巖溶區排泥庫泄（滲）漏應急處置探討

肖尚惠，蒙萬祖，覃賢興，曹立國，朱正強

巖溶區排泥庫泄（滲）漏應急處置探討

肖尚惠1，蒙萬祖1，覃賢興1，曹立國2，朱正強2

（1.廣西水文地質工程地質勘察院，廣西柳州545006；2.信發集團，山東聊城252100）

巖溶區建庫一般選址均應選在巖溶洼地或谷底內，而這些洼地或谷底往往巖溶發育，層間裂隙及構造發育，加之通過選礦廠洗礦后所形成泥、水混合物，其含水量較高，顆粒較細，為巖溶區排泥庫的泄（滲）漏創造了良好的條件；因此，為保護環境排泥庫一旦發生泄露如何應急處置刻不容緩。

巖溶區；排泥庫；泄（滲）漏；處置

1 前言

廣西氧化鋁主要分布在廣西百色、南寧、貴港等地，主要屬于堆積型鋁土礦，目前已經探明貯量約7.136億t，分布于巖溶區，為了降低選礦產生泥漿排放運輸成本，排泥庫只有就近建在礦區附近且庫溶不應小于2000×104m3，巖溶區選址建庫是礦山開采運營的前提條件，也是礦山企業生存的根本。因此排泥庫的選址水文地質調查主要工作有：巖溶發育區，構造發育情況，地下補徑排條件，綜合判斷排泥庫一旦發生泄（滲）漏終點出口的位置，并在其下游建設應急池。

傳統的觀點主要是巖溶塌陷引起漏。經筆者多次參加排泥庫泄（滲）漏應急搶險，排泥庫的泄（滲）漏有兩種方式：①由于建庫庫岸（周邊）圍巖未得到徹底清理或施工工序不當，如環庫路修建滯后，在環庫路修建過程中需要爆破導致巖體滾落或爆破振動導致圍巖滾落造成將已鋪好的土工膜或土工布破損，因而引起庫內的泥、水往地下滲漏、侵蝕、擴展與下伏巖溶通道造成水土流失，導致排泥庫泄（滲）漏。若排泥庫附近無主要巖溶管道時泄（滲）漏比較緩慢，在庫內液面主要表現為肉眼觀察庫內液面無明顯的下降量，稱之為滲漏；②若破損處與巖溶管道密切相關，水土流失量過大，庫內液面表現為有氣泡或有塌陷漩渦并伴隨哈哈響聲，整個液面有明顯的下降痕跡時，稱之為泄漏。

對于庫底覆蓋層厚度一般小于10m時，下伏基巖巖溶、地質構造發育，地下水位埋深較淺，水位變幅較大，通常會導致巖溶塌陷，再將土工布或土工膜拉裂使庫內泥、水入滲于地下產生泄（滲）漏。排泥庫的泄漏在庫內液面有明顯的表現易發現、易處理，從發現泄漏到處置一般在一周內可完成。因此，筆者本次重點研究對象為排泥庫滲漏。

2 工程實例

2.1 工程概況

某某排泥庫建于一天然的巖溶洼地內，洼地最低處標高為837.50m，事發時庫內堆載標高為890m（庫內液面面積為22×104m2），擬閉庫標高為940m（庫內液面面積為37×104m2），總庫容為2161×104m3。庫內設有3個豎井與排水隧洞相連，在隧洞出口設有應急池（見圖1）。庫內主要出露石炭系中統大埔組（C2d）厚層狀白云巖，下統大塘階（C1d）中厚層狀灰巖，屬單斜構造，巖層產狀210～245°∠20～66°（見圖2），局部分布有次生的小褶皺，但無大的區域性斷層及地下河通過，枯水期地下水位埋深大于20m，豐水期地下水位較淺，甚至到庫底高度，年水位變幅大于20m。據詳勘的218個鉆孔資料，其中有60個遇到溶洞，遇動率為27.5%，主要有兩組節理發育，其產狀為35～45°∠22～37°、130～154°∠70～78°。屬于巖溶強發育區。

