毛輝,候鵬博,李嘉偉
(山西安運(yùn)安環(huán)科技有限公司,山西 運(yùn)城044000)
近年來,我國發(fā)生了很多尾礦庫的安全環(huán)保事故,主要原因是尾礦庫排洪系統(tǒng)封堵不當(dāng)。因此,需要對尾礦庫事故進(jìn)行分析,同時(shí)針對尾礦庫排洪系統(tǒng)的封堵位置選擇,需要結(jié)合實(shí)際情況制訂多種封堵方案進(jìn)行比較。通常在對原排系統(tǒng)進(jìn)行封堵的過程中,需要采用高水材料進(jìn)行封堵,保證結(jié)構(gòu)和尾礦堆積壩的滲透穩(wěn)定性和安全性。
礦山企業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)施是尾礦庫。在尾礦庫排洪系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下,首先需要保證尾礦庫的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。當(dāng)遇到特大暴雨時(shí),應(yīng)該制定及時(shí)的防護(hù)措施,做好尾礦庫的防洪工作。所以尾礦庫排洪系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行與企業(yè)生產(chǎn)效益有很大關(guān)系,同時(shí)還要重視尾礦庫下游的環(huán)境保護(hù)和生命財(cái)產(chǎn)安全。要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況與施工合同,對項(xiàng)目施工重點(diǎn)、難點(diǎn)和周邊環(huán)境等進(jìn)行綜合分析,并且制定完善的解決措施。在實(shí)施過程中,采取各項(xiàng)措施加以保障落實(shí),保證項(xiàng)目施工順利進(jìn)行。
近年,我國提出了尾礦庫總量控制目標(biāo),要求各省在本地區(qū)實(shí)施尾礦庫總量控制,自2020 年起,尾礦庫數(shù)量原則上只減不增。要求各地實(shí)行尾礦庫基本信息公告制度,每年年初在地方政府和有關(guān)部門網(wǎng)站以及地方其他主流媒體的網(wǎng)站上公布上年度尾礦庫的數(shù)量、名稱和地址等信息,確保每個(gè)尾礦庫公開透明,接受全社會(huì)監(jiān)督。
尾礦庫的排水系統(tǒng)包括內(nèi)部排水系統(tǒng)和外部排水系統(tǒng),主要由進(jìn)水結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu)組成。進(jìn)水結(jié)構(gòu)通常是排水井或防洪槽;排洪結(jié)構(gòu)通常是排水隧道或排水管。其中,排水隧道可分為主要排水隧道和次要排水隧道,后者是與每一層排水井相連的系統(tǒng)。儲(chǔ)罐外部的排澇系統(tǒng)通常在尾礦儲(chǔ)罐中有較大的集水區(qū),它是專門設(shè)計(jì)用于降低或?qū)崿F(xiàn)濁度和改道的。
在尾礦庫建成之后,大量的尾礦排入,沉積面不斷升高。庫水位的澄清距離縮短,降低外排水質(zhì),所以要及時(shí)提高庫水位,就需要用攔擋體將水?dāng)r住。如框架式排洪井的拱擋板,窗口式排洪井的蓋板,攔擋體的安裝,不會(huì)影響水構(gòu)筑物的防洪能力。
例如,1964 年,山西地區(qū)建立尾礦庫。由于傳統(tǒng)技術(shù)不能滿足實(shí)際需求,對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,尾礦庫排洪系統(tǒng)主要是采用排洪井、排洪管的形式,目前已經(jīng)停止使用。后期2#尾礦庫也停止使用,在3#尾礦庫開始建設(shè)前,企業(yè)礦方?jīng)Q定重啟1#尾礦庫,在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)加高10m,對2#排洪系統(tǒng)進(jìn)行完善,并且對1#排洪系統(tǒng)進(jìn)行封堵,避免后期對工程造成影響。
