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城门峒尾矿库坝体预埋辐射排渗法技术研究及应用
2019-05-20
浸润线是衡量尾矿库坝体安全稳定性的重要技术指标之一,浸润线位置的高低对坝 体的应力、抗剪强度以及坝坡稳定性影响较大,针对传统治理方法施工难度大,费用高等缺点,创新 一种尾矿库坝体深层预埋辐射排渗方法,施工难度小、费用低廉、降水面积大、效果好。通过南山矿 城门峒尾矿库坝面排渗主管、辐射排水管的制作,预埋铺设,有效无动力外排了未来各期子坝深层 的渗透水,降低了坝体的浸润线,满足浸润线设计要求,确保了坝体的稳定。经济效益和安全效益 显著
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 · 实用技术· 城门峒尾矿库坝体预埋辐射排渗法技术研究及应用 刘ꢀ 兵ꢀ 王绍平ꢀ 罗长海ꢀ 徐进军 ( 马钢集团南山矿业有限责任公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 浸润线是衡量尾矿库坝体安全稳定性的重要技术指标之一,浸润线位置的高低对坝 体的应力、抗剪强度以及坝坡稳定性影响较大,针对传统治理方法施工难度大,费用高等缺点,创新 一种尾矿库坝体深层预埋辐射排渗方法,施工难度小、费用低廉、降水面积大、效果好。 通过南山矿 城门峒尾矿库坝面排渗主管、辐射排水管的制作,预埋铺设,有效无动力外排了未来各期子坝深层 的渗透水,降低了坝体的浸润线,满足浸润线设计要求,确保了坝体的稳定。 经济效益和安全效益 显著。 关键词ꢀ 浸润线ꢀ 辐射排渗法ꢀ 安全效益 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 067 ꢀ ꢀ 浸润线是渗透水流表面与坝体横断面的交线, 坝体抗滑稳定性的前提下,可采用排渗措施解决,常 见的排渗措施有:预埋盲沟排渗法、轻型井点排渗 法、竖井排渗法、水平滤管ꢁ垂直插板排渗法、辐射 井排渗法。 水平滤管ꢁ垂直插板排渗法和辐射井排 渗法是尾矿坝常用的传统治理方法,可用于坝体的 局部降水。 是衡量尾矿库坝体安全稳定性能的重要技术指标之 一,浸润线位置的高低对坝体的应力、抗剪强度以及 坝坡稳定性影响较大,浸润线每下降 1 m,可使静力 [ 1] 稳定性因素增加 0. 05 甚至更多 ;浸润线过高,会 降低坝体抗剪强度,增大浮托力,易导致坝面沼泽 化。 因此,当浸润线不满足设计要求时,必须及时进 行处理,确保坝体的安全稳定。 3ꢀ 城门峒尾矿库的适用方法及其特点 城门峒尾矿库属于二等库,坝高较高,抗滑和抗 震要求高,浸润线过高时,+90 m 以下采用竖井排渗 法、水平滤管ꢁ垂直插板排渗法和辐射井排渗法治 理;+90 m 及以上创新一种预埋辐射排渗法,施工简 1 ꢀ 概ꢀ 况 南山矿城门峒尾矿库承接凹山选矿厂的尾矿, 3 采用上游式筑坝方式,设计全库容为 3 153 万 m ,有 3 效库容 2 520 万 m ,坝体设计最终标高 180 m,属二 单,费用低廉。 预埋辐射排渗法主要由排渗主管和 辐射排渗管组成,见图 1、图 2。 等库。 尾矿库每期子坝坝体按设计由库内尾砂堆 筑,坝面坝坡黄土覆盖、碾压而成。 受选矿厂入选矿 石性质、选矿工艺、筑坝加高等因素影响,尾矿浆浓 度变化较大,矿泥含量大,矿浆在尾矿库内沉积规律 复杂,横向和纵向形成一个个参差错落的小隔水层, 导致坝体局部浸润线偏高,难以满足设计要求,坝体 存在安全隐患。 对于+90 m 以下坝体,采用传统降 浸润线方法处理,施工难度大,费用高。 [2] ꢀ 降浸润线的传统方法 降浸润线的传统方法可分为 2 类:贴坡反滤和 2 排渗。 贴坡反滤适用于坝高较低的低级别尾矿库。 对于坝高较高,抗滑和抗震要求高的尾矿库,在满足 图 1ꢀ 排渗装置平面示意 ꢀ ꢀ 刘ꢀ 兵(1968—),男,工程师,243031 安徽省马鞍山市雨山区向 山镇。 