本發(fā)明涉及一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，具體屬于礦山開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

綠色無廢開采，環(huán)境友好礦山等概念是現(xiàn)在礦山開采技術(shù)發(fā)展的方向之一，礦山主要的固體廢棄物是選礦廠排出的尾礦，把尾礦資源化利用，在節(jié)省尾礦庫的建設(shè)維護費用的同時，又變廢為寶，保護環(huán)境，成為現(xiàn)代中國礦業(yè)必須要解決的一個關(guān)鍵問題。尾礦充填采礦技術(shù)部分解決了以上問題，但其費用高，效率相對較低，限制了其推廣與應(yīng)用。對于露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山來說，地表露天坑是允許塌落的，選用無底柱分段崩落法可以在提高效率的同時，減少開采成本，但無法避開尾礦庫的建設(shè)與維護，仍須對赿來越深的露天邊坡進行加固處理。因此，發(fā)明一種利用在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，用來解決尾礦的堆放以及露天邊坡的失穩(wěn)災(zāi)害問題，顯得十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，可以有效解決礦山開采中尾礦堆放問題。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：S1、尾礦砂的測評；S2、尾礦膏體試樣的檢測；S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置；S4、尾礦膏體排放。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，具體包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，步驟S1尾礦砂的測評，具體包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體，有利于膠結(jié)劑的膠結(jié)；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，步驟S2尾礦膏體試樣的檢測，具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在17～25cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，S2.1的原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，步驟S3活動沉降的露天坑底的設(shè)置，具體包括以下步驟：

S3.1、在露天坑的底部劃分區(qū)塊，沿露天坑邊坡設(shè)置階梯形的充填管道，對露天坑底進行平整，平整出的坡度為5度～15度(有利于排放的尾礦膏體的干燥固化)；在露天坑最低水平處建排水池，以便把露天坑中所集的大氣降水排出坑外；

S3.2、測算最大充填倍線N：通過以下式(1)測算最大充填倍線N，

$N=\frac{L}{H}=\frac{L_1+L_2+...+L_n}{H_1+H_2+\mathrm{...}{H}_n}---\left(1\right)$

式中，L指充填管道的水平距離，m；H指需充填管道的垂直高度距離，m；L₁、L₂……L_n指單臺階水平長度，m；H₁、H₂……H_n指單臺階高度，m。如圖1所示。本發(fā)明中測算最大充填倍線，是由于最大充填倍線是計算能否進行自流管道輸送的基礎(chǔ)。水平距離長，而垂直落差小時，膏體就不能依靠自身的重力勢能克服管道阻力而自流到充填場地，只能再加柱塞泵進行加壓后進行管道輸送。而柱塞泵價高易損，因此要盡可能的使膏體自流，減少加壓泵的環(huán)節(jié)。進行最大充填倍線的測算，可以有效進行監(jiān)控是否達到膏體自流的要求。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，步驟S3中還包括S3.3設(shè)置膏體合成站，即在露天坑的邊坡坡頂設(shè)置用于合成尾礦膏體的膏體合成站，膏體合成站直接與充填管道相連接，便于尾礦膏體的現(xiàn)場合成以及排放。此外膏體合成站設(shè)置于邊坡坡頂。可以有效縮小最大充填倍線，便于管道自流輸送，節(jié)約生產(chǎn)成本。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，步驟S4尾礦膏體排放，具體包括以下步驟：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，按照S3中劃分的區(qū)塊，通過充填管道依次向露天坑中各區(qū)塊排放，先從充填倍線長的一側(cè)區(qū)塊開始排放，逐步向充填倍線小的一側(cè)區(qū)塊排放，直至每個區(qū)塊排放厚度達到0.3～0.5m(便于膏體的凝固和少量析出水的蒸發(fā)，每一區(qū)塊厚度相同)，第一層填充完畢，即為一個排放周期，重復上述步驟繼續(xù)逐層循環(huán)排放，直至露天坑填充完畢或尾礦砂排放完畢，其中一個排放周期的時長大于尾礦膏體的固結(jié)時長(排放新一層膏體時，先前排放的膏體已經(jīng)達到長期強度)。

前述在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法中，充填管道采用軟硬結(jié)合式，即主管為鋼管，在主管尾端連接有同樣口徑的軟管。

