CN115233717A - 一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于矿山开采、矿山环境保护技术领域，具体涉及一种垂直与水平结合的稳定结构及施工方法。稳定结构包括垂直防渗体、水平自胶结层和导流排渗层；垂直防渗体位于尾矿库坝体内侧的地基以下，水平自胶结层和导流排渗层自下而上依次构建在垂直防渗体一侧的地基上。本发明的垂直防渗层材料包括自胶结材料、缓凝减水剂等，采用上墙下幕的防渗方式。水平自胶结层材料主要包括自胶结材料、缓凝减水剂、纤维等，在靠近坝体一侧进行一定范围内铺设。导流排渗层中设置集水导排盲沟，集水导排盲沟下部填充大粒径河砂，上部填充中粒径河砂。本发明采用垂直与水平相结合的稳定结构，达到了防渗、稳定、经济效益显著等效果。

Description

一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构及施工方法
技术领域
本发明属于矿山开采、矿山环境保护技术领域，具体涉及一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构及施工方法。
背景技术
矿产资源是社会的重要物质基础，对促进社会经济发展有重大意义。在矿产资源开发过程中，同时也产生了大量的尾矿副产品，并被排放及堆存于尾矿库中。因尾矿储量大，且含有相应的重金属、有机有毒物质等，使得其高势能、污染特征突出，成为当地重要的潜在风险源。尾矿库一旦发生渗漏或者溃坝，会对周边生态环境及人民生命财产安全造成极大威胁。因此，尾矿库防渗及稳定是尾矿库工作的关键及核心内容。
尾矿库主要存在四种类型：山谷型尾矿库、傍山型尾矿库、平地型尾矿库、截河型尾矿库。其中，山谷型尾矿库是普遍采用的一种类型，我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。目前，我国尾矿库普遍以水平形式进行稳定结构的构建。该水平形式基于在尾矿库底部以水平形式铺设防渗层、衬垫层、排水层等多类功能层；通常利用土工布、HDPE膜、GCL膨润土垫、黏土、膨润土、沙、复合排水网、排水管等传统材料。普遍存在工程造价高、工程工艺较为复杂、工程量大、排渗效果差等缺点。
针对上述问题，现有专利提出了以尾矿废弃物为主要材料，采用的是水平形式，构建自胶结层、渗滤液导排层、保护层的复合稳定层结构，达到尾矿库经济、稳定等目的。但是，作为我国现有的大、中型尾矿库普遍采用的山谷型尾矿库类型，由于不同山谷地质条件、地层发育等差异，部分山谷型尾矿库地层结构基本呈上、下二层，即上层为松散堆积物，下层为不(弱)透水地层。该结构的存在，特别是下层不(弱)透水层，可以为尾矿库防渗提供良好的防渗功能。但是，该专利还存在缺点，未利用不(弱)透水地层的事实特点，而且在盲沟设计中采用了矩形结构，而矩形结构对于上部渗滤液的汇集面积较小，影响导排集水的效率。另外该专利的复合激发剂中使用了粉煤灰等材料，其缺点是其中的粉煤灰材料使自胶结材料的自胶结性能不够理想，进而影响了尾矿库的稳定效果
发明内容
本发明是基于对以下事实和问题的发现和认识做出的：
山谷型尾矿库作为我国主要的尾矿库类型，绝大多数稳定结构为水平结构，主要使用HDPE膜、GCL膨润土垫等，工程造价高；传统水平稳定结构层较为复杂，排渗的效率效果有限等，尤其对于部分山谷型尾矿库发育形成的不(弱)透水性地层，不能发挥其防渗的作用。已有工程实践表明，如果在我国尾矿库环保防渗中充分利用不(弱)透水性地层，采用垂直防渗，能同时达到防渗及更加经济的目的。
有鉴于此，本发明的目的是提出一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构及施工方法，针对山谷型尾矿库建设中存在不(弱)透水层(厚度大于1.5m，渗透系数不大于10-7cm/s)情况，提出一种垂直与水平相结合的稳定结构，充分利用尾矿废弃物及不(弱)透水层，主要材料使用废弃尾矿砂，结合不(弱)透水层，降低水平铺设工程量；而且使结构层较为简单，导排效果良好。
本发明的实施例提出了一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构，该稳定结构包括垂直防渗体、水平自胶结层和导流排渗层；所述的垂直防渗体位于尾矿库坝体内侧的地基以下，水平自胶结层和导流排渗层自下而上依次构建在垂直防渗体一侧的地基上；所述垂直防渗体的厚度、水平自胶结层的厚度和导流排渗层的厚度之间的比为：1:(0.32～0.7):(0.38～0.8)。
上述垂直与水平结合的尾矿库稳定结构，其优点是：
本发明针对山谷型尾矿库建设中存在不(弱)透水层充分利用了尾矿废弃物及不(弱)透水层，充分利用尾矿废弃物及不(弱)透水层，主要材料使用废弃尾矿砂，结合不(弱)透水层，因此可以极大降低已有技术中水平铺设的工程量和工程费用，而且使结构层较为简单，导排效果良好，提高尾矿库的稳定能力，并具有显著的经济效益。
本发明的实施例还提出了一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：
(1)制备自胶结材料：
(2)构建垂直防渗体，包括：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.28～0.45，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比为0.6～5.0，得到防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)沿尾矿库坝体下的地面开挖宽度d为0.50～0.80m、深度为h的施工槽，深度h的取值为地基至施工槽下部的不(弱)透水层的深度；
