尾礦庫(kù)初期壩頂壩坡滲水治理

1、<p>　　尾礦庫(kù)初期壩頂壩坡滲水治理</p><p>　　【摘要】通過(guò)對(duì)尾礦庫(kù)初期壩頂處堆積壩坡的滲水沼澤化原因分析，提出用水平集滲墻式大口排參井結(jié)合虹吸管的方式治理，解決了沼澤化問(wèn)題，有效降低了浸潤(rùn)線，保證了堆積壩體的穩(wěn)定安全。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】初期壩頂， 壩坡滲水， 水平集滲墻 ， 虹吸管 </p><p>　　【 abstract

2、】 through the early in the top of the tailings dam slope accumulation of water seepage of the swamp reason analysis, proposed with the level set permeability wall type big row and with the way well carried over, solve th

3、e problem of swamps and to reduce the infiltration line, ensure the stability of the dam safety accumulation. </p><p>　　【 key words 】 initial alignment, dam seepage slope, the level set permeability wall, ca

4、rried </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1.尾礦庫(kù)概況 </b></p><p>　　某尾礦庫(kù)位于湖南水口山礦區(qū)，初期壩位于溝口附近，屬山谷形尾礦庫(kù)。該庫(kù)由礦山自行設(shè)計(jì)施工，1986年7月投入使用。初期壩為碾壓透水堆石壩，上、下游邊坡采用灰?guī)r和泥灰?guī)r護(hù)面，上游壩坡設(shè)有碎石反

5、濾層，壩底有排水盲溝。初期壩頂標(biāo)高103.0m，壩高20.8m，壩頂寬4.0m，上游壩坡 1:2.0，下游壩坡約 1:1.75。后期采用尾礦上游法筑壩，平均堆積邊坡1:4.7，目前堆積壩頂標(biāo)高 146.0m，灘頂標(biāo)高約145.5m ,堆積壩高42.63m，總壩高64.0m。庫(kù)尾水面標(biāo)高約139.02m，沉積灘長(zhǎng)約370.0m，沉積灘坡度約為1.75%。堆積壩坡采用山皮土護(hù)坡，表面植物較好。 </p><p>　　

6、該庫(kù)從1994始，堆積壩坡上逐漸出現(xiàn)滲水沼澤化現(xiàn)象，且局部出現(xiàn)塌陷。2000年采用兩座大口輻射井的方式治理滲水。1#井位于130.0m標(biāo)高平臺(tái)，布置在壩坡左側(cè)，2#井位于120.0m標(biāo)高平臺(tái)，布置在壩坡右側(cè)。輻射井建成運(yùn)行一段時(shí)間后，壩坡上滲水沼澤化現(xiàn)象逐漸消失。 </p><p>　　2009年該庫(kù)初期壩頂處的第一級(jí)子壩出現(xiàn)滲水沼澤化現(xiàn)象，沼澤化長(zhǎng)度約45m，沼澤化高度2.5～5.5m，位置偏堆積壩體左側(cè)壩坡。

7、除靠近沼澤化區(qū)域的觀測(cè)孔水位埋深為3.83m，堆積壩坡其余觀測(cè)孔的浸潤(rùn)線埋深基本在6～13m。詳見(jiàn)圖1。 </p><p>　　圖1壩體已有排滲設(shè)施和浸潤(rùn)線簡(jiǎn)圖 </p><p>　　2. 滲水原因分析 </p><p>　　根據(jù)礦山資料，該庫(kù)初期壩為碾壓透水堆石壩，石料為大理石塊，內(nèi)外坡及頂面均采用石灰?guī)r和泥灰?guī)r鋪面。壩體建成初期，透水性強(qiáng)，滲水量大，滲流量為34

8、.5m3/h，占總滲流量的73%，且水質(zhì)清澈。但隨著尾礦庫(kù)的運(yùn)行，堆積壩坡逐漸出現(xiàn)滲水沼澤化現(xiàn)象，初期壩的滲流量減小。目前，初期壩底滲水量小，壩的透水作用基本消失。說(shuō)明隨著尾礦庫(kù)的運(yùn)行，初期壩體的滲透性質(zhì)正逐步發(fā)生改變。 </p><p>　　根據(jù)2010年鉆孔資料，壩體主要由塊石、碎石混合10～20%的粘土組成。說(shuō)明初期壩的性質(zhì)相比建成初期確實(shí)有一定變化，透水性下降。且上游壩坡采用泥灰?guī)r護(hù)面，長(zhǎng)期浸水后泥灰?guī)r逐