预埋辐射排渗技术具有施工简单、易操作、工期 2 25 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 2 26 ꢀ ꢀ 刘ꢀ 兵ꢀ 王绍平等:城门峒尾矿库坝体预埋辐射排渗法技术研究及应用ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 钢一方面是为了使土工布与 PVC 管外壁保留一定 空间,使负压水聚集渗入管内;二是为了增加 PVC 管外壁抗压强度,不致于在坝体堆筑过程中断裂;使 用透水性强的土工布能防止尾砂进入排渗管内,造 成管道堵塞。 (3) n 期子坝排渗主管平面走向垂直坝体,a = 10 h,排渗主管坡度 i = 3% ,L = 50 h,排渗主管出口 与坝面水沟相通,排渗主管铺设分 2 次完成,第 1 次 铺设 25 h 长,排渗主管管口用土工布封死,管口垂 直埋设标杆,随着 n+1 期、n+2 期等子坝体堆筑,再 完成剩余 25 h 长度的排渗主管铺设。 图 2ꢀ 排渗装置立面示意 短、降水面积大、效果好,且费用低廉等优点。 在水 平滤管-垂直插板排渗法施工过程中,由于尾矿库内 沉积规律复杂,钻机施工主导水管,坡度很难控制, 钻进过程中钢管与钢管连接易出现问题,因而施工 难度大;辐射井排渗法施工难度也大主要与辐射管 施工有关,其遇到的问题和水平滤管-垂直插板排渗 法的主导水管类似。 预埋辐射排渗法的工程治理费 用仅为水平滤管-垂直插板排渗工程和辐射井排渗 工程治理费用的 1 / 20 ~ 1 / 10 倍 ( 依据工程招标 书),因而该方法可以坝体全覆盖排渗降水,而水平 滤管-垂直插板排渗法和辐射井排渗法只适用于坝 体的局部降水。 ( 4)辐射排渗管 D1 位置的确定。 根据子坝设 计参数、坝高、坝面长度、两面坝坡比,确定 n+3 期 子坝坝面中垂线———即 D1 的位置。 4 根辐射管长 度 b 均为 a / 2,每根辐射管坡度 i 均为 3% ,在 D1 点 与排渗主管相连,辐射管内渗透水通过排渗主管外 排,D2 位于第 n+5 期子坝下,D3 位于第 n+7 期子坝 下,依次类推。 4 ꢀ 预埋辐射排渗法技术参数及施工 图 1 设排渗主管长 L,m;坝面排渗主管之间距 5 ꢀ 城门峒尾矿库+90 m 应用 ( 1)管道制作。 ①排渗主管制作。 排渗主管选 离为 a,m;辐射排渗管与排渗主管交点分别为 D1 、 D2 、D3 ……,每个交点辐射 4 根辐射排渗管;每期子 坝高为 h,m;辐射管与主管夹角均为 60°,长度相等 为 b,m;每根辐射管与主管交点坡度为 3% ;r1 为排 渗主管直径,m;r2 为辐射排渗管直径,m;r3 为排渗 主管管孔直径,m;r4 为辐射排渗管管孔直径,m;e1 为排渗主管管孔中到中距离,m;e2 为辐射排渗管孔 中到中距离,m。 长 6 m、ϕ200 mm、壁厚 20 mm 有大小头连接的 PVC 管;②辐射排渗管的制作。 辐射排渗管选长 6 m、 ϕ100 mm、壁厚 20 mm 有大小头连接的 PVC 管。 ( 2) 管道安装。 管道安装见图 1、图 2,推土机 沿排渗主管方向推筑 i = 3% 坡面,排渗主管管底夯 实,并铺设 100 mm 厚碎石,沿坝体平行铺设排渗主 管,间距为 20 m;城门峒设计相连子坝中到中为 10 m,坝高 2 m,故在排渗主管 30、50、70、90 m 处推土 机沿辐射排渗管方向推筑 i = 3% 坡面,辐射排渗管 管底夯实,并铺设 100 mm 厚碎石。 管与管之间大 小头连接,连接处用土工布包裹固定;辐射排渗管与 排渗主管用定制的六通管大小头连接,连接处用土 工布包裹固定。 辐射排渗主管示意见图 3。 图 3ꢀ 排渗主、辐射管剖面示意 ( 3)+90 m 先铺设排渗主管 50 m,辐射排渗管 ( 1)排渗主管制作。 排渗主管横、纵向钻孔,r3 每根长 10 m,排渗主管、辐射排渗管管口用土工布 封严实,预防尾砂进入管内,放矿生产。 堆筑+100 m 子坝时,同理再铺设剩余的 50 m。 = r1 / 5,e1 = 2r1 / 5,r4 =r2 / 5,e2 =2r2 / 5。 