(2-3)在施工槽内预置钢管，直径为φ＝110mm，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工得到防渗墙；通过预置钢管向不(弱)透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层的下方2m；将防渗帷幕自胶结材料灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，得到防渗帷幕；防渗墙与防渗帷幕形成垂直防渗体；
(3)构建水平自胶结层，包括：
(3-1)在步骤(1)中的自胶结材料中掺入纤维，得到混合物；
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，形成水平自胶结层；
(4)在水平自胶结层上铺设导流排渗层，包括：
(4-1)将较粗颗粒矿矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体倾斜，得到较粗颗粒矿砂层，坝体处的较粗颗粒矿砂层的厚度为30～40cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为30～40cm的梯形集水导排盲沟，在集水导排盲沟底部的中间位置铺设槽孔排渗管，使槽孔排渗管的端部穿出尾矿库坝体；
(4-3)在槽孔排渗管的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层，使大粒径河砂层14的厚度为15～30cm，在大粒径河砂层14上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层15，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟6上层的中粒径河砂层15的厚度为10～15cm，完成导流排渗层1的铺设。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)制备自胶结材料，包括：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝1:(1.8～4):(0.2～1):(0～0.67，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:(5～7):(0.005～0.02)，得到自胶结材料。在本发明的一些实施例中，所述步骤(1-2)中的缓凝减水剂中的缓凝减水剂，为萘系高效复合型缓凝减水剂中的任何一种。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(3-1)中，自胶结材料中掺入的纤维为聚丙烯纤维，掺入量为0.9～1.8kg/m3。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(4-3)中的大粒径河砂的粒径为0.5～2mm，中粒径河砂的粒径为0.25～0.5mm。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(3-2)中，槽孔排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80～100目。
本发明提出的一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构的施工方法，其优点是：
本发明充分利用尾矿废弃物及底部存在的不(弱)透水层的条件，构建垂直与水平结合的山谷型尾矿库稳定结构。其中垂直防渗体与水平自胶结层使用的主要原料均为尾矿库内的超细尾矿砂，因此充分利用了尾矿废弃物，就地取材，极大地节省了尾矿库的投资。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提出的垂直与水平结合的尾矿库稳定结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明实施例中使用的槽孔排渗管示意图，其中(a)是管体横剖面图，(b)是管体结构图。
图1-3中，1是导流排渗层，2是水平自胶结层，3是垂直防渗层，4是地基，5尾矿库边坡，6是集水导排盲沟，7是尾矿坝体，8是槽孔排渗管，8是防渗墙，10是防渗帷幕，11是松散砂砾层，12是不(弱)透水层，13是自然或机械分选沉积形成的较粗颗粒矿砂层，14是大粒径河砂层，15是中粒径河砂层，16是不锈钢网，17是排渗管壁凹槽，18是渗液孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提出的一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构，如图1中所示，由垂直防渗体3、水平自胶结层2和导流排渗层1组成。其中垂直防渗体3位于尾矿库坝体7内侧的地基4以下，水平自胶结层2和导流排渗层1自下而上依次构建在垂直防渗体3一侧的地基上；所述垂直防渗体3的厚度d、水平自胶结层2的厚度和导流排渗层1的厚度之间的比为：1:(0.32～0.7):(0.38～0.8)。
