CN116356760A - 一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法 - Google Patents

一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，在尾矿库排洪通道自内向外分别连续设置注浆封堵段(8)、柔性封堵体段、永久性结构封堵体段，所述的永久性结构封堵体段由混凝土段(7)、分别位于混凝土段(7)两侧的挡墙(5)构成。在永久性结构封堵体段的上游设置一段不小于1m的反滤层(1)，通过预埋的3根长度不一的注浆管(4)，采用水泥尾砂浆在排洪通道内分段进行注浆，形成注浆封堵段(8)。本发明的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法有效运用“先疏后堵”的原理，方法简单，实用性高，封堵专业性强，工程造价低，可以保障尾矿库的运行安全，避免因排洪系统封堵失效带来的安全隐患。

Description

一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法
技术领域
本发明属于矿山尾矿库排洪系统封堵技术领域，具体涉及一种尾矿库排洪通道封堵方法,可在大中型黑色、有色尾矿库排洪通道封堵中广泛应用，特别适合尾矿库老排洪系统的封堵。
背景技术
尾矿库的排洪系统是由库内排洪系统和库外排洪系统两部分组成的。库内排洪系统包括进水构筑物和排水构筑物，进水构筑物一般是排水井或排水斜槽等，排水构筑物一般是排洪涵洞、涵管等通道。库外排洪系统除截洪沟以外，还设有泄洪道至回水池或防洪出口。
排洪系统对于尾矿库而言十分重要，使用期间不但要保障防洪安全，还要保证库内尾砂不会从排洪系统发生泄露。因此排洪系统停止使用后，须立即进行封堵。
尾矿库排洪系统的封堵一般只针对库内排洪系统，目前，尾矿库排洪系统的封堵有两种方法：刚性封堵和柔性封堵。刚性封堵即采用混凝土等刚性材料封堵，要求封堵严丝合缝。工程应用表明，刚性封堵的效果并不理想，容易发生失效。柔性封堵是运用“水力反滤”的原理控制渗透破坏，即采用反滤材料对渗水部位进行封堵，能够有效拦截尾砂，随时间推移尾砂会逐渐沉淀，封堵体透水性越来越差，渗水量就越来越少，起到循序渐进的封堵效果。
《工程技术与应用》2018年2月发表的“尾矿库排洪系统封堵方法研究”介绍了尾矿库排洪系统封堵体结构类型。按封堵材料分：①刚性结构：包括浆砌块石、混凝土、钢筋混凝土等；②散粒结构：由块石、碎石、砾石、砂、土工布或土工膜等组成；③膏体结构：由高水材料、粗尾砂和水组成。按结构类型分：①梁板型封堵体；②抗剪型封堵体；③重力型封堵体；④反滤型封堵体；⑤膏体型封堵体。
大多数尾矿库排洪系统封堵前，都是在高位水压工况下带水运行的。传统的施工方式难以满足其封堵条件，而且封堵体需要在巨大的高水头作用压力下，保障排洪系统封堵后尾矿库的安全稳定。如若封堵失效，尾矿库将面临极大的安全问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的封堵效果差、易发生封堵失效或者封堵成本高等技术难题，而提供一种施工便捷、经济有效、安全稳定的尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法。
为实现本发明的上述目的，本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法采用以下技术方案实施：
本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，在尾矿库排洪通道自内向外分别连续设置注浆封堵段、柔性封堵体段、永久性结构封堵体段，所述的永久性结构封堵体段由混凝土段、分别位于混凝土段两侧的挡墙构成，并并采用以下技术方案实施：
S1：排洪通道出口处柔性封堵
第一步：根据《水工隧洞设计规范》(SL279-2016)计算出排洪通道出口处永久性结构封堵体段的长度，记为1L；
第二步：在永久性结构封堵体段的上游设置一段不小于1m的反滤层，反滤层采用土工布包裹碎石，所述的反滤层即为柔性封堵体段；
第三步：在排洪通道底部布设3根导水管，所述导水管连接反滤层至排洪通道出口；
S2：排洪通道出口处永久性结构封堵
第一步：在排洪通道顶部预埋3根长度不一的注浆管穿过永久性结构封堵体段和柔性封堵体段，3根长度不一的注浆管长度分别为1.4～1.7L|、2.8～3.5L、5.2～6.8L；同时在排洪通道顶部预埋1根排气管；
第二步：在混凝土段上游连接反滤层处，设置挡墙；
第三步：在混凝土段下游之排洪通道出口处设置另一挡墙，并在该挡墙中间位置预埋1根浇筑管，利用浇筑管在排洪通道内两道挡墙中部空腔浇铸混凝土，形成混凝土段；
S3：注浆封堵
通过预埋的3根长度不一的注浆管，采用添加水玻璃的水泥尾砂浆在排洪通道内分段进行注浆，形成注浆封堵段。在注浆过程中，在排洪通道顶部预埋的排气管进行排气。
进一步地，所述的水泥尾砂浆由水泥、尾砂、水、水玻璃混合搅拌制成，水泥尾砂浆总质量按照100％计算时的配比为：水泥18％～30％，尾砂55％～66％、水11％～16％，水玻璃3％～4％。
试验研究结果表明，在S2步骤中，浇铸的混凝土采用C30自密实混凝土为佳，每m3自密实混凝土的质量配比为：水175～185kg，425水泥230～250kg，矿渣微粉125～135kg，粉煤灰125～135kg，砂770～790kg，5～15mm碎石240～260kg，15～31.5mm碎石570～590kg，减水剂6.0～6.5kg。