2)在 PVC 管外用铁丝均匀固定 6 根 ϕ8 mm 圆钢,圆钢外用土工布包裹,再用铁丝固定。 使用圆 ( 城门峒尾矿库自动化浸润线观测数据见表 1。 表 1ꢀ 城门峒尾矿库自动化浸润线观测数据 各孔号浸润线埋深/ m A13 A15 B1 B3 测定时间 A1 A3 A5 A7 A9 A11 B5 B7 B9 B11 B13 B15 2 2 2 016-08 017-06 018-04 7. 23 7. 37 7. 33 6. 95 8. 99 8. 50 7. 70 7. 46 7. 30 7. 15 7. 51 7. 09 8. 94 9. 03 9. 60 6. 93 8. 18 7. 47 7. 58 6. 87 8. 81 8. 32 8. 12 7. 16 7. 42 7. 32 7. 62 7. 20 8. 91 8. 75 9. 61 7. 12 8. 19 7. 19 7. 41 6. 52 8. 75 8. 11 8. 24 7. 06 7. 10 7. 10 7. 44 7. 46 8. 83 8. 52 9. 54 7. 09 2 27 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 定,且经济效益和安全效益显著。 6 ꢀ 结ꢀ 论 创新深层预埋辐射排渗法,施工简单、易操作、 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 工期短、费用低廉、降水面积大、效果好。 通过南山 矿城门峒尾矿库+90、+110、+130、+150 m 子坝预埋 辐射排渗管,有效无动力外排了未来各期子坝体深 层的渗透水,降低了坝体的浸润线,自动化监测浸润 线埋深都满足设计要求大于 6 m,确保了坝体的稳 [ [ 1]ꢀ 田文旗,曲忠德,伍绍辉,等. 尾矿库安全技术规程[ S]. 北京: 中国标准出版社,2006. 2]ꢀ 李作章,徐日升,穆鲁生,等. 尾矿库安全技术[M] 北京:航空 工业出版社,1996. ( 收稿日期 2019-04-02ꢀ 责任编辑ꢀ 罗主平) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 数学模型的改进及应用[J]. 土壤通报,2007(1):101-105. 8]ꢀ 孟宪林,沈ꢀ 晋,周ꢀ 定. 改性灰色聚类法在土壤重金属污染 评价中的应用[J]. 哈尔滨工业大学学报,1994(6):134-139 9]ꢀ 王利东,李朝奎,李ꢀ 吟. 基于地统计学模型的惠州市土壤重 金属污染研究[J]. 矿业工程研究,2011(1):65-70. ( 上接第 216 页) 据和评价模型,设计、开发了一套 [ [ [ [ [ [ [ [ 可选择、多模型的土壤重金属污染评价系统,可实现 矿区土壤重金属污染评价的自动化,使得重金属污 染分析评价结果更加准确、科学、可靠。 ( 3)系统的开发成功,为矿区土壤重金属污染 10]ꢀ 刘ꢀ 硕,吴泉源,曹学江. 龙口煤矿区土壤重金属污染评价与 空间分布特征[J]. 环境科学,2016(1):270-279. 研究提供了一个开放、共享的平台,可快速、便捷地 实现矿区土壤重金属污染的实时监测和分析,弥补 了传统土壤质量安全预警机制建设和发展的不足。 11]ꢀ 高彦鑫,王夏晖,李志涛,等. 我国土壤环境风险评估与预警 机制研究[J]. 环境科学与技术,2015(S):410-414. 12]ꢀ 周国华,田黔宁,孙彬彬. 生态地球化学预测预警若干问题探 讨[J]. 地质通报,2009(1):118-123. ( 4)由于矿区土壤重金属污染情况的特殊性, 本研究选用的 3 个数据指标并不能完全描述重金属 数据的特征,还需加入其他数据指标进行分析,如污 染因子间的相关性、数据分布状态等。 虽然系统使 用 GIS 空间可视化技术表达污染程度,但仍然没有 完全反映研究区的污染状况,下一步的工作会将更 多的空间分析功能集成到矿区土壤重金属污染评价 系统中,加强该系统的重金属污染空间分析能力。 13]ꢀ 严加永,吕庆田,赵金花. 北京市土壤污染预警系统的设计与 开发[J]. 