背水反壓堵漏法處理尾礦庫排洪隧洞滲漏

劉江萍

（宜春鉭鈮礦，江西宜春336003）

背水反壓堵漏法處理尾礦庫排洪隧洞滲漏

劉江萍

（宜春鉭鈮礦，江西宜春336003）

采用剛?cè)岵?jì)的背水反壓堵漏法對(duì)宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦庫排洪隧洞的滲漏進(jìn)行處理。該方法采用注漿法和嵌壓法兩種方法配套實(shí)施，堵漏材料為水溶性高分子材料，關(guān)鍵工藝為灌漿。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，該方法實(shí)施簡便，且安全可靠，優(yōu)于傳統(tǒng)的“剛性封堵”法，在宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦庫安全運(yùn)行了近3年多的時(shí)間，值得借鑒。

尾礦庫；背水反壓堵漏法；滲漏；灌漿；柔性封堵

尾礦庫是用以貯存金屬、非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦的場所，主要由尾礦壩和排洪系統(tǒng)等構(gòu)筑物組成。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)尾礦庫病害事故中，有關(guān)排洪系統(tǒng)的事故占比達(dá)33.3%，尤其在我國有色金屬礦山中,因排洪系統(tǒng)失事引起的災(zāi)難幾乎占整個(gè)尾礦庫事故的50%[1]，因此尾礦庫的排洪系統(tǒng)對(duì)于尾礦壩的安全具有十分重要的意義。

許多礦山尾礦庫的排洪隧洞出現(xiàn)過漏水、漏砂的現(xiàn)象，如漂塘鎢礦大江選廠落木坑尾礦庫、宜春鉭鈮礦一號(hào)、二號(hào)尾礦庫。這類問題處理不好將影響尾礦庫的運(yùn)行,威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全,并帶來環(huán)保問題。實(shí)踐表明，排洪系統(tǒng)一旦出現(xiàn)滲漏處理起來極為麻煩，而且處理效果往往不佳。筆者在尾礦庫管理實(shí)踐中，采用背水反壓堵漏法處理宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦排洪隧洞滲漏問題，該方法施工簡單，處理效果好，值得推廣借鑒。

1　宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦庫排洪系統(tǒng)

宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦庫位于選礦廠北側(cè)下游，2002年建成投入使用。尾礦庫采用上游式尾礦堆壩，設(shè)計(jì)最終使用高程380.00 m，總壩高213.85 m，總庫容為4.434×107m3，終期尾礦庫等別為二等。尾礦庫總匯水面積為8.236 km2。

尾礦庫的排洪系統(tǒng)為:庫外排洪采用攔洪壩—分洪隧洞排洪系統(tǒng)；庫內(nèi)排洪采用排水斜槽—連接井—排洪隧洞—分洪隧洞。斜槽為雙格矩型、拱蓋板型式，底寬1.3 m、側(cè)墻高l.6 m,槽蓋板采用預(yù)制C25鋼筋混凝土拱蓋。排洪隧洞橫斷面為圓拱直墻型,凈斷面為B×H=3.0 m×3.0 m。在隧洞口24.2 m段為鋼筋混凝土襯砌，前面9.2 m采用60 cm厚的C40鋼筋砼進(jìn)行支護(hù)，后15 m采用50 cm厚的C30鋼筋砼進(jìn)行支護(hù)，其余484 m為裸體隧洞。

2　滲漏點(diǎn)調(diào)查分析

宜春鉭鈮礦二號(hào)尾礦庫2002年建成投入使用，不久即發(fā)現(xiàn)庫內(nèi)排洪隧洞進(jìn)口段出現(xiàn)滲漏，起初漏水，后來漏尾砂，而且漏砂量不小，并導(dǎo)致庫內(nèi)出現(xiàn)陷落坑，進(jìn)而造成下游河道的污染。如果尾砂繼續(xù)滲漏,則不僅威脅排洪隧洞結(jié)構(gòu)安全,甚至將會(huì)對(duì)尾礦庫的安全造成威脅。