为了提高本发明方法的封堵效果和效率，在S1步骤中，反滤层使用的土工布规格为350～500g/m2，碎石为粒径5～10mm的瓜子片。
进一步地，在S1步骤中，导水管规格Φ为70～85mm；在S2步骤中，3根长度不一的注浆管规格Φ为70～85mm；排气管规格Φ为45～60mm；浇筑管规格Φ为140～160mm。
研究表明，在注浆封堵段长度≥永久性结构封堵体段长度的3倍情况下，封堵效果、施工成本较优。
进一步地，S3步骤采用的水泥尾砂浆中的尾砂取自尾矿库内的尾砂，S3步骤中注浆封堵采用双液注浆的方法。
作为本发明方法的优选，S3步骤中，通过预埋的3根长度不一的注浆管自下而上式带压分段进行注浆。
本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法采用以上技术方案后，具有下列积极效果：
(1)本发明方法综合采用刚性封堵和柔性封堵相结合，有效运用“先疏后堵”的原理，封堵效率高。
(2)本发明方法选材大多取用库内尾砂，即用即取，封堵方便快捷，工程造价低，能够有效利用库内尾砂，减少部分尾矿库库容，并且经济效益显著。
(3)本发明方法封堵长度远大于规范长度，安全可靠，能够有效避免封堵失效而引起的安全隐患。
附图说明
图1为本发明方法研发设计的排洪通道封堵的剖面结构图；
图2为本发明方法对排洪通道注浆封堵的流程图。
附图标记：1-反滤层；2-导水管；3-排气管；4-注浆管；5-挡墙；6-浇筑管；7-混凝土段；8-注浆封堵段。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图对本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法作进一步详细描述。
由图1所示的本发明方法研发设计的排洪通道封堵的剖面结构图看出，本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，在尾矿库排洪通道自内向外分别连续设置注浆封堵段8、柔性封堵体段、永久性结构封堵体段，所述的永久性结构封堵体段由混凝土段7、分别位于混凝土段7两侧的挡墙5构成，并采用以下技术方案实施：
S1：排洪通道出口处柔性封堵
第一步：根据《水工隧洞设计规范》(SL279-2016)计算出排洪通道出口处永久性结构封堵体段的长度，记为1L；
第二步：在永久性结构封堵体段的上游设置长度为1m的反滤层1，反滤层1采用土工布包裹碎石，所述的反滤层1即为柔性封堵体段；反滤层1使用的土工布规格为400g/m2，碎石为粒径5～10mm的瓜子片；
第三步：在排洪通道底部布设3根导水管2，导水管2选用DN75HDPE管，导水管2规格Φ为75mm；所述导水管2连接反滤层1至排洪通道出口。
S2：排洪通道出口处永久性结构封堵
第一步：在排洪通道顶部预埋3根长度不一的注浆管4穿过永久性结构封堵体段和柔性封堵体段，3根长度不一的注浆管4长度分别为1.5L|、3L、6L，从排洪通道出口处伸至内部；同时在排洪通道顶部预埋1根排气管3，排气管3选用DN50 PVC管；3根长度不一的注浆管4规格Φ为75mm，排气管3规格Φ为50mm；
第二步：在混凝土段7上游连接反滤层1处，设置挡墙5，挡墙5采用砖砌；
第三步：在混凝土段7下游之排洪通道出口处砖砌另一挡墙5，并在该挡墙5中间位置预埋1根浇筑管6，浇筑管6规格Φ为150mm，采用SA-008细石混凝土泵泵送混凝土，利用浇筑管6在排洪通道内两道挡墙5中部的空腔浇铸混凝土，形成混凝土段7。
采用混凝土搅拌车进行混凝土的搅拌，C30自密实混凝土配比如表1所示：
表1C30自密实混凝土配比(kg/m3)
Figure BDA0004217710170000051
S3：注浆封堵
通过预埋的3根长度不一的注浆管4，采用添加水玻璃的水泥尾砂浆在排洪通道内分段进行注浆，形成注浆封堵段8，注浆封堵段8长度≥永久性结构封堵体段长度的3倍；采用的水泥尾砂浆中的尾砂取自尾矿库内的尾砂。
由图2所示的本发明方法对排洪通道注浆封堵的流程图看出，在S3步骤中，按照以下顺序完成施工：
第一步：按设计配合比用搅拌机搅拌水泥尾砂浆液。
实施例1～6为本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法所用注浆材料的室内试验结果，根据《混凝土质量控制标准》(GB50164-2011)，实施例1～6满足T3级别，塌落度均大于100mm，具有流动性。按重量份数计，实施例1～6中不同比例的水泥尾砂浆配比如表2所示：
表2水泥尾砂浆配比
Figure BDA0004217710170000061
第二步：将配置好的水泥尾砂浆经过滤后置于蓄水池内；水玻璃化学浆液置于贮浆桶内，各自通过输浆管路注入到双液注浆泵ZBYSB500/10-45中。
第三步：当需要注浆时，启动注浆泵，同时打开注浆泵两条管路上的阀门，接上混合器，使得水泥尾砂浆(添加水玻璃)8注入注浆管4喷到排洪通道里；按注浆管长度由短及长自下而上式带压分阶段进行注浆封堵。
S3步骤中，注浆封堵采用双液注浆的方法，通过预埋的3根长度不一的注浆管4自下而上式带压分段进行注浆。
本发明一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法已经在某铅锌矿老排洪系统封堵设计和施工中应用，封堵效果好，工程造价低，实用性强，保障了尾矿库的安全，避免因排洪系统封堵失效带来的安全隐患。