地球学报,2004(3):379-384. 14]ꢀ 成ꢀ 伟. 数据挖掘技术支持下的土壤重金属污染评价系统的 研究[D]. 杭州:浙江大学,2009. 15]ꢀ 苗德强,胡ꢀ 锋,李辉信. 基于. NET 和 ArcGIS Engine 的土壤 污染评价管理信息系统的设计与实现[ J]. 科技通报,2011 ( 2):299-304. [16]ꢀ 吕志强. 基于 HTML5 轻量级 WebGIS 平台的土壤重金属污染 可视化评价系统研究[D]. 杭州:浙江大学,2017. 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 17]ꢀ 朱ꢀ 权,宋金茜,姜小三,等. 基于 WebGIS 的农产品产地污染 评价系统设计与实现[J]. 农业环境科学学报,2017(9):1850- 1857. [ [ [ 1]ꢀ 梁家妮,马友华,周ꢀ 静. 土壤重金属污染现状与修复技术研 究[J]. 环境整治,2009(4):45-49. 2]ꢀ Muller G. Index of geoaccumulation in sediment of the Rhine River [18]ꢀ Niu Y,Zhou Z,Huang D,et al. Application of different composite index methods in the evaluation of soil heavy metal pollution[J]. Geo-Spatial Knowledge and Intelligence,2016,699:43-50. [19]ꢀ 柴世伟,张琰茂,李亚雷,等. 地积累指数法在土壤重金属污 染评价 中的应用 [ J]. 同济大学学 报 ( 自然科 学 版),2006 (12):1657-1661. [ J]. Geojournal,1969(2):108-118. 3]ꢀ Buat-Menard P,Chesselet R. Variable influence of the atmospheric flux on the tracemetal chemistry of oceanic suspended matter[J]. Earth and Planetary Science Letters,1979,42:399-411. [ [ [ [ 4]ꢀ Hakanson L. An Ecological risk index for aquatic pollution control a sedimentological approach[ J]. Water Research,1980,14:975- [20]ꢀ 周长松,邹胜章,李录娟,等. 几种土壤重金属污染评价方法 的对比[J]. 地球与环境,2015(6):709-713. 1001. 5]ꢀ Rapant S,Kordik J. An environmental risk assessment map of the slovak republic: application of data from geochemical atlases[J]. Environmental Geology,2003,44:400-407. [21]ꢀ 万家山. 半梯形隶属函数下土壤养分流失的模糊数学模 型———以皖南山区为例[ J]. 中国农业通报,2017 (6):139- 143. 6]ꢀ 朱ꢀ 青,周生路,孙兆金,等. 两种模糊数学模型在土壤重金属 综合污染评价中的应用与比较[ J]. 环境保护科学,2004(3): [22]ꢀ 李绍生. 地质累积指数法在义马矿土壤重金属及氟污染评价 中的应用[J]. 河南科学,2011(5):614-618. 53-57. (收稿日期 2019-02-08ꢀ 责任编辑ꢀ 罗主平) 7]ꢀ 窦ꢀ 磊,周永章,王旭日,等. 针对土壤重金属污染评价的模糊 2 28
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