CN114892030A - 基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，采用注液抗滑桩与注液井两种注液装置同时进行注液，同时实现边坡加固与注液；抗滑注液桩分为嵌入段与抗滑注液段，保证在进行浸矿时边坡不会出现滑移现象；抗滑注液段用于与注液井同时进行注液，不改变坡体原有的渗流路径，方便浸矿行为以及对浸矿液的收集。并且抗滑注液桩通过连接装置连接成组合框架结构，提高整体结构的稳定性，抗滑注液桩结构在浸矿结束后可进行回收，重复利用，大幅度减少了成本投入，增加经济效应，实现生态化防治的效果。

Description

基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法
技术领域
本发明涉及矿土中稀土离子的技术领域，尤其涉及基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法。
背景技术
离子型稀土是关系国家安全和发展的重要战略性和保护性资源，目前一般采用原地浸矿的方式开采，矿山开采周期内持续不断的注液，斜坡土体长期处于饱和状态，使得土体结构、力学特性发生变化，极易造成山体失稳，近年来因注液诱发的坡体事件时常发生，造成企业停产、对矿区工作人员及矿区周边环境造成巨大的影响，因此“原地浸矿边坡防治”对保障安全生产、减少环境破坏显得尤为重要。传统的矿山边坡防护技术，如抗滑桩、锚索、挡土墙等，被称作”钢筋+混凝土的灰色建筑”，一方面，为满足结构稳定性要求，其设计体积一般较大、施工占地面积大，导致工程投入较高，不仅消耗资源，与周围环境不相协调。另一方面，成排、成片的钢筋混凝土建筑硬性置入斜坡体内，形成天然的物理隔断带，改变坡体原有的渗流路径，对溶液浸矿行为及浸矿液收集造成不利影响。因此，针对传统防护工程存在的不足之处，提出一种不影响注液行为且更加生态化的防治方法非常必要。
发明内容
本发明公开了基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，在不改变坡体原有渗流路径的前提下，保证在浸矿过程中不会出现山体失稳的情况。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，包括间隔均匀设置在边坡上的若干注液井与若干抗滑注液桩；所述抗滑注液桩包括嵌入段与抗滑注液段；所述嵌入段设置在所述边坡的渗流边界之下；所述抗滑注液段管壁上开设有多排间隔均匀的注液孔，所述抗滑注液段上部设置有连接装置，用于将若干所述抗滑注液桩连接成组合框架结构。
优选的，所述嵌入段的长度为所述抗滑注液桩总长的1/3-1/2。
优选的，任意相邻两排所述注液孔呈错位设置，且相邻两排所述注液孔的垂直间距为100-150mm；所述注液孔的孔径大小为5-10mm。
优选的，所述连接装置包括套设在所述抗滑注液桩上部外表面的连接环；所述连接环外表面圆周均匀设置有四个连接件。
优选的，所述抗滑注液桩的直径为76-140mm；所述抗滑注液桩的管壁厚度至少为10mm。
优选的，基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法的浸矿方法包括如下步骤：
S1：确定所述坡体的渗流边界，以此作为所述坡体的最不利滑面；
S2：根据步骤S1中所得的渗流边界分别确定所述抗滑注液桩的嵌入段长度与抗滑注液段长度；以及所述抗滑注液桩的直径与安装间距；
S3：根据步骤2的计算结果，安装抗滑注液桩，设置注液井；
S4：通过所述抗滑注液桩与注液井进行注液浸矿，浸矿结束，拆卸所述抗滑注液桩。
优选的，所述步骤3包括如下步骤：
S301：打造抗滑注液桩安装孔与注液井，达到标高后进行清孔；
S302：将抗滑注液桩安装至抗滑注液桩安装孔中，通过连接装置将若干所述抗滑注液桩连接成组合框架结构。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，在边坡上间隔均匀设置有若干注液井与抗滑注液桩，若干抗滑注液桩连接成组合框架结构，提高抗滑注液桩加固边坡的稳定性，在注液浸矿开采过程中可同时通过注液井与抗滑注液桩进行注液，既不影响注液行为，又能满足加固注液边坡，防止山体失稳，诱发滑坡事件。抗滑注液桩包括嵌入段与抗滑注液段；嵌入段嵌入边坡的渗流边界之下，用于加固边坡，保证在进行浸矿时边坡不会出现滑移现象；抗滑注液段用于与注液井同时进行注液，不改变坡体原有的渗流路径，方便浸矿行为以及对浸矿液的收集。进一步的是，采用抗滑注液桩结构，不涉及混凝土、钢筋及大规模土石方工程，抗滑注液桩可提前预制，施工工艺简单，便于操作。并且，抗滑注液桩在浸矿结束后可进行回收，重复利用，大幅度减少了成本投入，增加经济效应，实现生态化防治的效果。
