金永超

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

在平原、戈壁灘等地區(qū)因無足夠的山谷可用，通常在平地四周筑壩修建尾礦庫堆存尾礦，平地型尾礦庫通常采用一座排水井連接排水管的形式進(jìn)行排洪。平地型尾礦庫較山谷型尾礦庫匯水面積較小，同時(shí)尾礦庫運(yùn)行初期的調(diào)洪庫容較大，基本無排洪要求，此時(shí)排水系統(tǒng)滿足排尾礦澄清水要求即可。當(dāng)尾礦堆積標(biāo)高超過初期壩頂標(biāo)高后，尾礦庫的調(diào)洪庫容明顯減小，需較大尺寸的排水系統(tǒng)才能滿足排洪要求。通?？蚣苁脚潘呐藕槟芰^大，但相對于窗口式排水井其結(jié)構(gòu)的整體性較差，結(jié)構(gòu)安全度相對較低，且井架底部承受的荷載最大。尾礦庫初期若尾礦水存儲在庫內(nèi)不外排，壩前尾砂不能較好地分級，庫底尾砂難以固結(jié)，造成該區(qū)域尾砂的物理力學(xué)指標(biāo)較低，對尾礦壩后期的穩(wěn)定十分不利。如何有效解決平地型尾礦庫僅布置一座排水井的情況下，既能保證初期尾礦澄清水及時(shí)排放，加快尾砂的固結(jié)，又能滿足后期尾礦庫防洪安全的要求，同時(shí)提高排水井結(jié)構(gòu)的安全性和壩體的穩(wěn)定安全性，仍是業(yè)界難以解決的難題。文章基于以上問題主要對一種組合式排水井進(jìn)行探究。

1 基于一種組合式排水井探究

1.1 主要內(nèi)容

本文針對現(xiàn)實(shí)存在的問題，旨在探究一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、安全性好的組合式排水井，以滿足尾礦庫各時(shí)期的排水、防洪需求。

為了解決上述技術(shù)問題，文章的設(shè)計(jì)思路為：一種組合式排水井，包括中空的井座，該井座頂部由設(shè)有連通的窗口式排水段和框架式排水段，窗口式排水段與井座內(nèi)腔連通。其中窗口式排水段可采用與現(xiàn)有窗口式排水井相同或類似的結(jié)構(gòu)；框架式排水段可采用與現(xiàn)有框架式排水井相同或類似的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述窗口式排水段和框架式排水段一體連接，窗口式排水段和井座一體連接，還包括與井座內(nèi)腔連通的排水管。基于上述思路，組合式排水井最為適合于平地型尾礦庫，尾礦庫內(nèi)僅設(shè)有一座組合式排水井，該排水井用于平地型尾礦庫中尾礦澄清水和洪水的排泄。

組合式排水井為窗口—框架組合式排水井結(jié)構(gòu)，尤其適用于平地型尾礦庫僅能布置一座排水井的情況。根據(jù)初期壩頂標(biāo)高可將排水井分為兩部分，底部為窗口式排水段，很大程度增強(qiáng)了排水井結(jié)構(gòu)的整體性，提高了排水井結(jié)構(gòu)的安全度；排水井上部采用框架式排水段，大大增加了其排洪能力，確保尾礦庫的防洪安全；排水井窗口段和框架段的尺寸分別根據(jù)回水、排洪和結(jié)構(gòu)等要求確定；排水井井座底板和地基處理措施根據(jù)上述已定的井架結(jié)構(gòu)和荷載確定。

1.2 組合式排水井的作用

使用組合式排水井時(shí)，平地型尾礦庫的初期尾礦水能夠及時(shí)通過排水井的窗口排出庫外，以達(dá)到加快固結(jié)庫底尾砂、提高壩前庫底細(xì)粒徑尾砂的強(qiáng)度和增加壩體安全穩(wěn)定性的目的，對后期尾礦壩堆高十分有利；隨著尾礦上升，逐步采用鋼筋混凝土封堵塞進(jìn)行封堵窗口式排水段，提高排水井封堵的結(jié)構(gòu)安全性，降低因封堵失效等原因造成排水井倒塌的風(fēng)險(xiǎn)；尾礦堆積標(biāo)高超過初期壩頂后，尾礦澄清水和洪水能夠順利通過框架式排水段排出庫外，保證尾礦庫的防洪安全。