本發(fā)明中對目標礦山的尾礦砂進行化學成分分析，如果目標礦山尾礦砂二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％，適合選用普通硅酸鹽水泥摻入部分粉煤灰作為膠結(jié)劑，如果二氧化硅質(zhì)量分數(shù)過小(<50％)，但卻含有一定比例的二氧化硫，則需要選用其他適配的膠結(jié)劑。

本發(fā)明中對目標礦山的尾礦砂進行粒徑級配分析，如果小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)，則比較易于形成膏體，且管道輸送阻力較小。如果小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％，則所形成的膏體在管道輸送進入不易形成與管道界面處的光滑面，輸送阻力較大，可以采取加入適量粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土等，以調(diào)節(jié)細粒物料的質(zhì)量分數(shù)。如果小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在>35％,則不利于尾礦漿的濃密，需要在濃密過程中加入絮凝劑；同時也會大大減小普通硅酸鹽水泥的活性，增加水泥用量。此時，如果在試驗中水泥用量太大，且找不到合適的替代膠結(jié)劑，則尾礦砂不適合進行膏體充填。

本發(fā)明中用尾礦漿沉淀池所排出的清水與自來水分別對同種尾礦膏體試樣進行單軸抗壓強度的對比試驗，如果在28天齡期的試件對比測試中，兩者強度偏差在10％的范圍內(nèi)時，影響不大，可以用尾礦漿中的水做為制做膏體時的用水。

本發(fā)明中尾礦膏體試樣凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗中，制做的室內(nèi)試驗箱，尺寸為：長*寬*高＝1.0m*2.0m*1.2m，材料為10mm厚鋼化玻璃板，十二個棱角外用角鋼保護，中腰加兩條扁鋼帶或角鋼加強。

圖2是充填管道和膏體合成站的設(shè)置示意圖，將膏體合成站設(shè)在邊坡頂部，能夠縮小充填倍線，便于管道自流輸送。膏體合成站用于在現(xiàn)場取得尾礦砂直接制備得到待排放的尾礦膏體。

采用本發(fā)明的方法，可以有效節(jié)約礦山開采成本，大約30％～35％左右。

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明提供的一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，能夠把露天礦坑做為轉(zhuǎn)入地下開采礦山的尾礦堆放庫，不僅有效地解決了礦山尾礦庫建設(shè)的系列難題，在保證地下采礦作業(yè)安全的前提下，節(jié)省了尾礦庫建設(shè)與維護的資金。而且可以有效地管控露天坑邊坡的失穩(wěn)災(zāi)害，節(jié)省地下排水費用，解決了崩落法采礦方法蓋層上不能排放尾砂的難題，有利于露天礦坑的復墾，極大的節(jié)約了礦山開采成本，保護了環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的最大充填倍線測算示意圖；

圖2是充填管道和膏體合成站的設(shè)置示意圖；

圖中附圖標記的含義：圖1：H指需充填管道的垂直高度距離，L₁、L₂……L_n單臺階水平長度，H₁、H₂……H_n指單臺階高度；圖2:1-礦體，2-露天坑，3-填充管道，4-膏體合成站。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的介紹。

實施例1

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍；

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。

實施例2

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，其中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比；具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％；觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在17～25cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線。

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。

實施例3

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；具體包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，其中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比；具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％；觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在17～25cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；具體包括以下步驟：

S3.1、在露天坑的底部劃分區(qū)塊，沿露天坑邊坡設(shè)置階梯形的充填管道，對露天坑底進行平整，平整出的坡度為5度～15度，在露天坑最低水平處建排水池；

S3.2、測算最大充填倍線N：通過以下式(1)測算最大充填倍線N，

$N=\frac{L}{H}=\frac{L_1+L_2+\mathrm{...}+L_n}{H_1+H_2+\mathrm{...}{H}_n}---\left(1\right)$

式中，L指充填管道的水平距離，m；H指需充填管道的垂直高度距離，m；L1、L2……Ln指單臺階水平長度，m；H1、H2……Hn指單臺階高度，m。如圖1所示。

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。具體包括以下步驟：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，按照S3中劃分的區(qū)塊，通過充填管道依次向露天坑中各區(qū)塊排放，先從充填倍線長的一側(cè)區(qū)塊開始排放，逐步向充填倍線小的一側(cè)區(qū)塊排放，直至每個塊區(qū)排放厚度達到0.3～0.5m，第一層填充完畢，即為一個排放周期，重復上述步驟繼續(xù)逐層循環(huán)排放，直至露天坑填充完畢或尾礦砂排放完畢，其中一個排放周期的時長大于尾礦膏體的固結(jié)時長。

