CN108374468B - 一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法，首先在老排洪***(3)的出口部位施工、布设反滤压盖(1)；然后在尾矿库的尾砂堆积坝中，采用Φ89～110钻机从老排洪***构筑物顶板(10)钻孔穿透老排洪***(3)的外壁至老排洪***构筑物底板(11)止，形成库内注浆孔(2)；对库内注浆孔(2)进行综合浆液的带压灌注，对老排洪***(3)构筑物内部的渗漏通道进行封堵。本发明能在尾矿库老排洪***出口部位迅速起到排水不漏砂效果，能在尾矿库老排洪***库内部较短时间内形成大量块状凝结体对渗漏通道进行封堵，具有安全性和可靠度高，低成本且不会产生后期其它安全隐患，能满足尾矿库老排洪***破损后的封堵需要。
Description
技术领域
本发明属于尾矿库安全治理技术领域，具体涉及一种对尾矿库的老排洪***的破损处进行封堵的方法，特别适用于运行使用期间因老排洪***破损造成跑砂、漏浆的尾矿库的安全治理，实现消除险情、恢复尾矿库正常运行。
背景技术
尾矿库是矿山企业的重要设施,它是人为堆积形成的一座高位泥石流危险源,同时也可能是一处环境污染源；尾矿库目前被法规认定为是非煤矿山的重大危险源之一；排洪***是尾矿库的重要安全设施, 排洪***的正常运行及发生事故的及时处置对尾矿库安全运行具有重要的现实意义。
由于采用上游式尾矿筑坝的尾矿库成本较低，目前在我国大范围采用。上游法尾矿库使用过程需不断进行坝体增高，为排除库内洪水往往需按阶梯状设置若干套排洪***，新排洪***的启用需同时对老排洪***进行封闭。老排洪***随尾矿库不断增高被埋于库内且所受荷载不断增加，排洪***封堵工程由于作业空间狭小、专业施工队伍较少且工程质量验收困难，故目前国内尾矿库因老排洪***封堵不到位诱发的后期破损事故频发，排洪***破损往往引发跑砂、漏浆事故，进而威胁尾矿库整体安全及造成环境污染事故。
尾矿库老排洪***发生破损事故后，在压力作用下库内饱和尾矿堆积体不断通过破损部位沿排洪通道向下游扩散，随时间推移破损部位越冲越大，库内尾矿堆积体向下游渗漏量也逐渐累积增大，并演进至坝体部位，进而诱发严重安全与环保事故。对于发生老排洪***破损事故的尾矿库而言，研究并采取可靠方法在最短时间内安全可靠地进行破损封堵，避免事故对尾矿库安全的影响及对下游造成的人民生命财产安全、环境污染具有重要意义。
对于尾矿库老排洪***发生破损事故后的封堵方法目前没有***的解决方案，主要的现场处置措施主要有二种：一种是在排洪***出口部位进行反滤压盖；另一种是在库内破损部位投放树枝捆、沙袋等具有一定体积的物料进行拦挡，从而达到进行破损部位封堵的目的。
实际应用中发现，现有尾矿库老排洪***破损事故封堵方法存在如下问题：
(1)没有***提出尾矿库老排洪***破损事故的处置方法，实际处置事故时因方案不明往往延误抢险时机。
(2)现有处置措施只能解决临时堵漏，因投放物料存在耐久性差问题，对永久封堵有一定负面作用，未能实现本质化安全。
发明内容
本发明的目的就是针对现有尾矿库老排洪***破损封堵方法存在的可靠性、耐久性低，未能实现本质化安全等技术缺陷，而提出一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法，用于尾矿库已封闭独立的老排洪***发生破损时的处置，从而满足尾矿库老排洪***应急处置和永久封堵的需要。
为实现本发明的上述目的，本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法采用以下工艺、步骤来实现：
1)老排洪***的出口部位封堵作业：首先在老排洪***的出口部位施工、布设反滤压盖，并形成永久压载体，确保边坡稳定；所述的反滤压盖由内向外依次为加筋土工布、粗砂层、加筋土工布、砾石层、碎石层、块石层和格宾石笼；加筋土工布起到反滤排渗作用，并保证粗砂层的稳定，同时截断老排洪***内细颗粒向外流失；所述的粗砂层采用粒径0.35～2mm粗砂铺设而成，粗砂层起到反滤排水的作用，并作为加筋土工布的支撑体；所述的砾石层采用粒径20～40mm 砾石铺设而成，砾石层能在粗砂层和碎石层间起到过渡作用，支撑粗砂体；所述的碎石层采用粒径20～50mm碎石铺设而成，碎石层能在砾石层和块石层间起到过渡作用，防止砾石位移；所述的块石层采用粒径50～150mm块石铺设而成，块石层能在碎石层和格宾石笼间起到过渡作用，防止碎石位移。