附图说明
图1为本发明的浸矿结构剖视图；
图2为本发明的浸矿结构平面图；
图3为本发明的抗滑注液桩结构示意图；
图4为本发明的连接装置结构示意图；
图5为本发明的方法流程图。
图中：1、注液井；2、抗滑注液桩；21、嵌入段；22、抗滑注液段；23、注液孔；3、渗流边界；4、连接装置；41、连接环；42、连接件；5、组合框架结构；6、坡体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-5所示，本实施例提供了一种基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，包括间隔均匀设置在坡体6的多组注液装置，每组所述注液装置包括呈错位设置的一排注液井1与一排抗滑注液桩2；具体的，每排注液井1与抗滑注液桩2中的若干注液井1或抗滑注液桩2之间均呈间隔均匀设置，但相邻的两排中的注液井1与抗滑注液桩2呈错位设置，若干排数的注液井1或者抗滑注液桩2的各自的轴向位置在同一直线上，保证注液的均匀性以及坡体6整体结构的稳定性。注液井1用于浸矿工艺的注液，抗滑注液桩2可在浸矿时与注液井1同时进行注液，在不改变坡体6原有的渗流路径的情况下，对边坡进行加固，防止注液行为导致山体失稳与滑坡事件的发生。所述抗滑注液桩2包括嵌入段21与抗滑注液段22；所述嵌入段21设置在所述边坡的渗流边界3之下，用于加固边坡，保证边坡结构的稳定性；抗滑注液段22用于与注液井1进行同时注液，不改变原有浸矿液的原有渗流路径，方便对浸矿液的收集，值得说明的是，嵌入段21与抗滑注液段22封闭隔离，保证两部分结构实现不同的作用。所述抗滑注液段22管壁上开设有多排间隔均匀的注液孔23，所述抗滑注液段22上部设置有连接装置4，应当理解的是，在抗滑注液桩2上部安装连接装置4的部分未开设注液孔23。连接装置4用于将若干所述抗滑注液桩2连接成组合框架结构5，组合框架结构5使抗滑注液桩2稳固效果好，利于边坡的稳固，方便管理。若干注液井1与抗滑注液桩2成排间隔错位设置，分布均匀，提高坡体结构的稳定性，提高经济效应。
实施例2
如图1-5所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例提供了一种基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法，为了保证嵌入段21加固边坡的稳定性，并且保证抗滑注液桩2注液工作的正常进行，所述嵌入段21的长度为所述抗滑注液桩2总长的1/3-1/2。
优选的，任意相邻两排所述注液孔23呈错位设置，且相邻两排所述注液孔23的垂直间距为100-150mm，对浸矿剂起引流作用，保证注液的均匀性；为保证浸矿剂正常溢漏，同时又避免高水头差引起桩周土发生较大的渗透变形，所述注液孔23的孔径大小为5-10mm。
优选的，所述连接装置4包括套设在所述抗滑注液桩2上部外表面的连接环41；所述连接环41外表面圆周均匀设置有四个连接件42，分别对应前后左右四个方向，连接环41用于将连接件42与抗滑注液桩2的上部外表面加固；在一些较优的实施方案中，连接件42包括连接耳、连接栓与连接杆，两个抗滑注液桩2之间采用连接杆进行连接，连接耳圆周均匀设置在连接环41的外表面，连接杆的两端通过连接栓分别与同方向的抗滑注液桩2的连接耳进行连接，连接栓与连接耳通过连接轴连接，连接轴的两端加固，连接栓可绕连接轴进行旋转；由于坡体6表面高低不一，两连接桩在进行连接时，其连接装置4可根据坡度的角度进行相应的调整，保证连接的稳定性。通过设置连接装置4，将不同排与列的抗滑注液桩2连接为组合框架结构5，提高抗滑注液桩2结构的稳定性与抗滑性能，进一步保证坡体6结构的稳定性。
优选的，所述抗滑注液桩2的直径为76-140mm；所述抗滑注液桩2的管壁厚度至少为10mm，合理直径保证注液的效率，厚度保证抗滑注液桩2的刚性，使抗滑注液桩2同时实现加固边坡与注液。
实施例3
如图1-5所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例提供了一种基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构及方法的浸矿方法，包括如下步骤：