Claims (10)

1.一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：在尾矿库排洪通道自内向外分别连续设置注浆封堵段(8)、柔性封堵体段、永久性结构封堵体段，所述的永久性结构封堵体段由混凝土段(7)、分别位于混凝土段(7)两侧的挡墙(5)构成，并采用以下技术方案实施：
S1：排洪通道出口处柔性封堵
第一步：根据《水工隧洞设计规范》(SL279-2016)计算出排洪通道出口处永久性结构封堵体段的长度，记为1L；
第二步：在永久性结构封堵体段的上游设置一段不小于1m的反滤层(1)，反滤层(1)采用土工布包裹碎石，所述的反滤层(1)即为柔性封堵体段；
第三步：在排洪通道底部布设3根导水管(2)，所述导水管(2)连接反滤层(1)至排洪通道出口；
S2：排洪通道出口处永久性结构封堵
第一步：在排洪通道顶部预埋3根长度不一的注浆管(4)穿过永久性结构封堵体段和柔性封堵体段，3根长度不一的注浆管(4)长度分别为1.4～1.7L|、2.8～3.5L、5.2～6.8L；同时在排洪通道顶部预埋1根排气管(3)；
第二步：在混凝土段(7)上游连接反滤层(1)处，设置挡墙(5)；
第三步：在混凝土段(7)下游之排洪通道出口处设置另一挡墙(5)，并在该挡墙(5)中间位置预埋1根浇筑管(6)，利用浇筑管(6)在排洪通道内两道挡墙(5)中部的空腔浇铸混凝土，形成混凝土段(7)；
S3：注浆封堵
通过预埋的3根长度不一的注浆管(4)，采用水泥尾砂浆在排洪通道内分段进行注浆，形成注浆封堵段(8)。
2.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：所述的水泥尾砂浆由水泥、尾砂、水、水玻璃混合搅拌制成，水泥尾砂浆总质量按照100％计算时的配比为：水泥18％～30％，尾砂55％～66％、水11％～16％，水玻璃3％～4％。
3.如权利要求2所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：在S2步骤中，浇铸的混凝土采用C30自密实混凝土，每m3自密实混凝土的质量配比为：水175～185kg，425水泥230～250kg，矿渣微粉125～135kg，粉煤灰125～135kg，砂770～790kg，5～15mm碎石240～260kg，15～31.5mm碎石570～590kg，减水剂6.0～6.5kg。
4.如权利要求1、2或3所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：在S1步骤中，反滤层(1)使用的土工布规格为350～500g/m2，碎石为粒径5～10mm的瓜子片。
5.如权利要求4所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：在S1步骤中，导水管(2)规格Φ为70～85mm；在S2步骤中，3根长度不一的注浆管(4)规格Φ为70～85mm；排气管(3)规格Φ为45～60mm；浇筑管(6)规格Φ为140～160mm。
6.如权利要求5所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：注浆封堵段(8)长度≥永久性结构封堵体段长度的3倍。
7.如权利要求6所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：S3步骤采用的水泥尾砂浆中的尾砂取自尾矿库内的尾砂。
8.如权利要求7所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：S3步骤中注浆封堵采用双液注浆的方法。
9.如权利要求8所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：S3步骤中，通过预埋的3根长度不一的注浆管(4)自下而上式带压分段进行注浆。
10.如权利要求9所述的一种尾矿库排洪通道带水的刚性加柔性封堵方法，其特征在于：在S1步骤中，反滤层(1)使用的土工布规格为400g/m2，导水管(2)规格Φ为75mm；在S2步骤中，3根长度不一的注浆管(4)的长度分别为1.5L|、3.0L、6.0L，注浆管(4)规格Φ为75mm，排气管(3)规格Φ为50mm，浇筑管(6)规格Φ为150mm。
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