CN106088108A - 一种用于上游式尾矿库的滤水墙 - Google Patents
一种用于上游式尾矿库的滤水墙 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于上游式尾矿库的滤水墙。其技术方案是：所述滤水墙由第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)围成。第一面滤水墙(12)和第二面滤水墙(13)自山坡(1)两边分别向外延伸与第三面滤水墙(14)的两端对应连接。所述滤水墙墙体截面形状相同，均为等截面的等腰梯形。等腰梯形的中间设有混凝土夹层(10)，混凝土夹层(10)位于等腰梯形顶边的垂直平分线处，混凝土夹层(10)的两侧对称地设有4~16层集水板(4)，每层集水板(4)上方均设有一排滤水管(9)。所述混凝土夹层(10)处均匀地设有集水井(16)，混凝土夹层(10)的两侧对称地砌筑有碎石(5)，碎石(5)的斜面铺有土工布(11)。本发明具有排渗和截渗效果好、成本低、坝体安全稳固、施工简便的优点。
Description
技术领域
本发明属于上游式尾矿库排渗技术领域。具体是涉及一种用于上游式尾矿库的滤水墙。
技术背景
尾矿库是一种利用现有地形堆砌稳定坝体，以此来堆存尾矿的专用场地。各级子坝的筑坝方式可分为上游式、下游式和中线式，上游式砌筑各级子坝形成的尾矿库称为上游式尾矿库，上游式尾矿库具有投资小、施工工艺简单和运行管理方便的优点，因此多数矿山采用上游式尾矿库。
上游式尾矿库的各级子坝多采用尾矿冲积的方式筑坝，对于大中型尾矿库，各级子坝沿上游方向堆筑高度远远大于初期坝高度。上游式尾矿库中堆存的尾矿含有矿泥夹层，导致尾矿中的尾矿水不能及时排出，新排放尾矿中赋存的尾矿水又不断地向下游方向渗透，致使上游式尾矿库浸润线偏高，浸润线沿子坝坝坡逸出，对上游式尾矿库子坝坝体的安全构成严重威胁。
为解决上述浸润线偏高的问题，技术人员提出了不同的排渗系统和排渗结构对尾矿库排渗：
“一种适用于上游式尾矿库的反向排渗系统及上游式尾矿库”（CN204435430U）专利技术，采用反向排渗系统对上游式尾矿库排渗，该系统存在以下不足：1、在前期尾矿排放过程中，需要不断地在尾矿中铺设集渗盲沟，在后期尾矿排放过程中，需要不断地在尾矿中铺设导水管和排渗盲沟，施工较为繁琐，尾矿库建设成本不易控制；2、后期堆放尾矿过程中，尾矿水中的细粒尾矿会逐渐在集渗井的渗水孔道和排渗盲沟的反滤层周围堆积形成矿泥夹层，降低了排渗效果，而尾矿水澄清区较高，尾矿水越过截渗墙向下游方向渗透，造成下库浸润线抬升，对子坝的稳定性构成威胁；3、排渗盲沟、集渗井均是在尾矿中施工，管件调运安装不便，施工困难。
宋志比较了上游式尾矿库中排渗井形成的排渗墙和集水管形成的排渗墙两者的排渗效果（宋志．排渗墙技术及排渗效果分析[J]．湖南有色金属，2012，28(1)：5-8．），提出了排渗效果相对较好的多层集水管排渗墙的排渗方式，但该排渗设施也存在以下不足：1、集水井、集水管和塑料插板在尾矿中调运安装不便，施工困难；2、随着尾矿的堆高，排渗墙上游的浸润线不能有效降低，浸润线易造成排渗墙上游方向的子坝不稳固；3、集水管在尾矿排放后期容易出现不同程度的堵塞现象，减弱排渗效果，尾矿水向下游方向渗透，浸润线易沿排渗墙下游方向的子坝坝坡逸出，易造成子坝坝体的不稳固。
由此可见，现有上游式尾矿库排渗方法在前期虽能取得较好排渗效果，但随着尾矿不断堆高，尾矿水中的细粒尾矿会不断地在前期预埋的排渗设施周围赋存形成矿泥夹层，导致排渗设施排渗效果不佳。在后期的尾矿排放过程中，上游方向的尾矿水不断向下游方向渗透，导致下游方向浸润线抬升，对子坝的安全构成威胁，特别是在闭库后或持续强降雨情况下，尾矿库上游滩面蓄积的尾矿水会持续不断地向下游方向渗透，对子坝的安全构成严重威胁。
发明内容
本发明旨在克服现有上游式尾矿库排渗方面的技术缺陷，目的是提供一种排渗和截渗效果好、成本低、坝体安全稳固、施工简便的用于上游式尾矿库的滤水墙。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述滤水墙由第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙围成。第一面滤水墙和第二面滤水墙自山坡两边分别向外延伸与第三面滤水墙的两端对应连接，第一面滤水墙与第三面滤水墙间的夹角为90~120°，第二面滤水墙与第三面滤水墙间的夹角为90~120°。
所述滤水墙和山坡构成内库，所述滤水墙、各级子坝和初期坝构成外库。
所述的第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙的墙体截面形状相同，均为等截面的等腰梯形。等腰梯形的中间设有混凝土夹层，混凝土夹层位于等腰梯形顶边的垂直平分线处。混凝土夹层的两侧对称地砌筑有碎石，碎石的斜面铺有土工布。等腰梯形的底角为70~80°，等腰梯形的顶边为4~8m，等腰梯形的高度为20~100m；混凝土夹层的厚度为0.5~1m，混凝土夹层的高度与等腰梯形的高度相等。