相關(guān)單位通過對(duì)現(xiàn)場滲漏點(diǎn)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)滲漏主要集中于拱頂、墻面的二次施工澆注處。經(jīng)分析認(rèn)為，由于施工不到位，部分施工縫處混凝土不能完全密實(shí)填充，造成了蜂窩狀況，且二次施工澆筑處最為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致滲漏。

3　封堵工藝及其實(shí)施

常用的尾礦庫排洪隧洞滲漏封堵方法有：1)嵌壓法,即打木楔,嵌麻絲或土工布,然后用環(huán)氧樹脂+水泥封表面；2)堵塞法,即用水玻璃+水泥直接封堵；3)注漿法[2]。本項(xiàng)目中，經(jīng)滲漏點(diǎn)調(diào)查與分析，制定了處理方案——背水反壓堵漏法。該方法可以避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地基沉降等因素下發(fā)生開裂滲漏。根據(jù)現(xiàn)場的滲漏特點(diǎn)，采取堵防結(jié)合、綜合治理的堵漏方式,選擇適宜的材料、施工工藝，對(duì)癥下藥，以達(dá)到整體防水、防砂的目的。

3.1工藝特點(diǎn)

背水反壓堵漏法采用注漿法和嵌壓法兩種方法配套施工：先剔出原施工縫內(nèi)填充物和雜物，沖洗干凈；接著使用速凝水材料進(jìn)行嵌縫，并進(jìn)行埋管、抽管。每隔一定的距離埋設(shè)一個(gè)注漿嘴，然后進(jìn)行壓力灌漿，使?jié){液全面深入到鋼筋混凝土機(jī)構(gòu)內(nèi)部，膨脹速凝，并達(dá)到一定自然強(qiáng)度；最后用澆筑料將施工縫凹槽進(jìn)行填縫，壓實(shí)表面。

3.2材料性能

堵漏材料為水溶性高分子材料，具有良好的親水性能（水既是稀釋劑，又是固化劑），滲透性強(qiáng)，能滲入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)0.01 mm的毛細(xì)縫內(nèi)，凝固前和水一樣無孔不入，漿液遇水分散后，進(jìn)而凝膠固結(jié)?？稍诔睗窕蛴克闆r下壓漿，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，在海水中也能膠化，固結(jié)體為彈性體，可遇水膨脹，具有彈性止水和以水止水的雙重功能。

3.3施工步驟

背水反壓堵漏法的施工步驟為：鑿施工縫的工藝縫（即50 mm×60 mm的凹槽）→打毛施工縫口墻體棱角（目的是增強(qiáng)密封材料的結(jié)構(gòu)力）→清洗工藝縫→封縫→埋設(shè)注漿管與注漿通道→注漿材料小樣配比→壓力注漿→封注漿→封注漿嘴→速凝材料封面→水泥砂漿粉飾→檢查驗(yàn)收。

值得補(bǔ)充的是,注漿嘴主要布置在滲漏點(diǎn)處,縫口如果縱橫交錯(cuò),應(yīng)在交叉口設(shè)注漿嘴,距離要根據(jù)縫口大小、結(jié)構(gòu)形狀而定,同時(shí)做到錯(cuò)位布嘴。