實施例4

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；具體包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，其中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比；具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％；觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在17～25cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；具體包括以下步驟：

S3.1、在露天坑的底部劃分區(qū)塊，沿露天坑邊坡設(shè)置階梯形的充填管道，對露天坑底進行平整，平整出的坡度為5度～15度，在露天坑最低水平處建排水池；

S3.2、測算最大充填倍線N：通過以下式(1)測算最大充填倍線N，

$N=\frac{L}{H}=\frac{L_1+L_2+\mathrm{...}+L_n}{H_1+H_2+\mathrm{...}{H}_n}---\left(1\right)$

式中，L指充填管道的水平距離，m；H指需充填管道的垂直高度距離，m；L1、L2……Ln指單臺階水平長度，m；H1、H2……Hn指單臺階高度，m。如圖1所示。

S3.3設(shè)置膏體合成站，即在露天坑的邊坡坡頂設(shè)置用于合成尾礦膏體的膏體合成站，膏體站直接與充填管道相連接。

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。具體包括以下步驟：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，按照S3中劃分的區(qū)塊，通過充填管道依次向露天坑中各區(qū)塊排放，先從充填倍線長的一側(cè)區(qū)塊開始排放，逐步向充填倍線小的一側(cè)區(qū)塊排放，直至每個塊區(qū)排放厚度達到0.3～0.5m，第一層填充完畢，即為一個排放周期，重復上述步驟繼續(xù)逐層循環(huán)排放，直至露天坑填充完畢或尾礦砂排放完畢，其中一個排放周期的時長大于尾礦膏體的固結(jié)時長。

充填管道采用軟硬結(jié)合式，即主管為鋼管，在主管尾端連接有同樣口徑的軟管。

實施例5

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；具體包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，其中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比；具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％；觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在21～25cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；具體包括以下步驟：

S3.1、在露天坑的底部劃分區(qū)塊，沿露天坑邊坡設(shè)置階梯形的充填管道，對露天坑底進行平整，平整出的坡度為5度～15度，在露天坑最低水平處建排水池；

S3.2、測算最大充填倍線N：通過以下式(1)測算最大充填倍線N，

$N=\frac{L}{H}=\frac{L_1+L_2+\mathrm{...}+L_n}{H_1+H_2+\mathrm{...}{H}_n}---\left(1\right)$

式中，L指充填管道的水平距離，m；H指需充填管道的垂直高度距離，m；L1、L2……Ln指單臺階水平長度，m；H1、H2……Hn指單臺階高度，m。如圖1所示。

S3.3設(shè)置膏體合成站，即在露天坑的邊坡坡頂設(shè)置用于合成尾礦膏體的膏體合成站，膏體站直接與充填管道相連接。

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。具體包括以下步驟：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，按照S3中劃分的區(qū)塊，通過充填管道依次向露天坑中各區(qū)塊排放，先從充填倍線長的一側(cè)區(qū)塊開始排放，逐步向充填倍線小的一側(cè)區(qū)塊排放，直至每個塊區(qū)排放厚度達到0.3～0.5m，第一層填充完畢，即為一個排放周期，重復上述步驟繼續(xù)逐層循環(huán)排放，直至露天坑填充完畢或尾礦砂排放完畢，其中一個排放周期的時長大于尾礦膏體的固結(jié)時長。

充填管道采用軟硬結(jié)合式，即主管為鋼管，在主管尾端連接有同樣口徑的軟管。

實施例6

一種在活動沉降的露天坑底排放尾礦膏體的方法，包括以下步驟：

S1、尾礦砂的測評：根據(jù)化學成份和粒徑級配分析目標礦山的尾礦砂，篩選備用；具體包括以下步驟：

S1.1、對尾礦砂進行化學成分分析，當尾礦砂中二氧化硅質(zhì)量分數(shù)≥50％時，直接用于制備尾礦膏體；

S1.2、再對尾礦砂進行粒徑級配分析，尾礦砂中，當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在15％～35％范圍內(nèi)時，直接用于制備尾礦膏體；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)<15％時，加入粉煤灰、水泥、膨潤土或粘土進行調(diào)節(jié)；當小于20μm細粒物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)>35％時，制備尾礦膏體時加入絮凝劑。