9、漸變軟，其中粘土逐漸堵塞堆石中的縫隙，造成上游壩坡原有反濾層逐漸變成防滲層。 </p><p>　　該尾礦庫(kù)堆積壩在粉砂層中的滲流主要表現(xiàn)為受重力流動(dòng)引起的梯度控制。雖然兩口輻射井排出大部分滲水，但120.0m標(biāo)高平臺(tái)的輻射井排滲管出口標(biāo)高為107.0m，高于初期壩頂103.0m，所以107.0m標(biāo)高以下的滲流水受重力作用逐漸向下流動(dòng)，至初期壩處，反濾層性質(zhì)改變?yōu)榉罎B層，水位逐步上升，最終導(dǎo)致初期壩頂處滲水、沼澤

10、化，浸潤(rùn)線逸出。 </p><p><b>　　3. 治理措施 </b></p><p><b>　　3.1方法選擇 </b></p><p>　　尾礦庫(kù)堆積壩體的滲水治理通常有水平排滲管、垂直―水位聯(lián)合排滲和大口排滲井等方式。該庫(kù)初期壩頂處滲水沼澤化，如果采用水平管，可以解決初期壩頂以上壩坡滲水現(xiàn)象，但初期壩頂以下的滲水

11、則排不出庫(kù)外，不能徹底解決初期壩上游壩坡處尾砂處于飽和的問(wèn)題。而大口排滲井可以向下深入壩坡下一定深度，能排出堆積體內(nèi)部的滲水，徹底解決初期壩前尾砂飽和的問(wèn)題，所以選擇大口排滲井的排滲方式。 </p><p><b>　　3.2排滲方案 </b></p><p>　　排滲系統(tǒng)由大口滲水收集井、水平集滲墻、排滲管組成，詳見(jiàn)圖2。 </p><p>

12、　　圖2排滲系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖 </p><p>　　3.2.1滲水收集井 </p><p>　　收集井布置于壩坡112.0m標(biāo)高，深度為17.0m，內(nèi)徑3.0m，井壁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚300mm。 </p><p>　　底部設(shè)三向集滲管，收集底部的滲水。井底集滲管為四通三根，水平向三根集滲管四周開(kāi)孔，外包土工布。 </p><p><b&

13、gt;　　3.2.2集滲管 </b></p><p>　　大口排滲井的集滲管一般情況采用輻射狀布置（也稱大口輻射井）。本工程排滲的目的要改善初期壩前尾砂的飽和狀態(tài)，將水排出壩外，因此集滲管采用水平集滲墻的模式。中軸線平行于壩軸線，集滲管位于中軸線兩側(cè)，夾角5°，每層間隔0.5m，層、排間交錯(cuò)布置。集滲管為軟塑PVC管，管壁開(kāi)孔φ10mm，每周4個(gè)，梅花型布置，外包兩層400g/m2土工布，并

14、用鉛絲扎緊，見(jiàn)圖3。 </p><p>　　圖3水平集滲墻式集滲管平面布置 </p><p><b>　　3.2.3排滲管 </b></p><p><b>　　（1）排滲管方案 </b></p><p>　　一般情況下，排滲管采用自流模式。 </p><p>　　但是該庫(kù)排

15、滲管需通過(guò)初期壩引出庫(kù)外，初期壩為碾壓堆石壩，碾壓后的堆石體水平鉆進(jìn)難以進(jìn)行，如果采用明挖方式埋設(shè)排滲管，部分處于尾砂內(nèi)的排滲管，開(kāi)挖后一旦尾砂坑處理不善，可能產(chǎn)生塌滑危險(xiǎn)。而且經(jīng)2010年的勘察資料來(lái)看，多年的運(yùn)行使初期壩的材料性質(zhì)發(fā)生一定改變，堆石壩中含有10～20%的粘土。如果排滲管從庫(kù)內(nèi)直接穿透上游壩坡反濾層即止，則井內(nèi)滲水通過(guò)初期壩體排出，勢(shì)必將壩體內(nèi)的粘土管涌帶出，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。所以結(jié)合虹吸管的模式設(shè)置排滲管。排滲管斜向

