1、    一種不追求精準(zhǔn)對(duì)接的垂直水平聯(lián)合排滲系統(tǒng)住尾礦庫(kù)排滲中的應(yīng)用    昝海洋摘要 在以往尾礦庫(kù)排滲工程中，采用垂直-水平聯(lián)合排滲時(shí)，垂直排滲均采用大口徑排滲井，并要求水平排滲管于垂直排滲井嚴(yán)格對(duì)接，以保證排滲疏干效果。由于要求水平排滲管與排滲井嚴(yán)格對(duì)接，施工難度很大，使其應(yīng)用受到限制。本文通過(guò)工程實(shí)例介紹了一種不追求精準(zhǔn)對(duì)接的垂直-水平聯(lián)合排滲方法，該方法具有施工簡(jiǎn)便、工程造價(jià)低、排滲效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于類(lèi)似尾礦庫(kù)排滲工程具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞 尾礦壩 垂直-水平聯(lián)合排滲 浸潤(rùn)線 精準(zhǔn)對(duì)接0 前言尾礦壩的正常運(yùn)行一直以來(lái)是每個(gè)冶金礦山企業(yè)的能否

2、正常生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。眾所周知，如果出現(xiàn)尾礦壩潰壩、泄露事故，不但給所在地人民生產(chǎn)財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，同時(shí)會(huì)造成巨大的環(huán)境污染。因此，尾礦壩的安全歷來(lái)受到政府各級(jí)安監(jiān)部門(mén)、環(huán)保部門(mén)的密切關(guān)注。尾礦壩內(nèi)浸潤(rùn)線高低，往往是尾礦壩安全穩(wěn)定的決定因素。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，幾乎所有潰壩事件，都與尾礦壩排水不暢，壩體內(nèi)浸潤(rùn)線過(guò)高有關(guān)。例如2006年4月40日陜西鎮(zhèn)安尾礦庫(kù)潰壩事件、2008年9月8日山西襄汾尾礦庫(kù)潰壩事件等，都是由于尾礦壩沒(méi)有排水設(shè)施，壩體被浸潤(rùn)線過(guò)高導(dǎo)致尾礦壩潰壩。由此可見(jiàn)，疏干壩體內(nèi)地下水，降低其浸潤(rùn)線，對(duì)尾礦壩安全穩(wěn)定地運(yùn)行至關(guān)重要，尾礦壩排滲設(shè)施也就成為不可或缺的重要設(shè)施。常見(jiàn)尾礦壩的排

3、滲設(shè)施有水平排滲、垂直排滲及垂直水平聯(lián)合排滲三種類(lèi)型。水平排滲是在壩體不同高度設(shè)置水平排滲管，將壩體內(nèi)地下水直接排出的一種型式。在該型式中，水平排滲管可以在壩體堆積過(guò)程中預(yù)先埋設(shè)，也可在后期通過(guò)水平鉆孔埋設(shè)，該方法的特點(diǎn)是造價(jià)低廉，施工方便。但對(duì)大多數(shù)情況下，尤其對(duì)于上游法堆積的尾礦壩，其堆積過(guò)程中會(huì)形成粗細(xì)顆粒以薄層互層狀組合的結(jié)構(gòu)（俗稱(chēng)“千層餅”），其中的細(xì)顆粒往往是粘粒級(jí)的隔水層（也稱(chēng)“夾泥層”），因此造成尾礦壩體水平滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于垂直滲透系數(shù)，這也使得單一的水平排滲設(shè)施的排滲效果大打折扣。垂直排滲是在尾礦壩壩基或沉積灘部位，設(shè)置豎向滲水井。豎向滲水井可采用外裹濾層的鋼管井、鋼筋混凝土管

4、井、無(wú)砂混凝土管井碎石盲井及袋裝砂井等。滲入井內(nèi)的水采用水泵抽走。豎向排滲型式的優(yōu)點(diǎn)是可以將“夾泥層”貫穿，溝通上下各土層的滲水。缺點(diǎn)是長(zhǎng)期需要電力，并需要人工維護(hù)。垂直-水平聯(lián)合排滲，是在豎向滲水井底部設(shè)置水平排滲管將井內(nèi)滲水以自流的方式排出壩體。這種型式集中了單純的水平排滲和垂直排滲的優(yōu)點(diǎn)，排滲效果明顯，但這種型式的排滲系統(tǒng)施工難度較大，特別是要求水平排滲管和垂直排滲井精準(zhǔn)對(duì)接，對(duì)施工精度要求極高。本文介紹的是一種不追求精準(zhǔn)對(duì)接的垂直-水平聯(lián)合排滲系統(tǒng)。1 工程概況窄巷溝尾礦庫(kù)位于中村鎮(zhèn)東。設(shè)計(jì)有效庫(kù)容157萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)最終堆積高程700m，壩體總高度87m；尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)等級(jí)為三等。初期壩為

5、透水堆石壩，壩高15m，壩體坡比12.1，壩頂長(zhǎng)度50m，寬度4m。尾礦堆積子壩坡比為13.0，干面灘長(zhǎng)度約為60m。尾礦庫(kù)地層主要由尾中砂、尾細(xì)砂及尾粉質(zhì)粘土組成，庫(kù)底地層為天然碎石。詳見(jiàn)圖1。堆積壩堆存至高程654m時(shí)，壩體中部以下出現(xiàn)大面積滲水，高程634m以下有多處溢出點(diǎn)，中下部壩面嚴(yán)重沼澤化。為降低尾礦庫(kù)內(nèi)浸潤(rùn)線，增強(qiáng)尾礦壩的穩(wěn)定性，業(yè)主決定對(duì)尾礦壩進(jìn)行排滲處理。2.尾礦庫(kù)排滲設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)采用垂直-水平聯(lián)合排滲方案。先施工垂直排滲孔，后施工水平排滲孔，水平排滲孔施工時(shí)可能碰到垂直排滲孔，也可能從兩個(gè)垂直排滲孔之間穿過(guò)。總之，該方案只要求垂直水與平排滲孔在立面方向能夠搭接，而不追求其精