本发明实施例提出的垂直与水平结合的尾矿库稳定结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1、制备自胶结材料，具体过程如下：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝1:(1.8～4):(0.2～1):(0～0.67，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:(5～7):(0.005～0.02)，得到自胶结材料，其中的超细尾矿砂的粒径≤300μm；粉煤灰为市售优质Ⅱ级粉煤灰；矿粉为市售粒化高炉矿渣粉，类型为S95级。其中的缓凝减水剂，为萘系高效复合型缓凝减水剂中的任何一种。本发明的一个实施例中使用的缓凝减水剂，由上饶市恒大建材科技有限公司生产，产品类型为NF高效缓凝减水剂。
上述自胶结材料中，利用矿粉替代已有技术中使用的部分粉煤灰，矿粉能在一定程度上降低水化热，改善混凝土的内部结构，提高抗渗和抗腐蚀能力等作用，进一步提高自胶结材料的性能。
步骤2、构建垂直防渗体3，具体过程如下：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.28～0.45，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比为0.6～5.0，得到防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)在尾矿库坝体7下拟建初期坝位置的地面开挖宽度d为0.50～0.80m、深度为h的施工槽，深度h的取值为地基4至施工槽下部的不/弱透水层12的深度，施工槽的深度可以根据尾矿库所在地层条件而定，深至下部的不/弱透水层12即可；
(2-3)在施工槽内预置钢管，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工得到防渗墙9；将钻头通过预置钢管向不/弱透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层12的下方2m；将防渗帷幕自胶结材料灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，得到防渗帷幕10；防渗墙9与防渗帷幕10形成垂直防渗体3；本发明的实施例中，钢管为市售普通钢管，直径为φ＝110mm，壁厚3mm。可以按1～2m间距预置钢管。
上述垂直防渗体3的材料主要包括自胶结材料、缓凝减水剂等，采用上墙下幕的防渗方式。
步骤3、构建水平自胶结层2，具体过程如下：
(3-1)在上述步骤(1)的自胶结材料中掺入纤维，得到混合物；本发明的一个实施例中，自胶结材料中掺入的纤维为聚丙烯纤维，掺入量为0.9～1.8kg/m3。
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水，使水和第一混合物的质量比为0.28～0.45，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体3为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，形成水平自胶结层2，使水平自胶结层2的厚度为25～35cm，长度为100～400m。
上述水平自胶结层2中纤维的加入，能提高水平自胶结层2的抗折性能，防止造成尾矿库不均匀沉降而影响尾矿库的稳定；上述水平自胶结层2的材料主要包括自胶结材料、缓凝减水剂、纤维等，在靠近坝体一侧进行一定范围内铺设。导流排渗层2以自然或机械分选沉积形成的较粗颗粒矿砂为基质，垂直于坝轴线方向间隔一定距离设置集水导排盲沟6，集水导排盲沟6的结构如图2所示，图2中，13是自然或机械分选沉积形成的较粗颗粒矿砂层，14是大粒径河砂层，15是中粒径河砂层，集水盲沟下部填充大粒径河砂，并埋设端部穿出尾矿坝体的槽孔排渗管；同时，水平自胶结层仅铺设于尾矿库内靠近坝体的一定范围内，因此能够大大降低工程量及其工程成本。
步骤4、在水平自胶结层2上铺设导流排渗层1，具体过程如下：
(4-1)将尾矿库中自然或机械分选沉积形成的较粗颗粒矿矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层2上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体7倾斜，倾斜坡度可以为0.4～0.5％，得到较粗颗粒矿砂层13，坝体处的较粗颗粒矿砂层13的厚度为30～40cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层13的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为30～40cm的梯形集水导排盲沟6，在集水导排盲沟6底部的中间位置铺设槽孔排渗管8，使槽孔排渗管8的端部穿出尾矿库坝体7；其中的槽孔排渗管的结构如图3所示，图3中，16是不锈钢网，17是排渗管壁凹槽，18是渗液孔。排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80～100目。
本发明实施例中使用的槽孔排渗管8，为管体外包不锈钢滤网结构。管体为PE材质，其上有凹槽及渗液孔，增大了排渗面积；不锈钢滤网16依据尾矿选择相应的目数，能对尾砂起到良好的过滤效果。槽孔排渗管的使用，提高了排渗效率并具有良好的防淤堵效果。
