井、管組合排滲施工技術(shù)在銀山銅礦尾礦庫的應(yīng)用

龍 騰，汪才華

（江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 德興 334200）

尾礦庫是用來儲(chǔ)存金屬、非金屬礦山礦石經(jīng)選別后排出的尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所，其作為露天礦山生產(chǎn)必不可少的人造構(gòu)筑物，它的安全與穩(wěn)定對(duì)礦山企業(yè)的正常生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用[1，2]。尾礦庫是由多部分構(gòu)成的，是一個(gè)復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，影響尾礦庫安全事故因素很多，包括浸潤線超高、洪水漫壩、排水井坍塌等[3，4]。其中浸潤線超高會(huì)導(dǎo)致壩面沼澤化，弱化壩體強(qiáng)度進(jìn)一步導(dǎo)致壩體失穩(wěn)從而發(fā)生潰壩事故[5]。尾礦庫井、管組合排滲工程是降低浸潤線，保護(hù)壩體安全的一項(xiàng)非常有效的措施[6]，因此如何經(jīng)濟(jì)有效的進(jìn)行井、管組合排滲工程的施工至關(guān)重要。本文結(jié)合銀山銅礦尾礦庫壩體治理工程，介紹了井、管組合排滲施工技術(shù)，以供借鑒參考。

1 工程概況與施工設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司銀山鉛鋅礦尾礦庫位于德興市以東、選礦廠西北面100.0m處的狹長山谷中，屬山谷型尾礦庫。庫區(qū)地形標(biāo)高在+50.0m～+185.0m，相對(duì)高差約135.0m。庫區(qū)屬中、低山丘陵地貌，山體坡度一般為10°～40°。該尾礦庫先后進(jìn)行了三次加高擴(kuò)容設(shè)計(jì)，擴(kuò)容設(shè)計(jì)后壩頂最終標(biāo)高+130.0m，壩高77.0m。總庫容近2225.4萬m3，按提高一等設(shè)防，為二等尾礦庫。

該尾礦庫已建庫57年，運(yùn)行時(shí)間長，且由于尾礦庫壩體不斷增高，部分排滲功效下降導(dǎo)致壩體浸潤線埋深較淺，壩體安全受到威脅，為了保證尾礦庫安全運(yùn)行，我公司對(duì)尾礦庫進(jìn)行系統(tǒng)隱患排查，經(jīng)過對(duì)尾礦壩主壩2016年至2018年的浸潤線觀測記錄對(duì)比、分析，主壩南側(cè)壩段+82m及+78m平臺(tái)西側(cè)局部浸潤線埋深較淺（主壩南側(cè)壩段+82m平臺(tái)浸潤線埋深僅1m左右、主壩+78m平臺(tái)浸潤線埋深在0m～0.5m），存在安全隱患。為降低浸潤線，我公司決定在+82m平臺(tái)施工水平自流排滲井進(jìn)行壩體加固。

1.2 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場情況，本次設(shè)計(jì)采用水平自流排滲井進(jìn)行該平臺(tái)排滲。按照設(shè)計(jì)，輻射井豎井頂標(biāo)高+82.0m、井底標(biāo)高+75.0m，豎井+77.0m標(biāo)高按20°梅花形布設(shè)10根水平排滲管（水平排滲管長60m，靠近+78m平臺(tái)一根為45m），豎井井底布設(shè)0.8m厚C20鋼筋砼底板；豎井井內(nèi)+76.0m設(shè)置L=90m、2×D133×S5排水鋼管按底坡1.5%通至下游+75.0m平臺(tái)排水溝。如圖1。

2 井、管組合排滲施工

2.1 沉井技術(shù)

在浸潤線以上，沉井法采用人工掏挖為主，在浸潤線以下，則采用不排水沉井法施工，以“沖吸法”為主。沉井技術(shù)施工工藝流程如圖2所示，沉井使用設(shè)備如表1所示。

表1 沉井技術(shù)所用設(shè)備

沉井技術(shù)包括泥土開挖、井筒刃腳制安、鋼筋籠綁扎、立模、混凝土澆注等工序。沉井主要是靠井體克服井體外壁與尾灰磨擦力和筒底刃腳下土體的正面阻力并在井體自重牽引下實(shí)現(xiàn)。在浸潤線以上采用人工掏法沉井，在浸潤線以下，也可采用人工掏法，但當(dāng)井內(nèi)涌水量大于10m3/h時(shí)，改為“水力沖吸法”沉井，即采用NL100-28水力挖井機(jī)施工。在施工中為防止井筒傾斜，可采用先向上游方向預(yù)傾斜1°～3°和在井筒內(nèi)下游多挖砂土這二種措施進(jìn)行糾偏處理。當(dāng)井體沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，進(jìn)行封底。封底前，井內(nèi)水位不低于井外的地下水位。潛水員潛入井內(nèi)水下，使用高壓水槍將井底面整理成鍋形，并將井底浮泥清除干凈。

