CN111501742A - 一种铀尾矿泥固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于尾矿库安全技术领域，具体公开了本发明提出了一种铀尾矿泥固化方法，将水泥搅拌桩方法应用到钛白尾矿固化中，从而提高尾矿库坝体安全性。利用打设水泥搅拌桩促使钛白尾矿固化，增加尾矿库安全性。本发明填补了水泥土拌和土固化铀尾矿泥方法的空白，提高了铀尾矿泥的安全稳固性，加固前的铀尾矿泥的地基承载力由20kPa提高到60kPa以上。本发明施工工艺简单，设备要求不高，不仅适用于铀尾矿泥，亦适用于其它矿山尾矿泥。
Description
技术领域
本发明属于铀尾矿库安全技术领域，特别涉及一种铀尾矿泥固化方法。
背景技术
铀尾矿库是铀矿山的重大污染源，一旦发生溃坝事故，大量放射性尾矿流失库外，将造成下游环境辐射污染，严重危害下游生态环境及公众健康。
铀尾矿泥为一种特殊性软土，呈流塑-软塑状态，属高压缩性、高含水量、低干密度、低透水性、低强度的软土，人和机械无法入内，矿泥的存在将会对尾矿库治理工程的施工和长期稳固性构成一定的影响，如尾矿泥得不到妥善处理，滩面的长期稳固性无法保证，在较长时间内滩面将会产生较大的不均匀沉降，从而降低滩面覆盖层屏蔽降氡治理效果，还会使退役尾矿库坝外渗水回收设施长久地处于运行状态。
虽然水泥拌和土法在国内天然软土处理中得到应用，但尾矿泥与天然软土在性质上存在较大差异。天然软土其成因是由于岩石受水流长期冲刷、风化形成的，含水量一般50％-70％，十字板强度25kPa以上。而尾矿泥其成因是天然矿石经过机械破磨、化学处理后产生的尾矿浆，再进行水力输送，在坝前进行自然分级，粗尾砂沉积于坝前滩面，细粒尾矿泥沉积于库中滩面形成。该软泥与天然软土在物理、力学性质上存在很大差异，含水量约120％-180％，十字板强度不足20kPa。
目前，国内外尚未对铀尾矿泥固化方面提出有效的处理方法。
发明内容
本发明提供了一种铀尾矿泥固化方法，利用打设水泥搅拌桩促使铀尾矿泥固化，从而增加铀尾矿库安全性的方法，解决铀尾矿泥存在安全隐患的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种铀尾矿泥固化方法，包括以下步骤：
1)分析铀尾矿泥区域各涂层物理力学特性；
2)水泥拌和土室内试验分析；
3)测量放样，定桩位：搅拌桩按正三角行布置，在搅拌桩的位置上，插竹片桩做指示；
4)桩机就位：桩机使用步履行走系统移动，到达指定桩位，对中；
5)制备水泥浆；
6)预拌下沉：启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制；钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进；
7)喷浆、搅拌提升：提升过程中，开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆；
8)复搅下沉：第一次喷浆搅拌提升完成后，继续二次搅拌下沉；
9)复搅提升：开始第二次喷浆，喷浆过程中提升钻头，并不断搅拌水泥浆；
10)清洗：清洗水泥浆搅拌桶；
11)移位：桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤进行施工。
进一步地，步骤1)中，采用钻孔取样的方法从铀尾矿泥区域中取出铀尾矿泥进行物理力学特性分析。
进一步地，步骤2)具体为：
a)进行矿泥固化配比试验及不同水泥、水灰比、水泥掺量在不同龄期物理力学特性指标，确定矿泥固化配比；
b)尾矿泥水泥搅拌法处理的适宜性及合理配方建议
采用步骤a)确定的矿泥固化配比制成尾矿泥水泥搅拌土试样，按照龄期28d、90d，制成试样，并对每一试样进行含水量、密度及无侧限抗压强度试验，确定水泥品种、配合比和桩间距；
c)水泥土搅拌桩现场试验，对步骤b)确定水泥品种、配合比和桩间距的搅拌桩对地基的加固效果进行试验验证，在满足设计承载力条件下，确定水泥品种、配合比和桩间距；
进一步地，步骤3)，采用华测T5 GPS(RTK)测量定位。
进一步地，步骤4)，采用定量容器对水泥浆中的水量进行控制，水泥浆待搅拌机下沉至设计深度后才可配制。
进一步地，下沉速度≤0.8m/min。
本发明提出了一种铀尾矿泥固化方法，具有以下优点：
1)本发明施工工艺简单，可有效提高铀尾矿库的安全稳固性。
2)填补了水泥土拌和土固化铀尾矿泥方法的空白。
3)提高了铀尾矿泥的安全稳固性，加固前的铀尾矿泥的地基承载力由20kPa提高到60kPa以上。
3)本发明施工工艺简单，设备要求不高。
4)适用范围广，不仅适用于铀尾矿泥，亦适用于其它矿山尾矿泥。
附图说明
图1为铀尾矿泥固化方法流程示意图；
图2为本发明实例的施工示意图。
具体实施方式
本发明为一种铀尾矿泥固化方法，结合附图1-2和具体应用实例对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例一：
针对湖南省某铀尾矿库，采用水泥搅拌桩方法固化铀尾矿泥。
铀尾矿泥固化方法，包括以下步骤：
1)分析铀尾矿泥区域各涂层物理力学特性；
2)水泥拌和土室内试验分析；
3)测量放样，定桩位：搅拌桩按正三角行布置，在搅拌桩的位置上，插竹片桩做指示；
4)桩机就位：桩机使用步履行走系统移动，到达指定桩位，对中；
5)制备水泥浆；
6)预拌下沉：启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制；钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进；
7)喷浆、搅拌提升：提升过程中，开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆；
8)复搅下沉：第一次喷浆搅拌提升完成后，继续二次搅拌下沉；
9)复搅提升：开始第二次喷浆，喷浆过程中提升钻头，并不断搅拌水泥浆；
10)清洗：清洗水泥浆搅拌桶；