6、準(zhǔn)對(duì)接。具體方案如下：在初期壩頂共布置水平排水孔6個(gè)，間距約10m，長(zhǎng)度4250m。水平排滲孔向下游緩傾，坡度為5%。水平排滲管采用壁厚5mm、外直徑=90mm的pvc過(guò)濾管。在尾礦堆積壩645.40m高程的馬道設(shè)置垂直排滲孔1排，共155個(gè)，垂直排滲孔間距0.5m，孔深17m，平行壩面呈直線布置。垂直排滲管采用3mm、外直徑=90mm的pvc過(guò)濾管。詳見(jiàn)圖2及圖3。3.排滲施工主要工藝及施工順序（1）垂直排滲孔施工排滲管制作分管壁打孔和纏裹紗網(wǎng)兩個(gè)步驟進(jìn)行。管壁打孔采用手持式電鉆鉆孔，或用直徑=10mm的鋼筋燒至高溫，在管壁穿孔?？组g距40mm，呈梅花形布置，孔隙率約5%。打孔完成后，在管壁

7、外用70目尼龍紗網(wǎng)緊密纏裹2層，并沿縱向每間隔50cm，用直徑大于2mm的鐵絲纏扎牢固。成孔采用xy-1型鉆機(jī)或150型鉆機(jī)成孔。鉆進(jìn)過(guò)程采用套管進(jìn)行護(hù)壁。施工應(yīng)間隔一個(gè)孔位進(jìn)行，共分2批完成。插入排滲管成孔完成后，立即將排滲管分段插入，并確保到達(dá)孔底，每段之間要牢固連接，可用鐵絲通過(guò)管壁小孔纏扎。填濾料在排滲管周?chē)钊爰?jí)配良好的粗、礫砂，并采取措施使填料均勻、連續(xù)分布。（2）水平排滲孔施工排滲管制作水平排滲管制作方法同垂直排滲管。在管壁外用70目尼龍紗網(wǎng)緊密纏裹4層，并沿縱向每間隔30cm，用直徑大于2mm的鐵絲纏扎牢固。成孔選用了具有正反雙向旋轉(zhuǎn)性能的gpl-150型水平鉆機(jī)鉆進(jìn)，配備15

8、0mm×10mm×1.8m套管反轉(zhuǎn)護(hù)壁、127mm×1.8m螺旋鉆桿正轉(zhuǎn)排渣成孔工藝。先用羅盤(pán)精密調(diào)整鉆機(jī)鉆進(jìn)方向，然后固定鉆機(jī)。采用合金鉆頭送水鉆進(jìn)成孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度并排凈管內(nèi)鉆渣后，全部拔出螺旋鉆桿和套管，建成導(dǎo)向孔；然后用封砂器做鉆頭，進(jìn)行第二次送水鉆進(jìn)成孔，直到設(shè)計(jì)孔深。洗孔二次成孔后，送水至套管頂部，空轉(zhuǎn)螺旋鉆桿，排凈套管內(nèi)的尾砂土，并全部拔出螺旋鉆桿。插入排滲管成孔后立即分段插入水平排滲管，并確保到其達(dá)孔底，每段之間要牢固連接，可用鐵絲通過(guò)管壁小孔纏扎。排滲管插入后，立即分段拔出套管，拔管過(guò)程中要采取有效措施，防止排滲管與套管一起拔出。4.排滲效果監(jiān)測(cè)

9、施工結(jié)束一個(gè)月后，對(duì)各水平排滲孔流量及個(gè)浸潤(rùn)線觀測(cè)孔水位進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表1及表2。由表1觀測(cè)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，各水平排滲孔出水量明顯，換算為晝夜流量為110.1336.7m3/d。另外，中東部水平排滲孔流量較大，符合山谷型尾礦庫(kù)中部大滲流量，靠山體滲流量小的一般規(guī)律。由表2觀測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，增設(shè)垂直-水平聯(lián)合排滲系統(tǒng)后，浸潤(rùn)線下降明顯。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看，尾礦壩中下部溢出點(diǎn)完全消失，沼澤化趨勢(shì)得到有效控制。5.結(jié)語(yǔ)通過(guò)本工程實(shí)例可以看出，垂直排滲孔與水平排滲孔雖未精準(zhǔn)對(duì)接，但垂直排滲孔依靠其數(shù)量大、孔間距小的特點(diǎn)，貫通了上下不透水或微透水尾礦夾泥層，在尾礦壩中上游形成一個(gè)類(lèi)似截水墻的構(gòu)造，將上游地下水匯聚于此，然后通過(guò)水平排滲孔排除壩外。另外，垂直排滲孔依靠其密集的布置，有效的減小了其與水平排滲孔之間的滲透距離（其理論滲透距離為01倍的垂直排滲孔間距）。實(shí)踐證明，本工程所采用的這種不追求精準(zhǔn)對(duì)接的垂直-水平聯(lián)合排滲方法，施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低，排滲效果明顯，可對(duì)類(lèi)似條件的尾礦庫(kù)排滲工程提供有益的借鑒。建筑工