組合式排水井能夠分期建設(shè)，這樣可減小排水井的尺寸，同時(shí)減少了初期投資。在尾礦庫投入使用初期，壩頂標(biāo)高以下構(gòu)建井座和窗口式排水段，這樣可增加排水井結(jié)構(gòu)的整體性，很大程度提高其結(jié)構(gòu)的安全度。在后期修建框架式排水段，增大其泄洪能力，保證尾礦庫的防洪安全，滿足尾礦庫各時(shí)期的排洪要求。

在使用初期，組合式排水井能夠滿足尾礦庫正常生產(chǎn)回水的需求，使得尾礦澄清水及時(shí)排出庫外，同時(shí)排水井的下部采用窗口式有利于結(jié)構(gòu)安全，增加了排水井的整體性，窗口式排水段的封堵塞的安裝方便快捷，降低因封堵失效等原因造成排水井倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

在使用后期，框架式排水段不僅能將尾礦澄清水排至庫外，還可將洪水順利排出庫外，防止出現(xiàn)洪水漫頂?shù)任ｋU(xiǎn)，保證尾礦庫的防洪安全。

同時(shí)該排水井的使用可加快壩前庫底區(qū)域尾礦的分級和固結(jié)，提高該區(qū)域尾砂的物理力學(xué)指標(biāo)，進(jìn)而提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，有利于后期堆高。

1.3 在工程中的應(yīng)用

圖1 組合式排水井結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 窗口式排水段封堵塞結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 框架式排水段拱板結(jié)構(gòu)示意圖

本文探究的組合式排水井可較好的應(yīng)用于同類工程中，并有效的解決上述現(xiàn)實(shí)中的問題。該排水井包括中空的井座3，井座3頂部依次設(shè)有連通的窗口式排水段1和框架式排水段2，窗口式排水段1與井座3內(nèi)腔連通。其中，窗口式排水段1和框架式排水段2一體連接；窗口式排水段和井座一體連接，以提高組合式排水井的整體性。還包括與井座3內(nèi)腔連通的排水管4。

同類工程采用該種組合式排水井時(shí)，首先，設(shè)計(jì)應(yīng)確定排水井的位置、窗口式排水段和框架式排水段尺寸，按設(shè)計(jì)要求對排水井位置進(jìn)行布置，并根據(jù)回水、排洪和結(jié)構(gòu)等要求分別計(jì)算設(shè)計(jì)排水井窗口式排水段和框架式排水段的斷面尺寸。然后需根據(jù)初期壩頂標(biāo)高確定窗口排水段的標(biāo)高，該標(biāo)高以下為窗口排水段，以上為框架式排水段。最后根據(jù)上述確定的排水井結(jié)構(gòu)（自重）及相應(yīng)荷載（風(fēng)荷載、地震荷載等）進(jìn)行排水井井座底板尺寸的計(jì)算，以及確定是否進(jìn)行地基處理，需要時(shí)確定相應(yīng)的地基處理措施。

組合式排水井施工時(shí)，先進(jìn)行基礎(chǔ)開挖及地基處理（需要時(shí)），然后進(jìn)行井座的施工，井座修建完成后，按設(shè)計(jì)要求修建排水井的窗口式排水段和窗口封堵塞5，建好窗口式排水段后修建排水井框架式排水段和拱板6。優(yōu)選地，為了方便封堵操作施工，所示封堵塞5和拱板6的外壁上均設(shè)有吊環(huán)7。

在生產(chǎn)運(yùn)行過程中使用時(shí)，初期通過窗口式排水段上的窗口進(jìn)行排水，隨著尾砂的升高，采用封堵塞5逐步封堵窗口，窗口段封堵完后使用框架式排水段，在使用框架式排水段過程中，隨著尾礦的逐漸升高，逐步添加拱板6封堵框架式排水段，確保洪水和澄清尾礦水通過排水系統(tǒng)排出。

2 結(jié)語

本文探究的組合式排水井，在平地型尾礦庫僅布置一座排水井的情況下，既能保證初期尾礦澄清水及時(shí)排放，加快尾砂的固結(jié)，又能滿足后期尾礦庫防洪安全的要求，同時(shí)提高排水井結(jié)構(gòu)的安全性和壩體的穩(wěn)定安全性。文章認(rèn)為該組合式排水井可應(yīng)用于同類工程中，有效的解決實(shí)際中存在的問題。