11)移位：桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤进行施工。
分析铀尾矿泥区域各涂层物理力学特性，其中采用钻孔取样的方法从铀尾矿泥区域中取出铀尾矿泥进行物理力学特性分析。铀尾矿泥进行物理力学特性分析的物理力学特性指标包括含水量、密度、比重、孔隙比、饱和度和液塑限分析物理性质，以及压缩试验、固结试验、渗透试验和无侧限抗压强度试验等力学性质试验，并提供以上参数的物理力学指标。根据物理力学特性进行场地稳定性与适宜性评价、地基土均匀性分析与评价、水质分析等，并给出结论和建议。
水泥拌和土试验分析，具体包括：a)进行矿泥固化配比试验及不同水泥、水灰比、水泥掺量在不同龄期物理力学特性指标，确定矿泥固化配比；
水泥从普通通硅酸盐水泥P.O42.5、复合水泥P.C32.5、高铝酸盐水泥CA-50、抗硫酸盐水泥P.HSR42.5及矿渣水泥中进行选择、试验。
b)尾矿泥水泥搅拌法处理的适宜性及合理配方建议；
采用步骤a)确定的矿泥固化配比制成尾矿泥水泥搅拌土试样，按照龄期28d、90d，制成试样，并对每一试样进行含水量、密度及无侧限抗压强度试验，确定水泥品种、配合比和桩间距；
c)水泥土搅拌桩现场试验，对步骤b)确定水泥品种、配合比和桩间距的搅拌桩对地基的加固效果进行试验验证，在满足设计承载力条件下，确定水泥品种、配合比和桩间距。
测量放样，定桩位：搅拌桩按正三角行布置，在搅拌桩的位置上，插竹片桩做指示；该步骤采用华测T5 GPS(RTK)进行测量定位。
桩机就位：桩机使用步履行走系统移动，到达指定桩位，对中。需要说明的是，当地面起伏不平时，采用搅拌桩机的液压平衡装置使设备保持水平，检查钻杆长度，钻头直径，将桩机移到指定位置对好桩位。
制备水泥浆，水泥浆按水灰比0.5进行拌制，并使用定量容器进行用水量控制；水泥浆待搅拌机下沉至设计深度后才可配制。
预拌下沉：启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制；钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进。其中，下沉速度≤0.8m/min，工作电流不应大于70A。
喷浆、搅拌提升：提升过程中，开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆。
复搅下沉：第一次喷浆搅拌提升完成后，继续二次搅拌下沉。
复搅提升：开始第二次喷浆，喷浆过程中提升钻头，并不断搅拌水泥浆。需要说明的是，第一次喷浆与第二次喷浆量相同。
清洗：清洗水泥浆搅拌桶；需要说明的是，桩机停止施工或施工间歇时间太长时，向水泥浆搅拌桶中加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
移位：桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤进行施工。
检测加固效果，了解地基承载力的增长情况，需进行现场加固效果检测，检测项目为地基承载，选择不少于6点进行检测。
检测结果，铀尾矿泥的地基承载力由加固前的20kPa提高到60kPa，提高了铀尾矿泥的安全稳固性。
需要说明的是，图1中的步骤标号与图2中的标号相对应。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围。
Claims (6)
1.一种铀尾矿泥固化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)分析铀尾矿泥区域各涂层物理力学特性；
2)水泥拌和土试验分析；
3)测量放样，定桩位：搅拌桩按正三角行布置，在搅拌桩的位置上，插竹片桩做指示；
4)桩机就位：桩机使用步履行走系统移动，到达指定桩位，对中；
5)制备水泥浆；
6)预拌下沉：启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制；钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进；
7)喷浆、搅拌提升：提升过程中，开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆；
8)复搅下沉：第一次喷浆搅拌提升完成后，继续二次搅拌下沉；
9)复搅提升：开始第二次喷浆，喷浆过程中提升钻头，并不断搅拌水泥浆；
10)清洗：清洗水泥浆搅拌桶；
11)移位：桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤进行施工。
2.根据权利要求1所述的铀尾矿泥固化方法，其特征在于，步骤1)中，采用钻孔取样的方法从铀尾矿泥区域中取出铀尾矿泥进行物理力学特性分析。
3.根据权利要求1所述的铀尾矿泥固化方法，其特征在于，步骤2)具体为：
a)进行矿泥固化配比试验及不同水泥、水灰比、水泥掺量在不同龄期物理力学特性指标，确定矿泥固化配比；
b)尾矿泥水泥搅拌法处理的适宜性及合理配方建议
采用步骤a)确定的矿泥固化配比制成尾矿泥水泥搅拌土试样，按照龄期28d、90d，制成试样，并对每一试样进行含水量、密度及无侧限抗压强度试验，确定水泥品种、配合比和桩间距；
c)水泥土搅拌桩现场试验，对步骤b)确定水泥品种、配合比和桩间距的搅拌桩对地基的加固效果进行试验验证，在满足设计承载力条件下，确定水泥品种、配合比和桩间距。
4.根据权利要求1所述的铀尾矿泥固化方法，其特征在于，步骤3)，采用华测T5 GPS(RTK)测量定位。
5.根据权利要求1所述的铀尾矿泥固化方法，其特征在于，步骤5)，采用定量容器对水泥浆中的水量进行控制，水泥浆待搅拌机下沉至设计深度后才可配制。
6.根据权利要求1所述的铀尾矿泥固化方法，其特征在于，下沉速度≤0.8m/min。
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