朱正環(huán)

(浙江漓鐵集團(tuán)有限公司)

預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)降低某尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線

朱正環(huán)

(浙江漓鐵集團(tuán)有限公司)

浸潤(rùn)線作為尾礦庫(kù)的生命線，對(duì)于衡量尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定性具有重要作用。結(jié)合某尾礦庫(kù)降低浸潤(rùn)線的實(shí)際工程，分析浸潤(rùn)線升高原因，引入了預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)。實(shí)踐表明：該系統(tǒng)能有效提高尾礦庫(kù)垂直排滲能力、降低浸潤(rùn)線，節(jié)約了工程成本，確保尾礦庫(kù)安全運(yùn)行。

尾礦庫(kù) 浸潤(rùn)線 預(yù)設(shè)排滲 垂直排滲

尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線是指水從土壩(或土堤)迎水面，經(jīng)壩體向下游滲透所形成的自由水面和壩體橫剖面的相交線，其高低直接影響尾礦庫(kù)的安全穩(wěn)定。影響浸潤(rùn)線高低的因素主要有：壩內(nèi)各層滲透系數(shù)，干灘長(zhǎng)度，尾礦庫(kù)下游平均坡度，尾礦壩上游沖擊坡度，尾礦壩出口附近滲透系數(shù)和壩初期透水性等。尾礦庫(kù)運(yùn)行后，堆積坡度、尾礦沖擊坡度和初期壩透水性都是確定的，而壩內(nèi)各層滲透系數(shù)及干灘長(zhǎng)度則隨尾礦性質(zhì)如尾礦粒度組成、細(xì)泥含量等而變化。

1 降低尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線工程概述

目前降低浸潤(rùn)線的工程措施主要有：鋪設(shè)排滲褥墊，布置排滲管、盲溝，干砌塊石貼坡，設(shè)置壩外水平頂管排水管、垂直沙袋井或插板、輻射井等。

浙江漓鐵集團(tuán)有限公司蘭亭尾礦庫(kù)初期壩為心墻土壩，壩底標(biāo)高21 m，壩頂標(biāo)高43 m，壩高22 m。后因生產(chǎn)需要，進(jìn)行擴(kuò)庫(kù)增容，最終堆積壩頂標(biāo)高150 m，相應(yīng)尾礦堆積總高度為129 m，總庫(kù)容1 835萬(wàn)m3。尾礦庫(kù)采用上游筑壩，以尾礦堆積壩外坡20%的坡度，每年增高2 m，沉積灘推進(jìn)10 m。

從2003年至今，尾礦庫(kù)初期壩及副壩浸潤(rùn)線總在不定周期內(nèi)升高—治理—降低—再升高—再治理中循環(huán)。為保證尾礦庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線升到一定高度后，公司先后實(shí)施了以下排滲工程：

(1)2003年由鞍山設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)施工主壩65 m標(biāo)高垂直沙袋井-水平頂管排滲系統(tǒng)、110 m標(biāo)高盲溝排滲系統(tǒng)和副壩110 m標(biāo)高采用褥墊式排滲系統(tǒng)，投資費(fèi)用達(dá)600萬(wàn)。該項(xiàng)目有效降低了浸潤(rùn)線水位。

(2)隨著壩體升高，2009年浸潤(rùn)線再次升高，實(shí)施了55 m標(biāo)高垂直沙袋井-水平頂管排滲系統(tǒng)，工程費(fèi)用為75萬(wàn)。

(3)2011年副壩浸潤(rùn)線也隨壩體的升高而升高，施工完成了主副壩125 m標(biāo)高排滲盲溝系統(tǒng)。工程投入費(fèi)用為110萬(wàn)。

(4)2012年浸潤(rùn)線水位再次升高，設(shè)計(jì)實(shí)施采用弧形頂管排滲工程。投入費(fèi)用120萬(wàn)元。

由以上工程可知，為降低初期壩浸潤(rùn)線，采用了2次垂直沙袋井-水平頂管工程，1次弧形頂管排滲工程，均通過(guò)提高尾礦庫(kù)垂直排滲能力以降低該浸潤(rùn)線。垂直沙袋井-水平頂管工程量較大、費(fèi)用高、一次性投資大；弧形頂管工程施工簡(jiǎn)單、排滲效果較好，但費(fèi)用也較高。

