一種排洪隧洞改造技術(shù)在某尾礦庫加高擴(kuò)容工程中的應(yīng)用

徐 微

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司）

某尾礦庫位于十堰市竹山縣，屬山谷型尾礦庫，采用上游法堆壩，原設(shè)計(jì)尾礦堆積標(biāo)高為1 005 m，其中尾礦最大堆高為71 m，總壩高為89 m，總庫容為230余萬m3，為三等庫，于1992年建成投入使用。目前，該尾礦庫運(yùn)行已接近原設(shè)計(jì)最終堆積標(biāo)高，為保證選廠正常生產(chǎn)，適應(yīng)公司的長遠(yuǎn)發(fā)展，切實(shí)保護(hù)環(huán)境，需對(duì)該尾礦庫進(jìn)行加高擴(kuò)容。

加高擴(kuò)容擬在原設(shè)計(jì)尾礦堆積標(biāo)高1 005 m的基礎(chǔ)上繼續(xù)采用上游法加高10 m，平均堆積邊坡坡比為1∶4，最終至1 015 m標(biāo)高。加高擴(kuò)容后總庫容為300余萬m3，總壩高為99 m，仍為三等庫［1-2］。

1 排洪系統(tǒng)改造緣由

尾礦庫排洪系統(tǒng)采用排水井—排水隧洞型式，目前使用庫內(nèi)4號(hào)排水井排洪。1#～3#排水井已封堵，分別于支洞與主洞連接處往里約2 m處采用毛石混凝土封堵，封堵長度為1.8 m。

經(jīng)計(jì)算，1#～3#排水井原封堵結(jié)構(gòu)不能滿足尾礦庫加高后的穩(wěn)定及安全要求，因此，需對(duì)排洪系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足加高擴(kuò)容后排洪系統(tǒng)穩(wěn)定安全要求。

2 各支隧洞封堵加固驗(yàn)算

根 據(jù)《水 工 隧 洞 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》［3］（SL 279—2016）9.8.9節(jié)，封堵體的抗滑穩(wěn)定計(jì)算如下。式中，K、S等字母含義見《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》。根據(jù)工程具體情況，取底面λ=1，側(cè)面λ=0.8。

根據(jù)公式，對(duì)各支隧洞封堵體進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。

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3 排洪系統(tǒng)改建方案優(yōu)化

根據(jù)計(jì)算，尾礦庫加高后，1#～3#支隧洞最小封堵長度分別為7.13，11.35及10.91 m，現(xiàn)排水井原封堵結(jié)構(gòu)不能滿足尾礦庫加高擴(kuò)容后穩(wěn)定要求，且封堵體至主隧洞距離僅2 m，支洞內(nèi)加固封堵距離也不夠。因此需要新建符合規(guī)范的排洪系統(tǒng)，或?qū)ΜF(xiàn)有排洪系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

新建排洪系統(tǒng)方案具有設(shè)計(jì)約束條件少、可靠性高等優(yōu)勢，但是由于該方案存在施工周期長、投資過大等劣勢，本次加高擴(kuò)容工程不推薦該方案。因現(xiàn)有排洪系統(tǒng)原封堵體已到主洞與支洞連接處，支洞內(nèi)不具備封堵加固條件，對(duì)現(xiàn)有排洪系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造只能在主隧洞內(nèi)進(jìn)行封堵加固。為保證尾礦庫防洪安全，1#～3#排水井封堵加固前需對(duì)主隧洞改道，有2種隧洞改道方案如下。

（1）方案一。以主支洞連接處前后約15 m位置作為進(jìn)出口新增并聯(lián)隧洞，新增1#支隧洞長36 m，2#支隧洞長36 m，3#支隧洞長36 m，共計(jì)108 m，1#～3#支隧洞斷面尺寸為2.0 m×2.3 m（b×h）。然后對(duì)各支洞封堵進(jìn)行加固，1#～3#支洞加固長度均為30 m（從連接處向前后各10 m）。

（2）方案二。新建1條進(jìn)口位于3#支隧洞支洞上游，出口位于1#井下游的并聯(lián)隧洞，長340 m，斷面尺寸為2.0 m×2.3 m（b×h）。各支洞封堵加固同方案一。主隧洞改道方案如圖1所示。

2個(gè)改造方案均能滿足尾礦庫加高擴(kuò)容后的穩(wěn)定要求，方案二施工較方便，但施工周期更長、工程量更大。綜合考慮，本次改造推薦采用方案一。

4 調(diào)洪演算

沉積灘平均坡度結(jié)合現(xiàn)狀及經(jīng)驗(yàn)取1%，死水位取1 028.0 m。調(diào)洪庫容計(jì)算結(jié)果見表2。

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通過內(nèi)徑為2.6 m排水井和斷面為2.0 m×2.3 m排洪隧洞排洪，調(diào)洪演算［4］結(jié)果見表3，泄流過程曲線［5］如圖2所示。

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根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果干灘長度大于70 m，安全超高大于0.7 m，滿足三等庫最小安全超高和最小干灘長度要求。

5 結(jié)語

對(duì)某尾礦庫庫內(nèi)排洪系統(tǒng)工程進(jìn)行改造，采用對(duì)主隧洞改道新建并聯(lián)隧洞后，在主隧洞加固支隧洞封堵結(jié)構(gòu)的方案，安全經(jīng)濟(jì)地解決了尾礦庫加高擴(kuò)容后的隱患，同時(shí)改造后的排洪系統(tǒng)在設(shè)計(jì)頻率洪水情況下，仍然滿足尾礦庫的防洪安全要求。改造后尾礦庫具備了加高擴(kuò)容條件。