(4-3)在槽孔排渗管8的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层14，使大粒径河砂层14的厚度为15～30cm，在大粒径河砂层14上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层15，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟6上层的中粒径河砂层15的厚度为10～15cm，与集水导排盲沟6外侧的较粗颗粒矿砂相平，完成导流排渗层1的铺设。其中的大粒径河砂的粒径为0.5～2mm，中粒径河砂的粒径为0.25～0.5mm。
本发明实施例提出的垂直与水平结合的尾矿库稳定结构及其施工方法，使用自胶结材料形成到的垂直防渗体与水平自胶结层，具有良好的抗压、抗渗、抗硫酸盐侵蚀等性能。其中上层为导流排渗层，其使用尾矿库中自然或机械分选沉积形成的较粗颗粒矿砂。该层内部设置上宽下窄的倒梯形集水导排盲沟，集水导排盲沟下层填充大粒径河砂，上层填充中粒径河砂。在盲沟设计中，使用上宽下窄的倒梯形剖面结构，增大了盲沟对上层的集水面积；同时，简化了盲沟砂层的层次，使得施工更加方便。同时，集水导排盲沟下层埋设有槽孔排渗管，其独特的槽、孔、网结构相较于传统的管材，具有优异的集渗和防淤堵效果。本发明的垂直与水平结合的尾矿库稳定结构，以尾矿废弃物为基础，基于底部存在不(弱)透水层，通过不同功能层之间合理的厚度组合，得到了尾矿库防渗效果好、防淤堵及导排显著、经济及稳定的效果。
本发明实施例中使用的中、大粒径河砂来源广泛，可以从当地建材销售市场购买，粒径规格分别为0.25～0.5、0.5～2mm。实施例中涉及的槽孔排渗管8的生产厂家为浙江中洁管道有限公司，产品型号为φ75打孔包不锈钢网。
以下介绍本发明的实施例：
实施例一
(1)制备自胶结材料：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝4:10:2:1，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:5:0.008，得到自胶结材料，其中的超细尾矿砂的粒径≤300μm；粉煤灰为市售优质Ⅱ级粉煤灰；矿粉为市售粒化高炉矿渣粉，类型为S95级；缓凝减水剂为上饶市恒大建材科技有限公司生产，产品类型为NF高效缓凝减水剂。
(2)构建垂直防渗体，包括：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.32，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比分别为5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、0.6:1，得到六种不同稀稠度的防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)沿尾矿库坝体下的地面开挖宽度为0.6m、深度为h的施工槽，h的取值为地基至施工槽下部的不(弱)透水层的深度；
(2-3)在施工槽内按1m间距预置直径为φ＝110mm钢管，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工过程中采用分段施工方式，得到防渗墙；通过预置钢管向不(弱)透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层的下方2m；将上述六种防渗帷幕自胶结材料按照先稀后稠的顺序灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，采用自上而下的灌浆方式，得到防渗帷幕；防渗墙与防渗帷幕形成垂直防渗体；
(3)构建水平自胶结层，包括：
(3-1)在步骤(1)中的自胶结材料中掺入聚丙烯纤维，掺入量为0.9kg/m3，得到混合物；
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水0.32，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，其厚度为25cm，长度为100m，形成水平自胶结层；
(4)在水平自胶结层上铺设导流排渗层，包括：
(4-1)将较粗颗粒矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体倾斜，倾斜坡度为0.4％，得到较粗颗粒矿砂层，坝体处的较粗颗粒矿砂层的厚度为30cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为30cm的到梯形集水导排盲沟，在集水导排盲沟底部的中间位置铺设槽孔排渗管，槽孔排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80目，使槽孔排渗管的端部穿出尾矿库坝体；
(4-3)在槽孔排渗管的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层，使大粒径河砂层的厚度为15cm，在大粒径河砂层上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟上层的中粒径河砂层的厚度为15cm，完成导流排渗层的铺设。
实施例二
