矿。

前寒武纪变质岩中脉金矿床,美国最大金矿山,年产金量占美国黄金产量的30%。

矿石储量1600万t,平均含金品位7.24g/t。

竖井开拓,采用分层充填采矿法,近年用VCR采矿方法。

选厂规模6000~7000t/d,尾矿量2000万t/a,尾矿-200目粒度占60%,尾矿浓度35~55%。

现有职工1680人。

尾矿库距选矿厂约2kg,是一山谷型尾矿库,初期坝为粘土心墙砂石坝,坝高82m,边坡1∶2.0,库容790万t,采用当地土石下游法筑坝。

设计最大坝高117m,总库容为6700万t,服务年限53年,库周边设截洪沟,库内干滩大于400m,采用浮船回水,回水率90%以上。

厂区设有水处理站,对矿山井下水和尾矿库回水采用细菌处理工艺进行处理,经处理后水质可以达到排放标准。

4 克莱马克斯(Climax)钼矿位于科罗拉多州莱克县,丹佛西南61公里,由阿马克斯公司的克莱马克斯钼业公司经营。

世界最大钼矿床,保有矿石储量4.48亿t,MoS2平均品位0.352%,选厂规划5万t/d,鉴于当时钼的价格低,实际日处理矿石0.9万t,现有职工187人。

该矿先后共建起五个坝,三座山谷型尾矿库和一个水库。

三个尾矿库共占地3000英亩,已堆存尾砂量约5亿多t,尚可堆存5亿t尾矿,尾矿坝采用上游法筑坝。

目前该矿主要使用中间的2号库。

该库坝高161m,长2000m,堆积坡度1∶2.5,尾矿沉积坡度1/100,干滩长度控制不少于300m。

库内设2座φ760mm排水井,可以同时排水,该坝目前正将堆积坡削坡成1∶4,以利复垦。

3号库坝高约50m,坝长400m,堆积坡1∶4,干滩控制不低于450m,该库使用前首先用+200目粗尾矿铺于库底,坝内设排渗育沟。

三座尾矿库均设有截洪沟,库内采用回水泵站回水,3号库下游设有水处理站,尾矿水经处理后可以达到排放标准。

5 雷(Ray Unit)铜矿位于亚利桑那州雷(Ray)县矿物河,由肯尼科特铜业公司经营。

斑岩铜矿,金属铜储量250万t,品位0.80%,选厂规模3万t/d,溶浸厂日处理硅酸盐矿石1.5万t。

冶炼厂年生产能力9万t,职工2000人,矿山900人。

尾矿经厂区φ325英尺和φ250英尺两座浓密机回水后,以40~50%的浓度扬送至尾矿库,尾矿粒度+100目占35%。

尾矿库位于选厂南部,共建有三座尾矿库,占地1500英亩,已堆尾矿2.5亿t。

1号、2号库位于吉拉(Gila)河北岸,两库相连,系平地周边筑坝型尾矿库,坝长约5英里,坝高300~350英尺,采用上游法筑坝,堆积坡度1∶3。

库内设虹吸管和固定式排水井管,将库内水排至下游,经自流渠,加压泵站送回选厂重复利用,库内干滩北部较长,约200m,南部较短约70m。

3号库位于吉拉(Gila)河南岸,呈三面筑坝傍山式尾矿库,坝高约30m,坝长3km,采用上游法筑坝,库中间设隔堤分成两库,库外设截洪沟,库内设有井管式排水系统。

为使尾矿干燥固结,三个库交替使用,每个库每年上升速度不超过3m。

6 平托谷(Pinto Valley)铜矿位于亚利桑那州迈阿密(Miami)城以西9.7公里。

由玛格玛(Magma)铜业公司经营。

斑岩铜矿床,保有储量3.7亿t矿石,平均铜品位0.41%,选厂规模7万t/ d。

尾矿量2400万t/a。

尾矿经厂区两座φ100mm浓度机浓缩后,以50%浓度自流到尾矿库,尾矿粒度-200目30%。

该矿共有4座尾矿库,1、2号库已经闭库。

目前3号、4号库交替使用,3号库占地150英亩,4号库占地250英亩。

3号库1993年底闭库,4号库设计容量2.34亿t,最终坝高550英尺,目前坝高350英尺。

经修改设计后,最终坝高630英尺,总库容可达到3亿t。

尾矿坝过去采用尾矿直接排放上游法筑坝,1986年后改用旋流器分级上游法筑坝。

