尾礦庫排洪系統(tǒng)失事后處置措施分析

劉曉峰

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

尾礦庫是礦山企業(yè)的重要設(shè)施，也是潛伏巨大安全及環(huán)境隱患的危險源，其不僅關(guān)系到礦山的正常生產(chǎn)運(yùn)行，同時還關(guān)系到下游居民的生命及財產(chǎn)安全。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)尾礦庫病害事故中，排洪系統(tǒng)的病害事故占33.3%，洪水漫頂事故占44.4%。我國有色金屬礦山因排洪系統(tǒng)失事引起的災(zāi)難幾乎占整個尾礦庫事故的50%[1]。例如，2008年7月22日，陜西省山陽縣永恒礦建公司雙河釩礦尾礦庫排水井及連接隧洞進(jìn)口端坍陷，導(dǎo)致尾砂污染鎮(zhèn)東河；2015年11月23日，甘肅省隴南市西和縣甘肅隴星銻業(yè)有限責(zé)任公司選礦廠尾礦庫排水井水面下的拱圈蓋板破裂，導(dǎo)致尾砂污染太石河；2020年3月28日，伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司鉬礦尾礦庫4號排水井發(fā)生傾斜，導(dǎo)致尾砂泄漏，污染伊吉密河；等等。為避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大或引發(fā)次生災(zāi)害，對失事后的尾礦庫排洪系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行及時有效封堵。

本文結(jié)合某鐵礦山尾礦庫，因排水井蓋板斷裂引發(fā)的尾砂泄漏現(xiàn)場搶險處理實(shí)際，介紹相關(guān)排洪系統(tǒng)失事后的處置及封堵措施。與常規(guī)排洪系統(tǒng)封堵不同，由于排洪系統(tǒng)失事后，尾礦庫內(nèi)尾砂隨時存在再次泄漏的風(fēng)險，須禁止施工人員直接進(jìn)入隧洞或涵洞內(nèi)進(jìn)行封堵作業(yè)，應(yīng)先進(jìn)行臨時性封堵措施，在確保提供了安全的施工作業(yè)環(huán)境前提下，方可進(jìn)行永久性封堵作業(yè)。

1 事故概況

某鐵礦山尾礦庫為截河型尾礦庫，采用上游式尾礦堆壩工藝，于2004年10月建成投入使用。庫內(nèi)有2套排洪系統(tǒng)：1#排水井+1#支隧洞、2#排水井+2#支隧洞。庫外有1套排洪系統(tǒng)：3#排水井+3#支隧洞。1#、2#及3#支隧洞均匯入主隧洞中。主、支隧洞均采用C25鋼筋混凝土襯砌，斷面形式為圓拱直墻型。主隧洞凈斷面為2.2 m（寬）×2.3 m（高），坡度為0.01；支隧洞凈斷面為1.5 m（寬）×2.0 m（高），坡度為0.015。

2018年1月4日，庫內(nèi)1#排水井蓋板斷裂，導(dǎo)致尾砂泄漏，泄漏量約3 000 m3。尾砂泄漏后主要淤積于下游灌溉水庫，并將主、支隧洞淤堵，且在1#排水井周邊形成約Φ50 m約5 m深的壩陷坑。尾礦泄漏現(xiàn)場及泄漏主下游情況見圖1、圖2。

圖1 尾礦泄漏現(xiàn)場

圖2 尾礦泄漏至下游情況

2 處理措施

2.1 庫內(nèi)坍塌區(qū)充填

為減少尾礦下泄量，減緩庫內(nèi)坍塌區(qū)發(fā)展速度，沿岸坡向庫內(nèi)搭設(shè)施工作業(yè)平臺。施工作業(yè)平臺由空油桶、塑料浮筒及竹篾制成，并綁扎固定好；再通過施工作業(yè)平臺，往庫區(qū)塌陷坑區(qū)運(yùn)輸土工格柵、土工袋或編織袋裝碎塊石或粗砂進(jìn)行拋投充填，直至拋投物不再發(fā)生明顯沉陷。

2.2 臨時性封堵

臨時性封堵主要是在隧洞上方鉆孔，并下若干排鋼管，形成臨時封堵體[2]。鋼管實(shí)際數(shù)量及排數(shù)根據(jù)抗剪切計算確定，每排鋼管的間距需結(jié)合鉆孔孔深以及鉆孔施工精度具體確定。