當(dāng)封堵體位置不當(dāng),很容易出現(xiàn)尾礦堆積壩滲透管涌破壞。山西鉛鋅礦的魚壇尾礦池于1960 年建成使用,富集規(guī)模為4 500t/d。最初的水壩是土壩,壩頂高程為80m。在大壩上游的第一級(jí)大壩中,使用砂子、礫石和石塊進(jìn)行過濾和堵塞。由于暴雨,洪水進(jìn)入井中,密封頭達(dá)到40m 雖然是安全,但在初始階段,管涌沖洗大壩的坡度,大壩的頂部和斜坡都被破壞。
尾礦庫的排洪系統(tǒng)阻塞體主要位于上游面和下游面。確定封堵體的位置,必須依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的條件以及排洪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并且充分結(jié)合相鄰結(jié)構(gòu)要求以及尾礦池的運(yùn)行要求。結(jié)合尾礦池的特征[1],在排洪隧道中,通常使用壁中的滲透壓力孔來降低隧道周圍的滲透壓力,以降低隧道襯里的厚度。封堵體前面的高壓滲透區(qū)將對側(cè)導(dǎo)流通道,甚至封堵體下游的主通道襯砌構(gòu)成威脅[2]。
設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,尾礦庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)必須根據(jù)存儲(chǔ)容量、大壩高度、使用壽命和可能的下游危害等因素來確定。進(jìn)入封閉式存儲(chǔ)管理階段時(shí),必須將其轉(zhuǎn)換為三級(jí)倉庫。按照規(guī)定,必須按照100~200 年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
目前,主壩的安全系數(shù)在正常工作條件下為1.067,在洪水條件下為1.040,在特殊工作條件下為0.909。當(dāng)前的安全系數(shù)不能滿足尾礦庫設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。根據(jù)技術(shù)調(diào)查可知,初期壩腳壓密程度差,壩體滲透線位于較高位置,后續(xù)的子壩未按照尾礦庫設(shè)計(jì)規(guī)范要求堆置,坡度陡峭,初始?jí)文_也被破壞,存在很大的安全隱患。如果單一采取疏干方案,將會(huì)增大大壩主體的安全系數(shù)。因此,采用排水設(shè)施主動(dòng)降低地下水水位或水壓的防治水措施,只能是臨時(shí)措施,不能把單一疏干降壓方案作為主要的措施[3]??梢圆捎脡浩路桨?,在初期壩前使用石塊壓坡,以這種方法來提高初期壩的穩(wěn)定性。在塊石壓坡之前,一定要控制基礎(chǔ)向與初期壩傾斜角度為30°,然后用填充塊石。保持壓坡的地面高度為6m,壓坡寬度為8m。壓坡所用碎石塊的尺寸不得小于20cm,并且所選物料不得是風(fēng)化的巖石。鑒于疏干降壓措施不能作為永久措施,因此,可采用疏干和壓坡方案作為閉庫工程的治理方案。
由于和尾礦壩壩肩相連接的斜坡植被稀疏,并且大部分都是裸露的大理巖,蓄水能力較差。洪水來臨時(shí),容易形成洪流沖刷壩肩,造成尾礦壩的土壤大量流失,進(jìn)而影響尾礦庫的安全性和穩(wěn)定性。
因此,需要在1#和3#壩壩肩與山體連接處設(shè)置截洪溝,由于2#壩體已在壩面設(shè)置干砌塊石,并且還在山體相接處設(shè)置截洪溝,可不再設(shè)置截洪溝。
截洪溝主要布置在1#壩兩壩肩(編號(hào)為:1#和2#截洪溝)和3#壩壩肩的東南端(編號(hào)為:3#截洪溝)。截洪溝的截面為800mm×600mm。1#截洪溝長162.7m,3#截洪溝長111.82m。截洪溝采用漿砌塊石結(jié)構(gòu),材料不能采用風(fēng)化巖石,并用M7.5的砂漿抹面。
綜上所述,尾礦庫排洪系統(tǒng)封堵應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,綜合分析封堵位置的合理性;梁板式在井座頂封堵較為適宜;抗剪型封堵體宜在排洪井井徑較大或在排洪支洞(管)內(nèi)施工較適宜時(shí)采用;尾礦庫加高擴(kuò)容對原排洪系統(tǒng)封堵時(shí),因結(jié)構(gòu)安全和尾礦堆積壩滲透穩(wěn)定安全要求封堵體較長時(shí)宜采用高水材料封堵等。