(1)制备自胶结材料：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝4:10:2:1，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:6:0.008，得到自胶结材料，其中的超细尾矿砂的粒径≤300μm；粉煤灰为市售优质Ⅱ级粉煤灰；矿粉为市售粒化高炉矿渣粉，类型为S95级；缓凝减水剂为上饶市恒大建材科技有限公司生产，产品类型为NF高效缓凝减水剂。
(2)构建垂直防渗体，包括：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.36，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比分别为5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、0.6:1，得到6六种不同稀稠的防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)沿尾矿库坝体下的地面开挖宽度d为0.65m、深度为h的施工槽，h的取值为地基至施工槽下部的不(弱)透水层的深度；
(2-3)在施工槽内按1.5m间距预置直径为φ＝110mm钢管，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工过程中采用分段施工方式，得到防渗墙；通过预置钢管向不(弱)透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层的下方2m；将上述六种防渗帷幕自胶结材料按照先稀后稠的顺序灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，采用自上而下的灌浆方式，得到防渗帷幕；防渗墙与防渗帷幕形成垂直防渗体；
(3)构建水平自胶结层，包括：
(3-1)在步骤(1)中的自胶结材料中掺入聚丙烯纤维，掺入量为1.0kg/m3，得到混合物；
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水0.36，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，其厚度为30cm，长度为150m，形成水平自胶结层；
(4)在水平自胶结层上铺设导流排渗层，包括：
(4-1)将较粗颗粒矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体倾斜，倾斜坡度为0.45％，得到较粗颗粒矿砂层，坝体处的较粗颗粒矿砂层的厚度为35cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为35cm的倒梯形集水导排盲沟，在集水导排盲沟底部的中间位置铺设槽孔排渗管，槽孔排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80目，使槽孔排渗管的端部穿出尾矿库坝体；
(4-3)在槽孔排渗管的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层，使大粒径河砂层的厚度为25cm，在大粒径河砂层上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟上层的中粒径河砂层的厚度为10cm，完成导流排渗层1的铺设。
实施例三
(1)制备自胶结材料：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝4:10:2:1，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:7:0.008，得到自胶结材料，其中的超细尾矿砂的粒径≤300μm；粉煤灰为市售优质Ⅱ级粉煤灰；矿粉为市售粒化高炉矿渣粉，类型为S95级；缓凝减水剂为上饶市恒大建材科技有限公司生产，产品类型为NF高效缓凝减水剂。
(2)构建垂直防渗体，包括：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.42，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比分别为5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、0.6:1，得到六种不同稀稠的防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)沿尾矿库坝体下的地面开挖宽度d为0.7、深度为h的施工槽，h的取值为地基至施工槽下部的不(弱)透水层的深度；
(2-3)在施工槽内按2m间距预置直径为φ＝110mm钢管，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工过程中采用分段施工方式，得到防渗墙；通过预置钢管向不(弱)透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层的下方2m；将上述六种防渗帷幕自胶结材料按照先稀后稠的顺序灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，采用自上而下的灌浆方式，得到防渗帷幕；防渗墙与防渗帷幕形成垂直防渗体；
(3)构建水平自胶结层，包括：
(3-1)在步骤(1)中的自胶结材料中掺入聚丙烯纤维，掺入量为1.2kg/m3，得到混合物；