圖1 排滲工程平面示意圖

圖2 沉井施工工藝流程圖

封底時(shí)在水下澆筑混凝土進(jìn)行封底，封底混凝土在沉井全部底面積上連續(xù)均勻澆注，不留施工縫。澆注時(shí)導(dǎo)管插入混凝土深度不小于1.50m，導(dǎo)管直徑以25cm～30cm為宜，且采用二次澆注方法，第一次澆注厚度1.0m，達(dá)到設(shè)計(jì)施工強(qiáng)度后，抽干井內(nèi)地下水，制作和安裝封底鋼筋籠，澆筑混凝土至設(shè)計(jì)高程，蓄水養(yǎng)護(hù)，并檢查封底質(zhì)量。

2.2 水平頂進(jìn)技術(shù)

表2 水平頂進(jìn)技術(shù)采用設(shè)備

該技術(shù)主要是把設(shè)計(jì)長度的導(dǎo)水管從設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置上頂進(jìn)到要求的壩體空間位置中。主要包括“TBYH跟管鉆進(jìn)法”施工成孔，采用“PHDY法”安裝鋪設(shè)；導(dǎo)水管則采用跟管鉆進(jìn)、導(dǎo)航儀定向、回拉鋪管等全新工藝技術(shù)方法。該技術(shù)工藝流程如圖3所示，所用設(shè)備如表2所示。

2.2.1 輻射孔鉆進(jìn)

圖3 水平頂進(jìn)施工工藝流程

輻射孔主要在庫內(nèi)鉆進(jìn)和鋪設(shè)，繼續(xù)采用全程跟管鉆進(jìn)方法施工。首先用比頂進(jìn)的套管大一徑級(jí)的合金鉆頭鉆穿井壁，然后用帶有堵砂逆止閥鉆頭的鉆具鉆進(jìn)。實(shí)踐證明：頂進(jìn)套管時(shí)阻力的大小，取決于沖洗液是否通暢和鉆頭的擴(kuò)展效果，在上述兩方面均正常的情況下，在尾灰中頂管所需要的頂力和進(jìn)入孔內(nèi)的管長成正比，頂進(jìn)φ75mm套管時(shí)一般為6-10KN/10m。

2.2.2 排滲輻射濾水管安裝

要使排滲濾水管順利地下入孔內(nèi)而過濾布又不損壞，則在下排滲濾水管前，必須將套管內(nèi)灰砂清除干凈。清砂前必須在套管前端堵砂源，堵砂鉆頭在跟管鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)長度后，應(yīng)緩慢試一下效果；然后大泵量沖洗套管內(nèi)余砂后，方可安裝排滲濾水管。

2.2.3 二次灌漿處理施工

在排摻管非濾水管段與壩體間的間隙，采用二次灌漿處理。二次灌漿采用自下而上分段灌漿法。灌漿開始由稀漿逐漸加濃，水灰比從5:1至1:1。初壓0.2Mpa，終壓0.5Mpa。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，在終壓0.5Mpa壓力下，每段灌漿量1l/min，穩(wěn)定30min即可結(jié)束。如因串孔冒漿等原因中斷灌漿或流量過大壓力達(dá)不到要求間歇灌漿時(shí)，應(yīng)在漿液初凝后重新掃孔二次復(fù)注，達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為止。

3 施工效果

根據(jù)施工井、管組合排滲工程后現(xiàn)場情況，主壩南側(cè)壩段+82m平臺(tái)沼澤化現(xiàn)象消失，根據(jù)施工后測得的浸潤線埋深數(shù)據(jù)，浸潤線埋深由施工前埋深1m變?yōu)槁裆?m，排滲管口出水量統(tǒng)計(jì)如下表3所示。單孔每日平均出水量呈減小趨勢，說明井、管組合排滲很好的將水排出l庫外。

表3 單個(gè)水平孔平均出水量

4 結(jié)語

井、管組合自流排滲是目前國內(nèi)用于降低壩體浸潤線及尾礦壩體整治較先進(jìn)的工程設(shè)施，有著較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。本次施工結(jié)束后，水平排滲孔出水正常，壩體內(nèi)浸潤線也隨之降低，效果顯著。通過本次施工，發(fā)現(xiàn)尚存在有待改進(jìn)的地方，如接口的嚴(yán)密封閉問題，如果接口封閉得好，可以提高井組排滲質(zhì)量，而且可減輕甚至杜絕水平鉆孔退管時(shí)的涌砂。因此今后需加強(qiáng)此方面的技術(shù)改良，有助于施工水平和工作效率的進(jìn)一步提高，會(huì)給尾礦壩整治帶來更大的效益。