根據(jù)現(xiàn)場地形及地質(zhì)資料，在現(xiàn)場地面上標(biāo)識1#支隧洞的路徑，并考慮在覆蓋層厚度適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行，鉆孔施工放線，見圖3。鉆孔深度深入至隧洞底板以下1.0 m，并設(shè)置鋼套管（規(guī)格Φ146 mm×5 mm），形成鋼管柵欄，鋼管內(nèi)灌注C30細(xì)石混凝土。鋼管柵欄垂直于隧洞軸線布置，共設(shè)兩排，排間距為50 m，每排設(shè)有5根鋼管，鋼管間距34 cm。在鋼管柵欄上游實(shí)施1排混凝土灌注孔，灌注孔共3個。待鉆穿隧洞頂板后，鋼套管灌水沖洗隧洞，再自下而上灌注C30混凝土?；炷翍?yīng)具有充分的流動性，塌落度控制在100～150 mm，并添加早強(qiáng)劑。灌注混凝土過程中，在距離底板50 cm以上反復(fù)插拔并逐步抬升套管，直至將3個鉆孔全部封堵為止。鋼管樁格柵施工現(xiàn)場見圖4。

圖3 鉆孔施工放線

圖4 鋼管樁格柵施工現(xiàn)場

2.3 開挖臨時排洪設(shè)施

為確保尾礦庫排洪安全，臨時溢洪道泄流能力應(yīng)滿足替代排水井泄流的要求。在初期壩方向的堆積壩壩肩上開挖臨時溢洪道。臨時溢洪道底寬3.0 m、頂寬7.5 m、深1.5 m，呈倒梯形，內(nèi)側(cè)鋪設(shè)防滲膜或彩條布，并將其錨固于四周。

2.4 隧洞清理

待1#支隧洞上的臨時封堵體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的80%后，施工人員再進(jìn)行隧洞內(nèi)尾礦清理工作。因不明了隧洞是否受損，為確保施工作業(yè)安全，避免施工人員直接進(jìn)入隧洞作業(yè)而造成危害，首先應(yīng)通過高壓水槍沖洗淤堵尾砂，探明隧洞內(nèi)情況后再逐步深入。尾砂泄漏后隧洞淤堵情況，見圖5。為加快施工進(jìn)度，清理工作分為三段：第一段從主隧洞出口處進(jìn)行，清理后端淤堵尾砂；第二段從3#排水井進(jìn)入3#支隧洞，并清理前段淤堵尾砂；第三段待打通3#支隧洞與主隧道的排水通道后，再清理1#和2#支隧洞的淤堵尾砂。隧洞內(nèi)尾砂清理現(xiàn)場，見圖6。

圖5 尾砂泄漏后隧洞淤堵情況

圖6 隧洞內(nèi)尾砂清理現(xiàn)場

2.5 永久性封堵

為確保1#支隧洞封堵安全，在鋼管柵欄臨時封堵體后方采用錨桿+混凝土進(jìn)行永久封堵，永久封堵體長度按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全[3]確定。其施工順序?yàn)椋?）在臨時封堵體后方采用袋裝砂石料進(jìn)行反濾，并預(yù)埋PVC-U排滲管DN90進(jìn)行排滲。2）設(shè)置前、后模板，并在模板間的隧洞四周打插8根C25螺紋鋼筋錨桿。錨桿入巖深度不小于80 cm，呈梅花形布置，間距1 m，且對隧洞內(nèi)壁襯砌混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，再由內(nèi)往外逐步澆筑C25混凝土。3）在隧洞頂部進(jìn)行回填灌漿，灌漿孔深入圍巖不小于10 cm，巖體破碎處深入不小于30 cm。4）對封堵體圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，加強(qiáng)圍巖強(qiáng)度。

3 結(jié)論

經(jīng)過近3年的生產(chǎn)運(yùn)行，該封堵設(shè)施運(yùn)行良好，未出現(xiàn)異常情況。

排洪系統(tǒng)是涉及尾礦庫安全的重要設(shè)施，故在設(shè)計、施工及運(yùn)行管理過程中，各參與方均應(yīng)按要求執(zhí)行到位，嚴(yán)格把關(guān)。在排洪系統(tǒng)失事后，首先應(yīng)采取相關(guān)措施控制事態(tài)發(fā)展，并確保施工安全，避免盲目施工。