3.4施工關(guān)鍵工藝

背水反壓堵漏法的關(guān)鍵工藝為灌漿。灌漿前應(yīng)確保灌漿質(zhì)量，灌漿機(jī)具、器具及注漿管道在注漿前應(yīng)進(jìn)行檢查，運(yùn)行正常方可使用。接通管道打開所有灌漿嘴上的閥門，用壓縮空氣將孔道及裂縫處吹干凈。根據(jù)裂縫區(qū)域大小，可采用單孔灌漿或群孔灌漿。在一條裂縫上灌漿時(shí)從露出端到另一端，待下一個(gè)排氣嘴出漿時(shí)立即關(guān)閉轉(zhuǎn)芯閥門，如此順序進(jìn)行。漿液的灌漿壓力通常采用0.3 MPa，壓力應(yīng)逐漸升高，防止驟然加壓，達(dá)到規(guī)定壓力后應(yīng)保持壓力穩(wěn)定，以滿足灌漿要求。灌漿停止的標(biāo)志為吸漿率〈0.1 L/min,當(dāng)吸漿率達(dá)到該要求后,再繼續(xù)壓注幾分鐘即可關(guān)掉進(jìn)漿嘴上的轉(zhuǎn)芯閥門，停止灌漿。待縫內(nèi)漿液達(dá)到初凝而不外流時(shí)，可拆下注漿嘴，再用環(huán)氧樹脂膠泥把灌漿嘴處抹平封口。灌漿結(jié)束后，應(yīng)檢查補(bǔ)強(qiáng)效果和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時(shí)補(bǔ)救，確保工程質(zhì)量。

3.5實(shí)施效果

該尾礦庫通過運(yùn)用背水反壓堵漏法進(jìn)行處理，至今已安全運(yùn)行了3年多的時(shí)間,沒有再出現(xiàn)過滲漏現(xiàn)象,與原來直接用普通混凝土注漿法進(jìn)行堵塞和支護(hù)相比，取得了良好的工程效果。堵漏前后效果見圖1。

圖1　封堵前后效果對(duì)比

4　結(jié)語

國內(nèi)大部分礦山的尾礦壩多采用尾砂水力沖填成壩，隨著筑壩高度的日益增高，其排洪系統(tǒng)的安全封堵成功與否直接影響尾礦庫和下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安危。用普通混凝土注漿法處理是所謂的“剛性封堵”法[3],雖然在開始運(yùn)行的短時(shí)間內(nèi)可以止漏，但對(duì)該礦的二號(hào)尾礦庫排洪系統(tǒng)中破碎裂隙來說,滲漏會(huì)繼續(xù)沿原生裂隙發(fā)展,并且呈擴(kuò)大的趨勢,在高水頭外壓作用下,封堵很難成功,一旦封堵不是很堅(jiān)固,這股壓力一定會(huì)自行找到突破口,破壞“剛性封堵”。而背水泛亞堵漏法可有效地用來處理高水頭外壓作用下斜槽蓋板漏水漏砂、圍巖與混凝土襯砌體之間滲漏和混凝土澆筑不密實(shí)產(chǎn)生的滲漏問題,在尾礦庫排洪系統(tǒng)以及地下硐室或巷道的類似問題均可參考應(yīng)用。

[1]《中國有色金屬尾礦庫概論》編委會(huì).中國有色金屬尾礦庫概論[M].北京：中國有色金屬工業(yè)總公司，1992.

[2]張海娟，等,尾礦庫排洪系統(tǒng)滲漏封堵措施研究[J].采礦技術(shù)，2009(4):74-76．

[3]沈樓燕.礦山尾礦庫排洪系統(tǒng)的“柔性封堵”[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2002(3):31-35．

Treatment of Back-water and Back-pressure Sealing Method for Leakage of Tailings Pond Flood Drainage Tunnel

LIU Jiangping
(Yichun Tantalum-niobium Mine,Yichun,Jiangxi 336003,China)

Back-water and back-pressure sealing method is applied to manage leakage of Yichun tantalum-niobium mine 2# tailings pond flood-drainage tunnel.This method adopts grouting and wedge pressure,water soluble high polymer material is adopted for sealing,and the key process is grouting.It has been proved that this method is simple and safe and better than the traditional rigid sealing method,the method has been used in Yichun tantalum-niobium mine 2#tailings pond for 3 years.

tailings pond;back-water and back-pressure sealing method;leakage;grouting;flexible sealing

TD745

B

1004-4345(2015)04-0009-02

2015-06-23

劉江萍（1969—），女，工程師，主要從事選礦及尾礦庫技術(shù)管理工作。