所述的第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙的混凝土夹层处均匀地设有集水井，集水井的间距为20~100m，集水井的井筒为等截面矩形，所述矩形的长和宽为1.5~3m。集水井底部和库底排水管连通。
混凝土夹层的两侧对称地设有4~10层集水板，每层集水板的层间距为5~10m，每层集水板均为条状平板；每层集水板斜面设置，每层集水板的长边与水平面平行，每层集水板的宽边与水平面夹角为30~45°。每层集水板的长度与所在的第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙的长度对应相等，每层集水板的一条长边紧贴混凝土夹层，另一条长边紧贴土工布。
每层集水板均预设有“凹”形口，所述“凹”形口位于对应的集水井处；每个集水井均匀地设有尾矿水的进水口，所述进水口位于每层集水板的“凹”形口处。
每层集水板上方均设有一排滤水管，滤水管的长度逐排由下向上递减，同一排中每个滤水管的长度相等，长度为5~50m，同一排中的滤水管间距为5~15m。每排滤水管的一端位于碎石中，滤水管的另一端位于外库或内库中，位于碎石中的滤水管一端比位于外库或内库中的另一端低，滤水管与水平面夹角为3~30°。
所述第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙的长度分别为50~600m。
所述混凝土夹层由塑性混凝土浇筑而成。
所述集水板由钢筋混凝土浇筑而成，集水板的厚度为0.1~0.2m。
所述递减是指相邻两排的长度按2~5m的等差减少。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、排渗和截渗效果好
本发明采用的第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙具有排渗和截渗双重优点，第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙将上游式尾矿库分为外库和内库对其进行分隔排渗，外库和内库通过滤水管和土工布将尾矿中赋存的尾矿水过滤，过滤后的尾矿水通过集水板汇集至集水井内，所述滤水墙墙体两侧不存在尾矿水澄清区，降低了浸润线，提高了排渗效果；第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙中间为塑形混凝土浇筑的混凝土夹层，具有极好的截渗性能，可阻隔内库中的尾矿水渗透到外库。
2、成本低
本发明中第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙中间的混凝土夹层采用塑性混凝土浇筑而成，水泥用量少；混凝土夹层两侧的碎石采用矿山排放的废石；施工过程多在第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙顶部进行，施工方便，工程进度快，成本低。
3、坝体安全稳固
本发明采用的第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙将上游式尾矿库分为外库和内库，外库库容相对较小，第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙能够较大程度地将外库尾矿中赋存的尾矿水过滤，过滤的尾矿水通过库底排水管排出坝外，外库中的尾矿沉积密实，密实的尾矿与第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙形成稳固的支撑体，该支撑体对内库提供支撑力，使整个上游式尾矿库安全稳固；即使闭库后或强降雨状态下的滤水管和土工布被尾矿泥覆盖堵塞，第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙也能保证各级子坝不受内库浸润线的影响，确保了坝体的安全稳固。
4、施工简便
第一面滤水墙、第二面滤水墙和第三面滤水墙的大部分工程在墙体顶部施工，工程施工比较集中，无需在尾矿滩面上对井筒进行调运安装，施工简便。
因此，本发明具有排渗和截渗效果好、成本低、坝体安全稳定、施工简便的优点，适用于上游式尾矿库。
附图说明
图1为本发明的一种截面示意图；
图2为图1的俯视示意图；
图3为图2中I的放大示意图；
图4为图2的A-A剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种用于上游式尾矿库的滤水墙。如图1和图2所示，所述滤水墙由第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14围成。第一面滤水墙12和第二面滤水墙13自山坡1两边分别向外延伸与第三面滤水墙14的两端对应连接，第一面滤水墙12与第三面滤水墙14间的夹角为90°，第二面滤水墙13与第三面滤水墙14间的夹角为90°。