16、上從初期壩頂上穿出，然后沿壩坡向下排出。 </p><p>　?。?）排滲管內(nèi)徑選擇 </p><p>　　排滲管采用鋼管。管徑根據(jù)下式計(jì)算： </p><p>　　式中：d-虹吸管內(nèi)徑（m）； </p><p>　　Q-相應(yīng)于該管段的流量（m3/s）； </p><p>　　v-虹吸管的允許流速（一般取0.5～0.7

17、m/s）。 </p><p>　　虹吸管內(nèi)流速一般不超過(guò)0.7m/s，如果流速過(guò)大，則水內(nèi)溶解的氣體容易離析，本工程取0.7m/s。結(jié)合勘察實(shí)測(cè)的已有兩座輻射井滲流量7.42L/s和7.29L/s，經(jīng)計(jì)算，d=115mm,排滲管直徑取108mm。 </p><p><b>　?。?）出口設(shè)置 </b></p><p>　　井內(nèi)水位低于初期壩頂標(biāo)

18、高，才能使初期壩前浸潤(rùn)線有一定埋深，不從初期壩頂逸出。且井內(nèi)水位與排滲管進(jìn)口的高差需滿足要求排出的水量。 </p><p>　　虹吸管一般采用的允許真空高度為4～6m。本工程取5.5m，壩頂標(biāo)高103.0m，結(jié)合滲流量，則排滲管進(jìn)口標(biāo)高98.5m，出口標(biāo)高為97.5m。為保證淹沒(méi)出流，出口處設(shè)水箱。水箱尺寸長(zhǎng)寬高分別為2.0×0.8×1.5m，兩格，出水口位于水箱底部，隔板頂部開(kāi)0.5m的方孔

19、溢流。 </p><p>　　排滲管進(jìn)入水箱前設(shè)閥門。 </p><p><b>　?。?）排氣裝置 </b></p><p>　　在壩頂虹吸管最高處的下游0.5m處設(shè)置排氣管，長(zhǎng)0.4m，管上設(shè)閥門。 </p><p><b>　　3.3運(yùn)行使用 </b></p><p>

20、　?。?）該工程施工完成后，關(guān)閉出口處閥門，打開(kāi)排氣管閥門和井內(nèi)集滲管木塞。 </p><p>　?。?）收集井內(nèi)的水位逐漸上升，至通過(guò)排氣管處的閥門向外溢出時(shí)，關(guān)閉排氣管閥門。 </p><p>　　（3）打開(kāi)出口處閥門，虹吸開(kāi)始。 </p><p>　　如果運(yùn)行過(guò)程中水位逐漸下降導(dǎo)致虹吸停止，則按上述步驟進(jìn)行，排滲系統(tǒng)可重新開(kāi)始虹吸排水。 </p>

21、<p><b>　　4.效果 </b></p><p>　　該系統(tǒng)運(yùn)行兩個(gè)月后，滲水量逐漸趨于穩(wěn)定，排滲管出口流量5.56～6.94l/s，初期壩頂?shù)恼訚苫饾u消失。目前已運(yùn)行一年，系統(tǒng)穩(wěn)定。 </p><p>　　通過(guò)浸潤(rùn)線觀測(cè)孔觀測(cè)水位，初期壩頂處浸潤(rùn)線埋深下降為7.78m，其他孔水位埋深也在6～13m。 </p><p>&l

22、t;b>　　5.結(jié)論 </b></p><p>　　尾礦庫(kù)堆積壩體沼澤化是常見(jiàn)現(xiàn)象，必須及時(shí)治理，否則將會(huì)引起管涌、堆積壩體塌陷等，威脅堆積壩體的抗滑穩(wěn)定安全。國(guó)內(nèi)尾礦庫(kù)一般為降低浸潤(rùn)線，初期壩大量采用碾壓透水堆石壩型。本文針對(duì)初期壩為碾壓堆石壩和排滲管不能采用常用的自流模式的工程特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)初期壩頂處壩坡滲水原因的分析，采用水平集滲墻式大口排滲井和虹吸管結(jié)合的方式設(shè)置排滲系統(tǒng)，排滲效果好，操作

23、簡(jiǎn)單，有效解決了初期壩頂處壩坡滲水沼澤化的問(wèn)題，對(duì)同類型尾礦庫(kù)有很大的借鑒意義。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第3冊(cè) 城市給水）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986年 </p><p>　　[2] 胡平安. 大口輻射井排滲法降低尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線的實(shí)踐[Z]. 中國(guó)有色金