2.2 排泥庫滲漏量分析

圖1 排泥庫與應急池平面示意圖

圖2 排水隧道縱斷面工程地質剖面示意圖

5月20日排泥庫發生滲漏（排水隧道出口處發現有泥水涌出）流入1號臨時應急池，業主立即啟動應急預案，對庫區液面進行24h監測，每小時報庫區液面下降數據，24h統計一次液面下降值，從20日～24日每天庫內液面下降量均為4cm，與此同時，調配灌漿設備、水泥、水玻璃等搶險物資，施工單位近百人投入搶險工作，立即成立搶險專家組并進行各部門有序工作分配，在現場用小型蒸發器測量大氣中水分蒸發量，經測量每天蒸發量為11mm，考慮到泥面至液面間的土工布存在滲水現象，專家組初步判斷蒸發量及土工布的滲水量約占2cm，而現庫堆高液面面積約22×104m2，液面下降量約為2cm，則：（22×104m2×0.02m）÷24h=183.33m3/h，臨時應急池（1號）池底面積1400m2，每小時涌泥水位升高12.8cm，則應急池涌泥水量為：1400m2×0.128m/h=179.2m3/h，滲漏量與專家組判斷基本相符。

2.3 排泥庫滲漏疑似點分析

庫區發生滲漏后，業主、施工單位、監理單位已對疑似漏點C區進行排查并治理，筆者5月22日參與搶險巡、排查，結合庫區水文地質條件分析，認為地下水流向由西到東，地層屬單斜構造，巖石層間產狀210～245°∠20～66°，尤其是疑似漏點陡崖區（A區），巖壁陡峭，基巖裸露，未做噴錨。而疑似漏點滾石區（B區）在5月12日發生危巖滾落，危巖滾落后濺至土工布泥水痕印高7m，寬14m，盡管已對該區進行二次壓膜處理并進行注漿，仍屬于疑似漏點，作為本次重點排查、治理對象。綜合上述，判斷疑似滲漏點應在排水隧道以西（上游），疑似漏點C區位于排水隧道下游，疑似漏點C區即使滲漏泥水不可能進到排水隧道，因此取消對C區的排查治理。重點排查應放在疑似漏點滾石區（B區）和陡崖區（A區）（詳見圖1）。

2.4 對于庫區滲漏疑似點排查與治理

2.4.1 疑似漏點滾石區（B區）排查

對于疑似漏點滾石區（B區）進行排查，采用直徑為20mm的無縫鋼管進行插釬，先按3m×3m的網格狀插釬，岸坡坡度為60°，由岸邊向庫中心方向探查，經探查表明：庫內澄清水至泥面深度約0.70m，探至離庫岸20m時垂直釬探14m以下，排泥庫內的泥已呈可塑狀——軟塑狀（從管內取芯可判別），插釬困難，14m以上仍為流塑狀。從水的阻力、泥的狀態判斷滾石不會對離庫岸20m以外造成破損，因此確定疑似點分布范圍為20×20m。

2.4.2 疑似漏點滾石區（B區）治理

通過對上述兩個疑似滲漏點的排查，應急專家組認為滾石區泥面埋深為0.7m，雖然泥面埋深無異常，且在岸邊固定布的一段，在另一端用船固定，在布上均勻分布沙袋讓其慢慢沉淀至泥面，對于疑似滲漏區用土工布的方式進行鋪蓋處理，但土工布接縫處仍會有搭接不好存在滲漏情況，為穩妥起見，仍對該區進行插管灌漿，進行全面鋪蓋。灌漿前做了多組灌漿配方試驗后，通過灌漿壓力、水灰比及摻入水玻璃量試驗，水下灌注影響半徑可達2m，最后選擇水灰比按0.8：1，水玻璃5%，在水下8s即可凝固。按網格狀3×3m進行全面灌漿鋪蓋面積：20m×20m。單管灌漿量約20t水泥，灌漿結束后水泥用量為1280t，灌漿結束后第二天進行釬探檢測，其凝固水泥鋪蓋厚度為0.5～0.8m。從5月22日排查至6月11日共20d，滾石區治理結束，從庫內液面24h檢測仍為4cm/d，與滾石區處理前液面下降量沒有發生明顯變化，隨后轉至陡崖區處理。

2.4.3 疑似漏點陡崖區（A區）排查

對于疑似漏點陡崖區（A區）仍按3m×3m網格狀由陡崖向庫中心進行排查，經排查表明：距岸邊9.0m（18號點）位置，液面深度由0.7m變為1.20m，向東、西、北各3m處澄清水至泥面深度0.90m，再往外延伸3m時澄清水至泥面深度約0.70m。因此判斷該點為滲漏的中心點，再以18號點位置為中心點用實心球和12磅的鐵錘向四周0.5×0.5m網距進行探查，觀察此處對實心球和12磅鐵錘是否有吸著力，經探查表明無明顯吸著力，由此說明該點不是大的泄漏點而是滲漏點。再用聲納探測18號點位置泥水的滲透速度為80cm/s，周圍點為60cm/s左右，在往外點其小于10cm/s（詳見圖3）。