如图1和图2所示，所述滤水墙和山坡1构成内库3，所述滤水墙、各级子坝8和初期坝7构成外库6。
如图1所示，所述的第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的墙体截面形状相同，均为等截面的等腰梯形。等腰梯形的中间设有混凝土夹层10，混凝土夹层10位于等腰梯形顶边的垂直平分线处。混凝土夹层10的两侧对称地砌筑有碎石5，碎石5的斜面铺有土工布11。等腰梯形的底角为80°，等腰梯形的顶边为6m，等腰梯形的高度为40m；混凝土夹层10的厚度为0.5m，混凝土夹层10的高度与等腰梯形的高度相等。
如图2和图3所示，所述的第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的混凝土夹层10处均匀地设有集水井16，集水井16的间距为50m，集水井16的井筒为等截面矩形，所述矩形的长和宽为1.5~3m。如图4所示，集水井16底部和库底排水管15连通。
如图1和图4所示，混凝土夹层10的两侧对称地设有4层集水板4，每层集水板4的层间距为8m，每层集水板4均为条状平板；每层集水板4斜面设置，每层集水板4的长边与水平面平行，每层集水板4的宽边与水平面夹角为30~45°。每层集水板4的长度与所在的第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的长度对应相等，每层集水板4的一条长边紧贴混凝土夹层10，另一条长边紧贴土工布11。
如图1和图2所示，每层集水板4均预设有“凹”形口，所述“凹”形口位于对应的集水井16处；每个集水井16均匀地设有尾矿水2的进水口，所述进水口位于每层集水板4的“凹”形口处。
如图1所示，每层集水板4上方均设有一排滤水管9，滤水管9的长度逐排由下向上递减，同一排中每个滤水管9的长度相等，长度为5~50m，同一排中的滤水管9间距为8m。每排滤水管9的一端位于碎石5中，滤水管9的另一端位于外库6或内库3中，位于碎石5中的滤水管9一端比位于外库6或内库3中的另一端低，滤水管9与水平面夹角为3~30°。
所述第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的长度依次为70m、72m和100m。
所述混凝土夹层10由塑性混凝土浇筑而成。
所述集水板4由钢筋混凝土浇筑而成，集水板4的厚度为0.1~0.2m。
所述递减是指相邻两排的长度按5m的等差减少。即滤水管9的长度逐排由下向上依次为35m、30m、25m和20m。
实施例2
一种用于上游式尾矿库的滤水墙。除下述技术参数外其余同实施例1：
第一面滤水墙12与第三面滤水墙14间的夹角为90~120°，第二面滤水墙13与第三面滤水墙14间的夹角为90~120°。
等腰梯形的底角为70~80°，等腰梯形的顶边为4~8m，等腰梯形的高度为20~100m；混凝土夹层10的厚度为0.5~1m。
集水井16的间距为20~100m。
混凝土夹层10的两侧对称地设有5~10层集水板4，每层集水板4的层间距为5~10m。
同一排中的滤水管9间距为5~15m。
所述第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的长度分别为50~600m。
所述递减是指相邻两排的长度按2~5m的等差减少。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下有益效果：
1、排渗和截渗效果好
本具体实施方式采用的第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14具有排渗和截渗双重优点，第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14将上游式尾矿库分为外库6和内库3对其进行分隔排渗，外库6和内库3通过滤水管9和土工布11将尾矿中赋存的尾矿水2过滤，过滤后的尾矿水2通过集水板4汇集至集水井16内，所述滤水墙墙体两侧不存在尾矿水2澄清区，降低了浸润线，提高了排渗效果；第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14中间为塑形混凝土浇筑的混凝土夹层10，具有极好的截渗性能，可阻隔内库中的尾矿水2渗透到外库6。
2、成本低
本具体实施方式中第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14中间的混凝土夹层10采用塑性混凝土浇筑而成，水泥用量少；混凝土夹层10两侧的碎石5采用矿山排放的废石；施工过程多在第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14顶部进行，施工方便，工程进度快，成本低。
