上游式尾礦庫一種新的初期壩型式的滲流計算分析

高峰 李松

摘?要：上游式尾礦庫運行過程中，考慮到尾礦庫運行初期和后期滲透穩(wěn)定，初期壩壩型通常采用透水堆石壩。但在尾礦庫運行前期，往往由于反濾層施工質(zhì)量等原因，容易出現(xiàn)尾礦“跑渾”現(xiàn)象。本文提出一種新的初期壩型，既減少尾礦庫運行初期的“跑渾”問題，又能保證堆積壩滲透穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：初期壩;滲水量;滲透穩(wěn)定

上游式尾礦庫運行過程中，考慮到尾礦庫運行初期和后期滲透穩(wěn)定，初期壩壩型通常采用透水堆石壩。在尾礦庫運行中后期，采用尾礦堆壩后，初期壩起到排滲棱體作用。由于透水堆石壩孔隙大，為防止尾礦滲透至下游，在壩體內(nèi)需設(shè)置反濾層，但由于反濾層施工質(zhì)量等原因，初期容易出現(xiàn)尾礦“跑渾”現(xiàn)象。所謂跑渾現(xiàn)象，即除了庫內(nèi)水，尾礦也通過孔隙滲入下游，容易造成環(huán)境污染。

本文提出一種新的初期壩型，在常規(guī)堆石壩的上游側(cè)分區(qū)填筑一部分土石混合料（約1/4初期壩高），既減少尾礦庫運行初期的尾礦“跑渾”，又能保證堆積壩滲透穩(wěn)定。

1 滲流計算模型

為比較常規(guī)初期壩和新型初期壩兩種方案的滲流量和滲透穩(wěn)定性差異，本文建立的二維有限元模型進行計算分析。模型參考了類似堆筑工藝項目，新型初期壩方案示意圖見圖1所示。

2 滲流量對比分析

滲流量計算采用二維有限元的分析方法[1]，計算不同水位工況下對比兩個方案的滲流量差異。

不同運行水位運行工況下滲流量計算結(jié)果見上表所示。當(dāng)運行水位在土石混合料高度以下時，新方案滲透水量比常規(guī)方案的滲透水量小的多。由于土石混合料的滲透系數(shù)小，可以明顯改善尾礦庫運行初期的跑渾問題。當(dāng)水位超高土石混合料高度時，則兩種方案滲透水量差不多，新方案的滲透水量稍小。

3 滲透穩(wěn)定對比分析

初期壩堆滿后，采用尾礦上游式筑壩。初期壩在堆積壩體中起到排滲棱體的作用。對兩種方案的滲流穩(wěn)定性進行計算分析，對比兩個方案滲流穩(wěn)定性差異。

兩個方案的滲流穩(wěn)定性計算結(jié)果見圖2、圖3。從圖中看出，新方案計算浸潤線埋深比常規(guī)方案埋深要小，這對壩體滲透穩(wěn)定不利。但兩種方案計算浸潤線埋深均大于臨界浸潤線埋深，也大于現(xiàn)行規(guī)范中最小埋深要求。

參考上游式尾礦庫運行經(jīng)驗，尾礦庫運行過程中，初期壩反濾層孔隙將逐漸被尾礦顆粒淤堵，排滲性能逐漸削弱。此時無論采用哪種方案，在初期壩反濾層孔隙被尾礦於堵后，浸潤線都將有所提高。因此在尾礦庫運行期間，必須在尾礦壩上布置浸潤線監(jiān)測點，及時監(jiān)測浸潤線的變化。隨壩體升高適時設(shè)置排滲管[2]等排滲設(shè)施，當(dāng)實測浸潤線高于控制浸潤線時，可在壩坡或沉積灘上增設(shè)排滲管、輻射井等降滲設(shè)施。

4 結(jié)論

（1）通過兩種方案滲流量計算，新型初期壩方案能明顯能減少初期滲透水量，亦能明顯改善尾礦庫運行初期跑渾問題。

（2）采用尾礦堆壩后，對兩種方案進行滲流穩(wěn)定分析，雖然新方案堆積壩內(nèi)浸潤線埋深小于常規(guī)方案，但整體埋深仍能滿足規(guī)范中對滲流控制要求。

（3）在尾礦庫運行過程中，考慮初期壩反濾層會逐漸被尾礦於堵，滲透性降低。無論采用哪種初期壩方案，都在尾礦庫運行中后期都應(yīng)重點關(guān)注壩內(nèi)浸潤線埋深的變化。

參考文獻：

[1]楊玉婷，艾敏，許志發(fā)，趙懷剛，高亞偉.尾礦庫滲流場數(shù)值模擬研究方法綜述[J].中國水運，2018，18（11）：65-67.

[2]金永超.排滲管井在尾礦庫中的應(yīng)用[J].資源信息與工程，2019，34（3）：118-119.