圖3 疑似點陡崖區（A區）排查圖

2.4.4 疑似漏點陡崖區（A區）治理

根據對陡崖區進行排查18號探點為滲漏漏斗的中心部位，6月12日開始以該點為中心插管注漿，仍按3×3m網格狀，此次灌漿時18號點的灌漿量為100t，周邊相鄰點（10、11、 12、17、19、24、25、26）的灌漿量為80t。再往外擴（2、3、4、5、6、9、13、16、21、23、27、30、31、32、33、34）各點的注漿量為50t，18日通過對液面監測液面下降量減少1.2cm，專家組判斷已達到治理效果。于19日對已灌漿的區域進行釬探，探明水泥覆蓋厚度已達0.8～1.2m，根據20日水位監測結果24h液面下降為2cm，隨之專家組趕赴隧道口，對隧道口應急池停止抽水，應急池液面仍上漲，保持不變，直至觀測到6月28日液面不在上升，因此專家組宣布整個搶險工作結束，排泥庫恢復正常運營。

3 結論

（1）本次排泥庫滲漏量較小，庫南面應急池已滿足處置要求，未造成周邊及下游環境污染問題，本次庫泥水滲漏為土工布在陡崖區補塊接縫處受力破損使泥水滲入巖石層間裂隙而產生的滲漏。

（2）對于巖溶區排泥庫一旦發生泄（滲）漏，首先根據水文地質調查報告分析巖溶的分布區、地質構造、是否有巖溶管道存在及地下水位等，分析判斷劃分疑似泄（滲）漏點的區域。然后通過釬探、球探及聲吶等方法查明泄（滲）漏點的具體位置，以避免盲目治理。

（3）對于今后巖溶區建排泥庫水文地質調查工作十分重要，必須為建庫設計提供依據并為今后排泥庫泄（滲）漏應急搶險起到指導作用。

（4）水文地質報告必須闡述地下水的補徑排條件，該庫一旦泄（滲）漏，必須指明出水口的具體位置。并在出水口的具體位置修建相應配套的應急池。若應急池容量不能滿足設計要求時，可建立高壓泵站將泄（滲）漏的泥水返抽回庫內。

（5）排泥庫在建庫過程中除按設計施工外還需對土層厚度小于3m者清至基巖，在開挖過程中發現溶洞（槽）進行處理，對于庫底硬塑——堅硬狀黏土厚度小于3m時，開挖過程中遇到溶洞（槽）應進行開挖并用毛石混凝土鋪蓋處理，對于庫的側壁在庫底鋪膜前需進行清理。并對側壁的石牙、樹根、石嘴進行鑿平、清理后進行掛網噴漿，以免庫底堆泥水后受力刺破土工布。

（6）巖溶區排泥庫一定要做好應急搶險預案工作，并保證排泥庫24h有專人巡庫監測庫內水位變化，一旦發現泄（滲）漏即刻啟動應急預案，并每小時上報庫內液面變化量。

［1］盧廷浩，肖尚惠.柳州中風化白云巖嵌巖灌注樁承載力探討［J］.水文地質工程地質，1995，5.

［2］肖尚惠，盧廷浩.柳州白云巖巖體完整性及其承載力［J］.勘察科學技術，1997，4.

［3］TinghaoLu1andShanghuiXiao2.BEARINGCAPACITYPOTENTLALITIESEXPLOITATIONOFEND-ROCKPILE.THEFIFTHINTERNATIONALCONFERENCEONTALLBUILDINGS.December9-11，1998 HongKong.

［4］丘兆茂，肖尚惠，莫孫慶.處理基礎沉降工程的新方法.廣西地質，2000.

［5］李炳行，肖尚惠，莫孫慶.巖溶地區嵌巖樁樁端巖體臨空面穩定性初步探討.巖石力學與工程學報，2003，4.

［6］肖尚惠，李重學，黃海龍.深基坑土釘墻支護在設計與施工中常在的問題及對策.大眾科技，2007，10.

TD771

A

2095-2066（2016）30-0098-02

2016-10-10

肖尚惠（1957-），男，漢族，安徽無為人，大專，主要從事水文地質、工程地質、環境地質等工作。