旋流器底流浓度70%,粒度-200目在10%以下。

旋流器为Krebs型,14英寸,正常工作时8~10台,在坝顶单台布置,间距15~20m,旋流粗砂堆用推土机推平碾压,库内设有回水系统。

因该库地处干旱地区,蒸发量大于降雨量,且尾矿库库容很大。

故库内未设排洪设施。

美国矿山安全状况Security condition of mines in U.S.A1 现状美国各类矿山约11000个,尾矿库约2250座 (大多数煤矿没有尾矿库),其中煤矿尾矿库约1500座,坝高20英尺,占地20英亩以上的大中型尾矿库750余座;非煤矿山尾矿库约750座。

过去由于各种原因也出现过溃坝事故,近二十年来,政府致力于安全法规的制订、完善和推行,使矿山死亡率、事故率大大下降,非煤矿山死亡人数已由上世纪70年代每年死亡200多人降至1989年的48人。

据介绍,目前美国矿山尾矿库安全管理的重点是放在大、中型重要的尾矿库,所以这部分尾矿库的安全状况基本良好,而部分中、小型尾矿库的安全状况相对要差一些。

2 安全法规美国联邦政府的法典(C O D F O F F E D E R A L REGULATIONS)中有详尽的矿山安全卫生法规及条例,其中包括矿山尾矿库安全方面的规定。

美国劳工部矿山安全卫生局所属的技术中心还制定了尾矿坝安全检查指南。

介绍尾矿检查的主要内容、方法、报表格式等。

另外,各州政府也有一些具体的规定。

3 安全管理机构美国矿山安全共设三级管理机构。

第一级,联邦政府劳工部设有矿山安全卫生局(MSHA),内设法规部、技术部、煤矿山部、非煤矿山部、培训部等。

负责全国矿山安全卫生法规的制定、修改、监督检查、技术监督、人员培训和事故处理。

第二级,全国非煤矿山分为6个区,各设有检查总部负责本矿山安全监督检查。

第三级,各检查总部下设7~8个检查站,每站设有检查员7~8人。

另外各企业也设有专职安全管理人员。

4 安全技术监督检查尾矿库设计必须由有资格的设计者承担,必须按照有关法规进行设计,有关设计中的安全技术问题由安全卫生局下设的布鲁斯顿安全卫生技术中心和丹佛安全技术中心进行审查。

审查的主要内容为尾矿坝的稳定性和尾矿库的防洪能力。

他们提出的审查意见供六个检查总部参考以决定是否批准。

设计必须由检查站,检查总部批准后才能实施。

在尾矿坝施工中,技术中心也随时进行检查,监督其是否达到设计要求。

各检查站对地下矿山每年检查4次,对露天矿山每年检查2次,检查结果上报到检查总部,再汇总到安全卫生局。

检查的主要内容为坝体浸润线高度、位移、边坡稳定、渗漏、排洪能力等。

对检查出的安全隐患、发出通知、限期治理。

对未及时处理而又没有充分理由说明原因的,处以严厉的经济处罚甚至起诉。

目前对煤矿的安全检查比非煤矿山更为严格。

5 事故处理发生溃坝及人身死亡事故后,矿山立即报告检查站和检查总部,总部立即用电话向矿山安全卫生局报告,然后直接报劳工部部长,并立即着手调查,迅速写出快报并报矿山安全卫生局。

矿山安全卫生局派人进行最后调查,写出结论,根据定性意见对经营者提出经济和法律处理意见。

美国对尾矿坝的安全技术要求Security technical requirement for tailing in U.S.A.美国对尾矿坝安全技术要求很高,主要表现在以下几个方面。

1 设计方面:(1)尾矿库的洪水设计标准高。

最低标准为百年一遇洪水,大中型库均需按最大可能洪水(PMP)或二分之一最大可能洪水进行设计。

(2)尾矿坝设计稳定性安全系数高。

规定标准系数为1.5,大于我国的标准。

(3)尾矿库上游或库外一般设截洪设施,最大限度减少入库洪水量。

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