尾礦庫排滲工程優化設計及治理效果分析

摘要：當前階段，減少尾礦庫安全出現問題的概率，最佳的途徑便是通過尾礦庫排滲設施降低尾礦壩體中的浸潤線，而做好尾礦庫排滲工程的優化設計工作是很有必要的。在本篇文章中，主要結合工程案例詳細闡述了尾礦庫排滲工程優化設計情況，有效探究了相應的治理效果。

關鍵詞：尾礦庫;排滲工程;優化設計;治理效果

中圖分類號：TD926.4 ??文獻標識碼：A????文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0 引言

我國屬于礦產資源較多的國家，采出的礦石在完成選礦作業之后，排放出來的廢水、廢渣（尾礦）一般是以水力輸送的方式排入尾礦庫中堆存，大量的廢水（尾礦與水的比例：1：4～1：10）隨著尾礦漿的排放，源源不斷地在尾礦庫干灘面上流淌，致使尾礦庫堆積壩及初期壩內浸潤線位置較高。從實際情況來看，尾礦庫雖然存在的價值較高，可是受尾礦庫浸潤線較高等因素的影響，面臨安全風險的問題也是比較大的，所以，尾礦壩必須設置排滲設施工程，并做好優化設計，將治理效果有效的體現在有效地降低壩體浸潤線上，是確保壩體安全性的最佳方式。

1 工程概述

某鉛鋅礦尾礦庫排滲工程優化設計過程中，最基本的堆積標高在320m以上，在拓展庫容量的基礎上來看，尾礦庫中壩的高度達到了50m以上，整項庫容量比較多，屬于三等尾礦庫類型。通過相關分析得出，組成結構表現為鋼筋混凝土框架和排水管等，兩者結合到一起形成了尾礦庫的排洪系統，而尾礦壩由主壩、副壩等共同形成，一般來講，在尾礦庫的庫東溝谷位置處設置了主壩，初期壩是均質土壩。在堆積壩不斷升高的現狀下，為滿足尾礦堆存的需要，新增了三座堤壩式的副壩，形成了四面圍壩的尾礦庫型式。在全部的副壩中，2#副壩處于尾礦庫的西邊，壩頂高度處于300m之上，壩軸線長達450m，外坡比1：2.0。進行排滲設計前期階段中，尾礦堆積壩頂標高幾乎上升到了300m之上，堆積邊坡的比例合理。3#副壩在尾礦庫北側，壩體屬于均質土壩的一種，壩體不是特別明顯，堆積壩軸線長度為220m，堆積邊坡1：4.5。3#副壩與尾礦堆積壩體接近成為了一個整體。尾礦庫的每個副壩中都設有直徑150mm的水平排滲管，這些水平排滲管有著明顯的漏砂現象。

2 對于實行排滲措施前期階段的安全性探究情況

當前階段，要想從一定程度上認識到存在著尾礦壩浸潤線不斷升高的現象，為尾礦壩排滲優化工作的開展奠定一定的基礎，就應當加大對尾礦壩滲流場的探究，這一點是非常關鍵的。

（1）引進有限單元法，將該種方式落實于滲透計算方面中，結合具體現狀來設計邊界，準確的計算浸潤線具體的上升情況。所謂有限單元法，其實是效果非常高的一種方式，其通常是將以往連續性的滲流場摒棄，應用多項有限單元集合體，單元中的結合點叫做結點，這樣能夠確保滲流場節點位置和相對精度的水頭值相符合。

（2）當對尾礦壩滲流設置進行優化設計之前，需要遵循以下幾方面的原則：1）遵循以分析剖面為主的基本原則。2）加大對邊界條件的分析力度，以運行期間庫內水位實際標高現象為主，獲取最終的庫內水位標高。

通過相關的探究得出，當處于普通洪水工況的時候，尾礦砂堆積體浸潤線和壩坡面之間處于一致的狀態。從表1中來分析排滲優化設計之前的壩體穩定性情況。

從上列表格來看，因為正常運行狀態中和洪水運行情況下的水位相差不大，因此計算所得安全系數相差也是比較小的，結合1#、3#副壩抗滑穩定計算結果來看，除了3#副壩在洪水運行中有著良好的穩定性，滿足要求之外，余下的均達不到規定要求。基于此，制定了相應的排滲治理工作措施，降低尾礦壩中浸潤線高度，達到尾礦壩抗滑穩定滿足規定要求的目的。

3排滲設施優化情況和治理效果的闡述

當前階段，在尾礦庫排滲工程實施期間，還存在著諸多的問題，其中主要表現為壩體浸潤線上升以及壩體局部滲水比較明顯等現象，針對于此種情況，就需要做好1#、3#副壩的排滲綜合治理工作。一旦治理不到位的話，完全無法確保尾礦庫安全穩定運行。1#、3#副壩的問題是堆積壩坡腳位置的浸潤線呈現出了浸潤線溢出現象，此種現象長時間會產生嚴重的沼澤化。鑒于此種現象的出現，在設計1#、3#副壩的過程中，為降低壩體浸潤線，減少壩體安全隱患出現的概率，本文通過以下兩種計劃進行探究。