S2、尾礦膏體試樣的檢測：選用步驟S1中尾礦砂制備尾礦膏體試樣，先觀察在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，隨后通過流動性試驗、粘滯性試驗、凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗、凝結(jié)后的強度試驗和水化試驗確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍，其中，尾礦膏體是通過將尾礦砂、膠結(jié)劑和水混合而制得；所述膠結(jié)劑為水泥和粉煤灰；所述灰砂比為尾礦砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比；具體包括以下步驟：

S2.1、將選用的尾礦砂與膠結(jié)劑混合，制備一組具有不同灰砂比和尾礦膏體含水量的尾礦膏體試樣，即原始試樣組，原始試樣組中，灰砂比范圍為1︰10～1︰100，尾礦膏體含水量的范圍為15％～25％；觀察原始試樣組在不同養(yǎng)護齡期所生成的水合物的特征與數(shù)量，選擇常溫、常壓條件下，水合物生成較多的試樣，確定灰砂比和尾礦膏體含水量的初步范圍，備選；

S2.2、通過流動性試驗，分別檢測S2.1中選出的試樣的坍落度，選用坍落度在17～20cm范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.3、通過粘滯性試驗，分別檢測S2.2中選出的試樣的屈服應(yīng)力，選用屈服應(yīng)力≤190Pa的試樣，備選；

S2.4、通過膏體凝結(jié)時的沉淀性試驗、離析性試驗和泌水性試驗，先分別觀察S2.3中選出的試樣在3天、7天、14天、20天以及28天時的沉淀規(guī)律和離析性變化，再檢測泌水量，選用沉淀分層不明顯、不離析，泌水量≤8％的試樣，備選；

S2.5、通過強度試驗，分別檢測S2.4中選出的試樣的單軸抗壓強度，選用單軸抗壓強度在0.3MPa～3MPa范圍內(nèi)的試樣，備選；

S2.6、凝結(jié)后的水化試驗，即通過單軸壓縮試驗，分別觀察S2.5中選出的試樣在反復浸泡干燥后的情況，選用泥化、風化不明顯的試樣；由最終選用的試樣確定灰砂比和尾礦膏體含水量的最終范圍。

S3、活動沉降的露天坑底的設(shè)置：在露天坑底劃分區(qū)塊；隨后測算各區(qū)塊對應(yīng)的最大充填倍線；具體包括以下步驟：

S3.1、在露天坑的底部劃分區(qū)塊，沿露天坑邊坡設(shè)置階梯形的充填管道，對露天坑底進行平整，平整出的坡度為5度～15度，在露天坑最低水平處建排水池；

S3.2、測算最大充填倍線N：通過以下式(1)測算最大充填倍線N，

$N=\frac{L}{H}=\frac{L_1+L_2+\mathrm{...}+L_n}{H_1+H_2+\mathrm{...}{H}_n}---\left(1\right)$

式中，L指充填管道的水平距離，m；H指需充填管道的垂直高度距離，m；L1、L2……Ln指單臺階水平長度，m；H1、H2……Hn指單臺階高度，m。如圖1所示。

S3.3設(shè)置膏體合成站，即在露天坑的邊坡坡頂設(shè)置用于合成尾礦膏體的膏體合成站，膏體站直接與充填管道相連接。

S4、尾礦膏體排放：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，通過充填管道依次排放。具體包括以下步驟：根據(jù)S2中確定的灰砂比和尾礦膏體含水量范圍合成尾礦膏體，按照S3中劃分的區(qū)塊，通過充填管道依次向露天坑中各區(qū)塊排放，先從充填倍線長的一側(cè)區(qū)塊開始排放，逐步向充填倍線小的一側(cè)區(qū)塊排放，直至每個塊區(qū)排放厚度達到0.3～0.5m，第一層填充完畢，即為一個排放周期，重復上述步驟繼續(xù)逐層循環(huán)排放，直至露天坑填充完畢或尾礦砂排放完畢，其中一個排放周期的時長大于尾礦膏體的固結(jié)時長。

充填管道采用軟硬結(jié)合式，即主管為鋼管，在主管尾端連接有同樣口徑的軟管。