2 尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線升高原因及排滲施工的作用

根據(jù)尾礦庫(kù)降低浸潤(rùn)線的治理工程情況，對(duì)尾礦和沉積灘尾礦進(jìn)行粒度分析，結(jié)果分別見(jiàn)表1、表2。

表1 尾礦粒度分析結(jié)果

由表1可知，尾礦-200目含量大于77.25%，粒度細(xì)、透水性能差，是影響尾礦庫(kù)排滲能力的主要原因。

表2 沉積灘尾礦粒度分析結(jié)果

為保證沉積灘的高差不超過(guò)50 cm，主副壩同時(shí)放礦，主壩的細(xì)泥顆粒因壓力、距離等因素影響，大多沉積在副壩沉積灘上，由表2可知，副壩-200目含量為35.4%，最終形成夾層，嚴(yán)重影響尾礦庫(kù)整體排滲能力。夾層示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 尾礦沉積夾層示意

3 預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)

尾礦庫(kù)建設(shè)運(yùn)行成本占選礦廠總運(yùn)行成本的5%～10%。因此，在保證尾礦庫(kù)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，開(kāi)發(fā)一套合適的系統(tǒng)以降低浸潤(rùn)線、節(jié)約成本具有重要意義。本著“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則，參照近幾年蘭亭尾礦庫(kù)降低浸潤(rùn)線的工程，結(jié)合尾礦庫(kù)實(shí)際情況和投資費(fèi)用等因素，開(kāi)發(fā)了一套預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)。

該系統(tǒng)在目前標(biāo)高125 m的橫向排滲盲溝上設(shè)置垂直排滲導(dǎo)管，導(dǎo)管為長(zhǎng)4 m、φ75 mm的PE厚壁管，抗壓強(qiáng)度大。鉆孔后外包400 g/m2的土工布以替代垂直沙袋井排滲體。排滲管共3排，間隔1 m，交叉布置于盲溝周邊，較垂直沙袋井具有導(dǎo)水能力好、施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用低的特點(diǎn)；無(wú)盲溝處設(shè)置縱向排

滲導(dǎo)管，引水至壩外。整個(gè)排滲體體積達(dá)到8 000 m3，與原有盲溝、導(dǎo)管構(gòu)成三維排滲系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。

圖2 三維排滲示意

排滲體位于排滲盲溝之上，距離子壩約80 m，能有效引導(dǎo)該處滲透水經(jīng)導(dǎo)管排出至壩外，確保排滲體外的壩體浸潤(rùn)線水位在6 m以下，滿足尾礦庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。采用預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)降低浸潤(rùn)線工程，顯著提高了尾礦庫(kù)垂直排滲能力。從現(xiàn)場(chǎng)可以看出，沉降灘表面干燥、開(kāi)裂，同時(shí)導(dǎo)管24 h出水量為70.24 t，說(shuō)明該系統(tǒng)降低浸潤(rùn)線高度效果明顯。工程總投入約10萬(wàn)元，費(fèi)用較低，節(jié)約了成本。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)蘭亭尾礦庫(kù)的尾礦粒度細(xì)、含泥量高以及實(shí)際運(yùn)行中主、副壩長(zhǎng)度變化、放礦等原因?qū)е挛驳V副壩沉積灘易出現(xiàn)細(xì)泥夾層現(xiàn)象，降低排滲體排滲能力，使尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線過(guò)高，危及尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行。結(jié)合近年來(lái)尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線治理的工程情況，自行開(kāi)發(fā)了預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)，建設(shè)垂直排滲系統(tǒng)與原有盲溝導(dǎo)管構(gòu)成三維排滲，引導(dǎo)排滲水從盲溝排出，有效提高了尾礦庫(kù)垂直排滲能力，從而降低尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線，確保尾礦庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)預(yù)設(shè)排滲系統(tǒng)具有效果顯著、施工簡(jiǎn)單、周期短、投資費(fèi)用少等特點(diǎn)，為同類尾礦庫(kù)浸潤(rùn)線的治理提供了技術(shù)參考。

2015-01-07)

朱正環(huán)(1979—)，男，工程師，312043 浙江省紹興市蘭亭鎮(zhèn)。