所述的砾石层、碎石层的施工孔隙率≤22％，块石层施工孔隙率≤25％，粗砂层施工的相对密度0.73～0.77，以0.75为佳。
2)老排洪***库内部钻孔、灌浆作业
分两步骤进行：
步骤1：在尾矿库的尾砂堆积坝中，采用Φ89～110钻机从老排洪***构筑物顶板钻孔穿透老排洪***的外壁至老排洪***构筑物底板止进行探孔，形成库内注浆孔；
步骤2：通过步骤1掌握老排洪***构筑物内部情况后，将钻机的钻头提至老排洪***构筑物顶板部位对库内注浆孔进行综合浆液的带压灌注，能在较短时间内对老排洪***构筑物内部的渗漏通道进行封堵；所述的综合浆液材料采用水泥+尾砂+水溶性硅酸钠+水下不分散混凝土絮凝剂混合组成。
所述的尾砂为分级的粗颗粒尾砂，尾砂中粒径＞0.5mm的颗粒质量超过总质量的50％。
所述的格宾石笼的长、宽均在1.0～2m，高0.5～1m，石笼内装片石，格宾石笼的钢丝表面包覆pvc保护层。
所述的水溶性硅酸钠波美度38.4～48.3，掺量占水泥用量的3～ 4％；所述的水下不分散混凝土絮凝剂为UWB－Ⅱ型为佳，掺量占水泥用量2～5％。
或：所述的综合浆液材料中，水、水泥、水溶性硅酸钠、水下不分散混凝土絮凝剂的质量比为＝(1～0.6):1：(0.03～0.04):(0.02～ 0.05)。
所述的加筋土工布的规格为450g/m2。
本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法采用以上技术方案后，具有以下有益效果：
(1)该方法能在尾矿库老排洪***出口部位迅速起到排水不漏砂效果，细颗粒天然骨料能有效进行反滤排水，粗颗粒天然骨料及格宾石笼能对破损口部进行有效压盖，确保反滤结构正常发挥作用，并形成永久压载体，确保边坡稳定。
(2)该方法在尾矿库老排洪***库内部位采用水泥+尾砂+水溶性硅酸钠+水下不分散混凝土絮凝剂综合浆液该方法进行灌注，能在较短时间内形成大量块状凝结体对渗漏通道进行封堵，并随时间推移在渗漏空间内形成有效强度；综合浆液在水下有较好的絮凝作用，能确保浆体材料水下不发生分散离析，强化封堵体的时效性。
(3)该方法符合前挡、后排的尾矿库堵漏止水总原则，实现抢险堵漏过程同步完成永久封堵压坡作业，安全性和可靠度高，低成本且不会产生后期其它安全隐患，能满足尾矿库老排洪***破损后的封堵需要。
附图说明
图1为本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法横剖面结构示意图；
图2为本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法之老排洪***出口部位反滤压盖结构示意图；
图3为本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法之老排洪***库内部位灌浆步骤1的布置示意图；
图4为本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法之老排洪***库内部位灌浆步骤2的布置示意图。
附图标记为：1－反滤压盖；2－库内注浆孔；3－老排洪***；4 －加筋土工布；5－粗砂层；6－砾石层；7－碎石层；8－块石层；9 －格宾石笼；10－老排洪***构筑物顶板；11－老排洪***构筑物底板。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法做进一步详细说明。
本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法是发明人对国家自然科学基金项目(编号：51539006)研发和实施过程中完成的。