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水0.42，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，其厚度为35cm，长度为200m，形成水平自胶结层；
(4)在水平自胶结层上铺设导流排渗层，包括：
(4-1)将较粗颗粒矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体倾斜，倾斜坡度为0.5％，得到较粗颗粒矿砂层，坝体处的较粗颗粒矿砂层的厚度为40cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为40cm的倒梯形集水导排盲沟，在集水导排盲沟底部的中间位置铺设槽孔排渗管，槽孔排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80目，使槽孔排渗管的端部穿出尾矿库坝体；
(4-3)在槽孔排渗管的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层，使大粒径河砂层的厚度为25cm，在大粒径河砂层上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟上层的中粒径河砂层的厚度为15cm，完成导流排渗层1的铺设。

Claims (7)

1.一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构，其特征在于：垂直防渗体、水平自胶结层和导流排渗层；所述的垂直防渗体位于尾矿库坝体内侧的地基以下，水平自胶结层和导流排渗层自下而上依次构建在垂直防渗体一侧的地基上；所述垂直防渗体的厚度、水平自胶结层的厚度和导流排渗层的厚度之间的比为：1:(0.32～0.7):(0.38～0.8)。
2.一种垂直与水平结合的尾矿库稳定结构的施工方法，其特征在于包括：
(1)制备自胶结材料：
(2)构建垂直防渗体，包括：
(2-1)在步骤(1)制备的自胶结材料中加入水，使水和自胶结材料的质量比为0.28～0.45，得到防渗墙自胶结材料；使水和自胶结材料的质量比为0.6～5.0，得到防渗帷幕自胶结材料；
(2-2)沿尾矿库坝体下的地面开挖宽度d为0.50～0.80m、深度为h的施工槽，深度h的取值为地基至施工槽下部的不/弱透水层的深度；
(2-3)在施工槽内预置钢管，并固定；向施工槽中灌入步骤(2-1)制备的防渗墙自胶结材料，施工得到防渗墙；通过预置钢管向不(弱)透水层钻孔，得到灌浆孔，灌浆孔的孔深为进入不(弱)透水层的下方2m；将防渗帷幕自胶结材料灌入预置钢管，并灌入灌浆孔内，得到防渗帷幕；防渗墙与防渗帷幕形成垂直防渗体；
(3)构建水平自胶结层，包括：
(3-1)在步骤(1)中的自胶结材料中掺入纤维，得到混合物；
(3-2)在步骤(3-1)的混合物中加入水，得到水平自胶结层材料；
(3-3)以步骤(2)的垂直防渗体为起点，向尾矿库内方向的地面铺设水平自胶结层材料，形成水平自胶结层；
(4)在水平自胶结层上铺设导流排渗层，包括：
(4-1)将较粗颗粒矿砂铺设在步骤(3)的水平自胶结层上，使较粗颗粒矿砂由尾矿库内向尾矿库坝体倾斜，得到较粗颗粒矿砂层，坝体处的较粗颗粒矿砂层的厚度为30～40cm，夯实，使压实系数为0.9；
(4-2)从较粗颗粒矿砂层的表面向下开挖，得到上部宽为50cm、底部宽为30cm、深为30～40cm的倒梯形集水导排盲沟，在集水导排盲沟底部的中间位置铺设槽孔排渗管，使槽孔排渗管的端部穿出尾矿库坝体；
(4-3)在槽孔排渗管的周围填充大粒径河砂，形成大粒径河砂层，使大粒径河砂层14的厚度为15～30cm，在大粒径河砂层14上填充中粒径河砂，形成中粒径河砂层15，夯实，压实系数为0.9，使集水导排盲沟6上层的中粒径河砂层15的厚度为10～15cm，完成导流排渗层1的铺设。
3.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述步骤(1)制备自胶结材料，包括：
(1-1)将矿粉、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料和石灰混合，混合的质量比为：矿粉:粉煤灰:硅酸盐水泥熟料:石灰＝1:(1.8～4):(0.2～1):(0～0.67，得到复合激发剂；
(1-2)将步骤(1-1)的复合激发剂、超细尾矿砂和缓凝减水剂相混合，混合的质量比为：复合激发剂:超细尾矿砂:缓凝减水剂＝1:(5～7):(0.005～0.02)，得到自胶结材料。
4.如权利要求3所述的施工方法，其特征在其中所述的步骤(1-2)中的缓凝减水剂，为萘系复合型缓凝减水剂中的任何一种。
5.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述步骤(3-1)中自胶结材料中掺入的纤维为聚丙烯纤维，掺入量为0.9～1.8kg/m3。
6.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述步骤(4-2)中的槽孔排渗管直径为φ＝75mm，不锈钢网的目数为80～100目。
7.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述步骤(4-3)中的大粒径河砂的粒径为0.5～2mm，中粒径河砂的粒径为0.25～0.5mm。
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