S1：采用钻探与物探等方法查明坡体6的结构特征，了解坡体6的基本性状和物理力学特征；获取土体渗透系数，土渗透系数表示流体通过孔隙骨架的难易程度，可通过现场抽水、注水实验进行获取。在了解坡体6结构与获取土渗透系数后，采用有限元方法模拟注液条件下山体稳定渗流场，确定渗流边界3，通过得到所述坡体6的渗流边界3作为边坡失稳的最不利滑面；
S2：根据步骤S1中所得的渗流边界3分别确定所述抗滑注液桩2的嵌入段21长度与抗滑注液段22长度，嵌入段21设置在所述边坡的渗流边界3之下，嵌入段21的长度为抗滑注液桩2总长的1/3-1/2；步骤S1中所得渗流边界3作为坡体6的最不利滑面，通过瑞典圆弧法或毕肖普法计算坡体剩余下滑推力；在得到坡体剩余下滑推力后，进一步对所述抗滑注液桩2的内力、变形与土拱效应等参数进行计算，确定所述抗滑注液桩2的直径与安装间距，维持坡体结构的稳定性，并且保证注液行为正常进行，不会改变坡体6的渗流路径；在一些较优的实施方案中，横向注液桩间距为2m-3m，纵向注液桩间距为4m-6m，根据岩土条件进行取值，条件好时取上限值，差时取下限值；
S3：根据步骤2的计算结果，安装抗滑注液桩2，设置注液井1；相邻两排抗滑注液桩2与注液井1之间呈间隔错位布置；
S301：采取空气潜孔锤冲击钻进工艺或无水干钻回转钻进工艺成孔，打造抗滑注液桩2安装孔与注液井1，达到标高后进行清孔；
S302：将抗滑注液桩2安装至抗滑注液桩2安装孔中，通过连接装置4将若干所述抗滑注液桩2连接成组合框架结构5。
S4：通过所述抗滑注液桩2与注液井1采用静压注液法或压力注液法进行注液浸矿，浸矿结束，待坡体6内孔隙水压力消散殆尽，拆卸组合框架结构5，采用拔管机拔出抗滑注液桩2。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构，其特征在于：包括间隔均匀设置在坡体(6)的多组注液装置，每组所述注液装置包括呈错位设置的一排注液井(1)与一排抗滑注液桩(2)；所述抗滑注液桩(2)包括嵌入段(21)与抗滑注液段(22)；所述嵌入段(21)设置在所述边坡的渗流边界(3)之下；所述抗滑注液段(22)管壁上开设有多排间隔均匀的注液孔，所述抗滑注液段(22)上部设置有连接装置(4)，用于将若干所述抗滑注液桩(2)连接成组合框架结构(5)。
2.根据权利要求1所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构，其特征在于：所述嵌入段(21)的长度为所述抗滑注液桩(2)总长的1/3-1/2。
3.根据权利要求1所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构，其特征在于：任意相邻两排所述注液孔(23)呈错位设置，且相邻两排所述注液孔(23)的垂直间距为100-
150mm；所述注液孔(23)的孔径大小为5-10mm。
4.根据权利要求1所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构，其特征在于：所述连接装置(4)包括套设在所述抗滑注液桩(2)上部外表面的连接环(41)；所述连接环(41)外表面圆周均匀设置有四个连接件(42)。
5.根据权利要求1所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构，其特征在于：所述抗滑注液桩(2)的直径为76-140mm；所述抗滑注液桩(2)的管壁厚度至少为10mm。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿结构的浸矿方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：确定所述坡体(6)的渗流边界(3)，作为所述坡体(6)的最不利滑面；
S2：根据步骤S1中所得的渗流边界(3)分别确定所述抗滑注液桩(2)的嵌入段(21)长度与抗滑注液段(22)长度；以及所述抗滑注液桩(2)的直径与安装间距；
S3：根据步骤2的计算结果，安装抗滑注液桩(2)，设置注液井(1)；
S4：通过所述抗滑注液桩(2)与注液井(1)同时进行注液浸矿，浸矿结束，拆卸所述抗滑注液桩(2)。
7.根据权利要求6所述的基于离子型稀土边坡加固的原地浸矿方法，其特征在于：所述步骤3包括如下步骤：
S301：打造抗滑注液桩(2)安装孔与注液井(1)，达到标高后进行清孔；
S302：将抗滑注液桩(2)安装至所述抗滑注液桩(2)安装孔中，通过连接装置(4)将若干所述抗滑注液桩(2)连接成组合框架结构(5)。
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