由图1所示的本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法横剖面结构示意图并结合图2看出，本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法，采用以下工艺、步骤：
1)老排洪***的出口部位封堵作业：首先在老排洪***3的出口部位施工、布设反滤压盖1，并形成永久压载体，确保边坡稳定；所述的反滤压盖1由内向外依次为加筋土工布4、粗砂层5、加筋土工布4、砾石层6、碎石层7、块石层8和格宾石笼9；所述的加筋土工布4的规格为450g/m2，加筋土工布4起到反滤排渗作用，并保证粗砂层5的稳定，同时截断老排洪***3内细颗粒向外流失；所述的粗砂层5采用粒径0.35～2mm粗砂铺设而成，粗砂层5起到反滤排水的作用，并作为加筋土工布4的支撑体；所述的砾石层6采用粒径 20～40mm砾石铺设而成，砾石层6能在粗砂层5和碎石层7间起到过渡作用，支撑粗砂体；所述的碎石层7采用粒径20～50mm碎石铺设而成，碎石层7能在砾石层6和块石层8间起到过渡作用，防止砾石位移；所述的块石层8采用粒径50～150mm块石铺设而成，块石层 8能在碎石层7和格宾石笼9间起到过渡作用，防止碎石位移；格宾石笼9的长、宽均在1.0～2m，高0.5～1m，格宾石笼9的钢丝表面包覆pvc保护层，格宾石笼9在最外层进行压盖，能起到整体稳定反滤压盖结构的作用。
2)老排洪***库内部钻孔、灌浆作业
由图3所示的本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法之老排洪***库内部位灌浆步骤1的布置示意图、图4所示的本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法之老排洪***库内部位灌浆步骤2的布置示意图看出，钻孔、灌浆作业分两步骤进行：
步骤1：在尾矿库的尾砂堆积坝中，采用Φ89～110钻机从老排洪***构筑物顶板10钻孔穿透老排洪***3的外壁至老排洪***构筑物底板11止进行探孔作业，形成库内注浆孔2；
步骤2：通过步骤1掌握老排洪***3构筑物内部情况后，将钻机的钻头提至老排洪***构筑物顶板10部位对库内注浆孔2进行综合浆液的带压灌注，综合浆液能在较短时间内形成大量块状凝结体对对老排洪***3构筑物内部的渗漏通道进行封堵，并随时间推移在渗漏空间内形成有效强度；所述的综合浆液材料采用水泥+尾砂+水溶性硅酸钠+水下不分散混凝土絮凝剂混合组成。综合浆液在水下有较好的絮凝作用，能确保胶结材料水下不发生分散离析，强化封堵体的时效性。
所述的尾砂为分级的粗颗粒尾砂，尾砂中粒径＞0.5mm的颗粒质量超过总质量的50％；所述的水溶性硅酸钠波美度38.4～48.3，掺量占水泥用量的3～4％；所述的水下不分散混凝土絮凝剂为UWB－Ⅱ型，掺量占水泥用量2～5％。
或者：所述的综合浆液材料中，水、水泥、水溶性硅酸钠、水下不分散混凝土絮凝剂的质量比为＝(1～0.6):1：(0.03～0.04): (0.02～0.05)。
本发明一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的新方法的应用表明，该方法能在尾矿库老排洪***出口部位迅速起到排水不漏砂效果，细颗粒天然骨料能有效进行反滤排水，粗颗粒天然骨料及格宾能对破损口部进行有效压盖，确保反滤结构正常发挥作用，并形成永久压载体，确保边坡稳定。该方法在尾矿库老排洪***库内部位采用水泥+尾砂+水溶性硅酸钠+水下不分散混凝土絮凝剂综合浆液该方法进行灌注，能在较短时间内形成大量块状凝结体对渗漏通道进行封堵，并随时间推移在渗漏空间内形成有效强度；综合浆液在水下有较好的絮凝作用，能确保浆体材料水下不发生分散离析，强化封堵体的时效性。该方法符合前挡后排的尾矿库堵漏止水总原则，实现抢险堵漏过程同步完成永久封堵压坡作业，安全性和可靠度高，低成本且不会产生后期其它安全隐患，能满足尾矿库老排洪***破损后的封堵需要。
Claims (7)
