井、管組合排滲施工技術在銀山銅礦尾礦庫的應用

龍 騰，汪才華

（江西銅業集團銀山礦業有限責任公司，江西 德興 334200）

尾礦庫是用來儲存金屬、非金屬礦山礦石經選別后排出的尾礦或其他工業廢渣的場所，其作為露天礦山生產必不可少的人造構筑物，它的安全與穩定對礦山企業的正常生產起到了至關重要的作用[1，2]。尾礦庫是由多部分構成的，是一個復雜多變的動態系統，影響尾礦庫安全事故因素很多，包括浸潤線超高、洪水漫壩、排水井坍塌等[3，4]。其中浸潤線超高會導致壩面沼澤化，弱化壩體強度進一步導致壩體失穩從而發生潰壩事故[5]。尾礦庫井、管組合排滲工程是降低浸潤線，保護壩體安全的一項非常有效的措施[6]，因此如何經濟有效的進行井、管組合排滲工程的施工至關重要。本文結合銀山銅礦尾礦庫壩體治理工程，介紹了井、管組合排滲施工技術，以供借鑒參考。

1 工程概況與施工設計

1.1 工程概況

江西銅業集團銀山礦業有限責任公司銀山鉛鋅礦尾礦庫位于德興市以東、選礦廠西北面100.0m處的狹長山谷中，屬山谷型尾礦庫。庫區地形標高在+50.0m～+185.0m，相對高差約135.0m。庫區屬中、低山丘陵地貌，山體坡度一般為10°～40°。該尾礦庫先后進行了三次加高擴容設計，擴容設計后壩頂最終標高+130.0m，壩高77.0m?？値烊萁?225.4萬m3，按提高一等設防，為二等尾礦庫。

該尾礦庫已建庫57年，運行時間長，且由于尾礦庫壩體不斷增高，部分排滲功效下降導致壩體浸潤線埋深較淺，壩體安全受到威脅，為了保證尾礦庫安全運行，我公司對尾礦庫進行系統隱患排查，經過對尾礦壩主壩2016年至2018年的浸潤線觀測記錄對比、分析，主壩南側壩段+82m及+78m平臺西側局部浸潤線埋深較淺（主壩南側壩段+82m平臺浸潤線埋深僅1m左右、主壩+78m平臺浸潤線埋深在0m～0.5m），存在安全隱患。為降低浸潤線，我公司決定在+82m平臺施工水平自流排滲井進行壩體加固。

1.2 工程設計

根據現場情況，本次設計采用水平自流排滲井進行該平臺排滲。按照設計，輻射井豎井頂標高+82.0m、井底標高+75.0m，豎井+77.0m標高按20°梅花形布設10根水平排滲管（水平排滲管長60m，靠近+78m平臺一根為45m），豎井井底布設0.8m厚C20鋼筋砼底板；豎井井內+76.0m設置L=90m、2×D133×S5排水鋼管按底坡1.5%通至下游+75.0m平臺排水溝。如圖1。

2 井、管組合排滲施工

2.1 沉井技術

在浸潤線以上，沉井法采用人工掏挖為主，在浸潤線以下，則采用不排水沉井法施工，以“沖吸法”為主。沉井技術施工工藝流程如圖2所示，沉井使用設備如表1所示。

表1 沉井技術所用設備

沉井技術包括泥土開挖、井筒刃腳制安、鋼筋籠綁扎、立模、混凝土澆注等工序。沉井主要是靠井體克服井體外壁與尾灰磨擦力和筒底刃腳下土體的正面阻力并在井體自重牽引下實現。在浸潤線以上采用人工掏法沉井，在浸潤線以下，也可采用人工掏法，但當井內涌水量大于10m3/h時，改為“水力沖吸法”沉井，即采用NL100-28水力挖井機施工。在施工中為防止井筒傾斜，可采用先向上游方向預傾斜1°～3°和在井筒內下游多挖砂土這二種措施進行糾偏處理。當井體沉至設計標高時，進行封底。封底前，井內水位不低于井外的地下水位。潛水員潛入井內水下，使用高壓水槍將井底面整理成鍋形，并將井底浮泥清除干凈。