3.1制定相關的水平排滲管排滲計劃

現階段，需要使用水平排滲管，將其放置于初期壩頂和尾砂堆積壩等施工位置處，對于水平排滲管的設置情況來講，應當結合實際情況進行布置，比如，以初期壩頂約+300.0m標高為主，可以大約設置38根水平排滲管，加大對每一根之間距離的控制，保持合理性，最佳長度是50m左右。而在尾砂堆積壩標高中，設置的水平排滲管相對來講較少一些，大約比上述少20根，每一個的長度和以上長度一致，預留出20m的距離，應用硬聚氯乙烯供水管，承載壓力不低于1.6MPa。排滲管前端30m位置處梅花形鉆孔，鉆孔孔徑是16mm，每一圈6孔，將相鄰兩排孔之間的間距控制在7cm左右。需要明確注意的一方面是，應當應用塞木將排滲管前端塞住，使用土工布捆綁起來，這樣一來，就可以降低排滲管出現不良的漏砂問題，確保密實度和穩定性。

當水平排滲管到尾礦庫中的坡度是1%的情況下，就需要將其和壩體排水溝相互聯系起來，再者，為避免空氣流入排滲管內引起化學淤堵現象，排滲管出口設UPVC彎頭于排水溝水中，保持彎頭口朝上。另外，為了降低水平排水管堵塞等不良現象的出現概率，可以等到落實排滲管安裝工作后，把封口堵塞，增強尾砂固結的穩定性和安全性，最終達到排水的實質性目的，以免受到其他不良因素的干擾而引發諸多問題。

3.2制定完善的輻射井排滲計劃

本文以輻射井為主展開了詳細的論述，結合實際情況制定完善的排滲計劃。首先，輻射井的外徑是290cm，壁厚30cm，在具體的施工期間，需要加大對沉井高度的控制力度，落實封底施工工作，避免井內尾砂反涌堵塞排水管。輻射井封底施工是分兩次實行的。首先，采用預制混凝土圓板實施井底封底，在完成這一環節確保沒有誤差以后，步入下一流程，把底板和井圈存留的縫隙應用土木布密封起來，防止翻沙情況的發生。當上述工作完成后，就說明首次封底工作已經結束，然后，再根據實際情況來開展第二次的封底工作，在該項工作中，可以引進現澆鋼筋混凝土板的方法實施，在沉井底板井壁內插上插筋，將其制作成鋼筋網的形式。最后，輻射井可以采取現澆混凝土板封底，既可以防止井底尾砂反涌引起的排水管堵塞現象，除此之外，還可以防止輻射井持續性的下沉，最終影響整體效果的體現。從中看出，該項流程是非常復雜的，所以務必要多加注意。

在排滲管施工期間，可以設置兩層，分別是上層下層排滲管和封底底板，首先是上層排滲管和封底底板控制好兩者之間的間距，保持最佳的距離，然后便是下層的排滲管和封底底板，在輻射角度為150°的情況下，必須錯開布置兩項排滲管，以免出現問題，影響作業的進一步實施。

3.3兩項方案比較分析

（1）輻射井面臨的施工難度比較高。

（2）一旦沒有落實好輻射井封井措施的話，就會引起輻射井下沉現象，進而使得排滲管斷裂，從而影響了排滲效果的發揮。

通過詳細的判斷來看，制定的第一項計劃是最為合理的，其產生的效果比較高一些，無實質性的問題，可以有效解決浸潤線上升的情況。

3.4對于治理效果的總結

本文從實際情況分析了第一種方案水平排水管排滲產生的排水效果。

從表2可以看出產生的治理效果。

（1）1#副壩的排滲量較高一些，其明顯高出了3#副壩，基于此，1#副壩產生的排滲效果良好，而3#副壩產生的排滲效果要差一點。

（2）在上表中可以得出，基于相關因素的影響之下，3#副壩在壩肩兩側排滲管的排滲量明顯低出壩軸線中間排滲管的排滲量。

（3）初期水平排滲管自身的排滲數量呈現出了快速增長的狀態，在排滲固結的情況下，當達到了一定的排滲效果之后，浸潤線會隨之下降，排滲量也會降低，一直到排滲固結完全為止。從中看出，應用水平排滲管方案有著良好的效果，能夠達到極高的治理效果。

（4）測試浸潤線的埋向，比較排滲之前和排滲之后的浸潤線埋深數據，1#副壩初期壩壩頂標高位置處的浸潤線埋深降低了3.5m，3#副壩初期壩壩頂標高處浸潤線埋深降低了2.1m，比較現場壩體外坡現象，施工排滲設施之后的壩體外坡沼澤化均呈現出了消失的狀態，壩體朝著更加安全的方向運行。

4結語

以上探究，浸潤線從壩體外坡溢出比較明顯，受此種現象的影響，導致數值模擬計算滲流場浸潤線埋深完全不符合規范性的設計標準，壩體穩定性系統遠遠小于規范性的規定值，基于此，便結合實際情況制定了有關的排滲方案，對滲流場、壩體穩定性等數值進行了模擬分析，并且提出了完善的水平封堵治理措施，在此基礎上了解到了初期水平排滲管的排滲量上升速度非?？欤谶_到了排滲效果之后，浸潤線隨之下降，直到排滲完全固結為止，以此來增強壩體的穩定性。

參考文獻

[1]李展.尾礦庫排滲工程優化設計及治理效果研究[J].居業，2019（02）：35.?[2]朱遠樂，魯龍飛，楊榮.尾礦庫排滲工程優化設計及治理效果研究[J].礦業研究與開發，2018，38（08）：129-134.

收稿日期：2019-07-29作者簡介：朱景萌（1978—），女，吉林長春人，本科，中級工程師，研究方向：尾礦。