1.一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于采用以下工艺、步骤：
1)老排洪***的出口部位封堵作业：首先在老排洪***(3)的出口部位施工、布设反滤压盖(1)，并形成永久压载体；所述的反滤压盖(1)由内向外依次为加筋土工布(4)、粗砂层(5)、加筋土工布(4)、砾石层(6)、碎石层(7)、块石层(8)和格宾石笼(9)；所述的粗砂层(5)采用粒径0.35～2mm粗砂铺设而成，所述的砾石层(6)采用粒径20～40mm砾石铺设而成，所述的碎石层(7)采用粒径20～50mm碎石铺设而成，所述的块石层(8)采用粒径50～150mm块石铺设而成；
2)老排洪***库内部钻孔、灌浆作业
分两步骤进行：
步骤1：在尾矿库的尾砂堆积坝中，采用Φ89～110钻机从老排洪***构筑物顶板(10)钻孔穿透老排洪***(3)的外壁至老排洪***构筑物底板(11)止，形成库内注浆孔(2)；
步骤2：通过步骤1掌握老排洪***(3)构筑物内部情况后，将钻机的钻头提至老排洪***构筑物顶板(10)部位对库内注浆孔(2)进行综合浆液的带压灌注，对老排洪***(3)构筑物内部的渗漏通道进行封堵；所述的综合浆液材料采用水泥+尾砂+水溶性硅酸钠+水下不分散混凝土絮凝剂混合组成。
2.一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于采用以下工艺、步骤：
1)老排洪***的出口部位封堵作业：首先在老排洪***(3)的出口部位施工、布设反滤压盖(1)，并形成永久压载体；所述的反滤压盖(1)由内向外依次为加筋土工布(4)、粗砂层(5)、加筋土工布(4)、砾石层(6)、碎石层(7)、块石层(8)和格宾石笼(9)；所述的粗砂层(5)采用粒径0.35～2mm粗砂铺设而成，所述的砾石层(6)采用粒径20～40mm砾石铺设而成，所述的碎石层(7)采用粒径20～50mm碎石铺设而成，所述的块石层(8)采用粒径50～150mm块石铺设而成；
2)老排洪***库内部钻孔、灌浆作业
分两步骤进行：
步骤1：在尾矿库的尾砂堆积坝中，采用Φ89～110钻机从老排洪***构筑物顶板(10)钻孔穿透老排洪***(3)的外壁至老排洪***构筑物底板(11)止，形成库内注浆孔(2)；
步骤2：通过步骤1掌握老排洪***(3)构筑物内部情况后，将钻机的钻头提至老排洪***构筑物顶板(10)部位对库内注浆孔(2)进行综合浆液的带压灌注，对老排洪***(3)构筑物内部的渗漏通道进行封堵；所述的综合浆液材料为水、水泥、水溶性硅酸钠、水下不分散混凝土絮凝剂的混合物。
3.如权利要求1所述的一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于：所述的尾砂为分级的粗颗粒尾砂，尾砂中粒径＞0.5mm的颗粒质量超过总质量的50％。
4.如权利要求1或3所述的一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于：所述的格宾石笼(9)的长、宽均在1.0～2m，高0.5～1m，格宾石笼(9)的钢丝表面包覆pvc保护层。
5.如权利要求4所述的一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于：所述的水溶性硅酸钠波美度38.4～48.3，掺量占水泥用量的3～4％；所述的水下不分散混凝土絮凝剂为UWB－Ⅱ型，掺量占水泥用量2～5％。
6.如权利要求2所述的一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于：所述的水溶性硅酸钠波美度38.4～48.3；所述的综合浆液材料中，水、水泥、水溶性硅酸钠、水下不分散混凝土絮凝剂的质量比为＝(1～0.6):1：(0.03～0.04):(0.02～0.05)。
7.如权利要求6所述的一种用于尾矿库老排洪***破损封堵的方法，其特征在于：所述的加筋土工布(4)的规格为450g/m2。
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