圖1 排滲工程平面示意圖

圖2 沉井施工工藝流程圖

封底時在水下澆筑混凝土進行封底，封底混凝土在沉井全部底面積上連續均勻澆注，不留施工縫。澆注時導管插入混凝土深度不小于1.50m，導管直徑以25cm～30cm為宜，且采用二次澆注方法，第一次澆注厚度1.0m，達到設計施工強度后，抽干井內地下水，制作和安裝封底鋼筋籠，澆筑混凝土至設計高程，蓄水養護，并檢查封底質量。

2.2 水平頂進技術

表2 水平頂進技術采用設備

該技術主要是把設計長度的導水管從設計坐標位置上頂進到要求的壩體空間位置中。主要包括“TBYH跟管鉆進法”施工成孔，采用“PHDY法”安裝鋪設；導水管則采用跟管鉆進、導航儀定向、回拉鋪管等全新工藝技術方法。該技術工藝流程如圖3所示，所用設備如表2所示。

2.2.1 輻射孔鉆進

圖3 水平頂進施工工藝流程

輻射孔主要在庫內鉆進和鋪設，繼續采用全程跟管鉆進方法施工。首先用比頂進的套管大一徑級的合金鉆頭鉆穿井壁，然后用帶有堵砂逆止閥鉆頭的鉆具鉆進。實踐證明：頂進套管時阻力的大小，取決于沖洗液是否通暢和鉆頭的擴展效果，在上述兩方面均正常的情況下，在尾灰中頂管所需要的頂力和進入孔內的管長成正比，頂進φ75mm套管時一般為6-10KN/10m。

2.2.2 排滲輻射濾水管安裝

要使排滲濾水管順利地下入孔內而過濾布又不損壞，則在下排滲濾水管前，必須將套管內灰砂清除干凈。清砂前必須在套管前端堵砂源，堵砂鉆頭在跟管鉆進達到設計長度后，應緩慢試一下效果；然后大泵量沖洗套管內余砂后，方可安裝排滲濾水管。

2.2.3 二次灌漿處理施工

在排摻管非濾水管段與壩體間的間隙，采用二次灌漿處理。二次灌漿采用自下而上分段灌漿法。灌漿開始由稀漿逐漸加濃，水灰比從5:1至1:1。初壓0.2Mpa，終壓0.5Mpa。灌漿結束標準，在終壓0.5Mpa壓力下，每段灌漿量1l/min，穩定30min即可結束。如因串孔冒漿等原因中斷灌漿或流量過大壓力達不到要求間歇灌漿時，應在漿液初凝后重新掃孔二次復注，達到結束標準為止。

3 施工效果

根據施工井、管組合排滲工程后現場情況，主壩南側壩段+82m平臺沼澤化現象消失，根據施工后測得的浸潤線埋深數據，浸潤線埋深由施工前埋深1m變為埋深3m，排滲管口出水量統計如下表3所示。單孔每日平均出水量呈減小趨勢，說明井、管組合排滲很好的將水排出l庫外。

表3 單個水平孔平均出水量

4 結語

井、管組合自流排滲是目前國內用于降低壩體浸潤線及尾礦壩體整治較先進的工程設施，有著較好的應用前景和推廣價值。本次施工結束后，水平排滲孔出水正常，壩體內浸潤線也隨之降低，效果顯著。通過本次施工，發現尚存在有待改進的地方，如接口的嚴密封閉問題，如果接口封閉得好，可以提高井組排滲質量，而且可減輕甚至杜絕水平鉆孔退管時的涌砂。因此今后需加強此方面的技術改良，有助于施工水平和工作效率的進一步提高，會給尾礦壩整治帶來更大的效益。