3、坝体安全稳固
本具体实施方式采用的第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14将上游式尾矿库分为外库6和内库3，外库6库容相对较小，第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14能够较大程度地将外库6尾矿中赋存的尾矿水2过滤，过滤的尾矿水2通过库底排水管15排出坝外，外库6中的尾矿沉积密实，密实的尾矿与第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14形成稳固的支撑体，该支撑体对内库3提供支撑力，使整个上游式尾矿库安全稳固；即使闭库后或强降雨状态下的滤水管9和土工布11被尾矿泥覆盖堵塞，第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14也能保证各级子坝8不受内库3浸润线的影响，确保了坝体的安全稳固。
4、施工简便
第一面滤水墙12、第二面滤水墙13和第三面滤水墙14的大部分工程在墙体顶部施工，工程施工比较集中，无需在尾矿滩面上对井筒进行调运安装，施工简便。
因此，本具体实施方式具有排渗和截渗效果好、成本低、坝体安全稳定、施工简便的优点，适用于上游式尾矿库。
Claims (5)
1.一种用于上游式尾矿库的滤水墙，其技术特征在于所述滤水墙由第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)围成；第一面滤水墙(12)和第二面滤水墙(13)自山坡(1)两边分别向外延伸与第三面滤水墙(14)的两端对应连接，第一面滤水墙(12)与第三面滤水墙(14)间的夹角为90~120°，第二面滤水墙(13)与第三面滤水墙(14)间的夹角为90~120°；
所述滤水墙和山坡(1)构成内库(3)，所述滤水墙、各级子坝(8)和初期坝(7)构成外库(6)；
所述的第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)的墙体截面形状相同，均为等截面的等腰梯形；等腰梯形的中间设有混凝土夹层(10)，混凝土夹层(10)位于等腰梯形顶边的垂直平分线处；混凝土夹层(10)的两侧对称地砌筑有碎石(5)，碎石(5)的斜面铺有土工布(11)；等腰梯形的底角为70~80°，等腰梯形的顶边为4~8m，等腰梯形的高度为20~100m；混凝土夹层(10)的厚度为0.5~1m，混凝土夹层(10)的高度与等腰梯形的高度相等；
所述的第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)的混凝土夹层(10)处均匀地设有集水井(16)，集水井(16)的间距为20~100m，集水井(16)的井筒为等截面矩形，所述矩形的长和宽为1.5~3m；集水井(16)底部和库底排水管(15)连通；
混凝土夹层(10)的两侧对称地设有4~10层集水板(4)，每层集水板(4)的层间距为5~10m，每层集水板(4)均为条状平板；每层集水板(4)斜面设置，每层集水板(4)的长边与水平面平行，每层集水板(4)的宽边与水平面夹角为30~45°；每层集水板(4)的长度与所在的第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)的长度对应相等，每层集水板(4)的一条长边紧贴混凝土夹层(10)，另一条长边紧贴土工布(11)；
每层集水板(4)均预设有“凹”形口，所述“凹”形口位于对应的集水井(16)处；每个集水井(16)均匀地设有尾矿水(2)的进水口，所述进水口位于每层集水板(4)的“凹”形口处；
每层集水板(4)上方均设有一排滤水管(9)，滤水管(9)的长度逐排由下向上递减，同一排中每个滤水管(9)的长度相等，长度为5~50m，同一排中的滤水管(9)间距为5~15m；每排滤水管(9)的一端位于碎石(5)中，滤水管(9)的另一端位于外库(6)或内库(3)中，位于碎石(5)中的滤水管(9)一端比位于外库(6)或内库(3)中的另一端低，滤水管(9)与水平面夹角为3~30°。
2.根据权利要求1所述用于上游式尾矿库的滤水墙，其技术特征在于所述第一面滤水墙(12)、第二面滤水墙(13)和第三面滤水墙(14)的长度分别为50~600m。
3.根据权利要求1所述用于上游式尾矿库的滤水墙，其技术特征在于所述混凝土夹层(10)由塑性混凝土浇筑而成。
4.根据权利要求1所述用于上游式尾矿库的滤水墙，其技术特征在于所述集水板(4)由钢筋混凝土浇筑而成，集水板(4)的厚度为0.1~0.2m。
5.根据权利要求1所述用于上游式尾矿库的滤水墙，其技术特征在于所述递减是指相邻两排的长度按2~5m的等差减少。
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