一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法与流程

本发明属于尾矿库安全，具体涉及一种山谷型尾矿库排渗系统。

背景技术：

1、为保证尾矿库安全运行，可通过增设排渗设施来加速尾矿库的排水固结，从而提高尾矿库的稳定性。尤其对含泥量居多的细粒尾矿库，排渗设施的有效性是降低坝体浸润线埋深和提高坝体稳定性的关键。

2、排渗设施类型繁多，其适用性、施工难易程度、造价及排渗效果也各不相同。排渗设施应根据尾矿库放矿特性和实际情况进行选择。对于大多数尾矿库排渗设施来说，应尽可能采用预埋的方式，才能加速尾矿的固结，以提高堆积坝的稳定性，以减小施工难度。然而在实际工程中，并不能做到及时预埋，需要进行坝体及滩面的开挖，造成工程量大，后续填埋进行重复建设导致工程造价不经济。

3、为了有效降低尾矿库坝体浸润线、提高尾矿库的稳定性，中国专利zl201010269012.6发明了一种通透式尾矿库排渗结构，由水平排渗体、竖向排渗体和排水管三部分共同组成排水系统。利用竖向排渗体和水平排渗体集水或单独集水，并通过水平排渗体和排水管导水，将排渗体中的水排出坝体，该排渗结构采用能够进行清洗、疏通的排渗体和排水管。该排渗系统通透性好、空气阻力小，排渗效果好，后期维护管理方便、经济、耐用。但该通透式尾矿库排渗结构需要提前预埋，且工程量大、施工成本高，难以在库容大的山谷型尾矿库排渗系统中应用。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对山谷型尾矿库现有排渗设施难以及时预埋，工程量大、成本高等技术难题，而提供一种施工便捷、经济有效、适用性强、排渗效果好的山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法。

2、为实现本发明的上述目的，本发明一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法采用以下技术方案：

3、本发明一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，所述的排渗系统由排渗棱体、水平排渗结构、垂直排渗结构组合构成，待尾矿排放超初期坝坝高至堆积坝标高时，在尾矿库干滩面两侧靠近山脊线处设置排渗棱体，所述排渗棱体由靠近山体一侧向外依次设有的水泥毯、堆石体、土工布、碎石垫层、粗尾砂保护层、土工布、粗尾砂保护层及最外层的干砌块石保护层组合构成，所述的粗尾砂保护层是由粗尾砂铺设而成，在堆石体空隙处填充粗尾砂；所述的水平排渗结构由集水管和排水管连接构成，集水管沿现状干滩面成排铺设，排水管预埋在排渗棱体内，排水管与集水管搭接；所述的垂直排渗结构布置在后期排放干滩面上，并贯通尾砂层与集水管衔接；并由以下技术方案实施：

4、s1：清基、滩面硬化处理

5、第一步：对尾矿库干滩面两侧进行清基，清理上面的杂草、树木及滩面上的碎石、渣土；

6、第二步：采用挖机对干滩面两侧作碾压处理后开始铺设水泥毯，随即洒水处理硬化水泥毯，待水泥毯硬化成型后进行下一步的施工；

7、s2：预埋管道

8、第一步：对集水管进行预处理，集水管采用拼接方式，外表面开滤水孔，开孔后再外包土工布，采用铁丝包扎；

9、第二步：排水管预埋在排渗棱体内，排水管与集水管搭接；排水管长度采用拼接方式；

10、s3：排渗棱体的布设

11、采用堆石体包裹排水管，空隙处填充粗尾砂，再外覆土工布；接着铺设180～230mm厚的碎石垫层、180～230mm厚粗尾砂保护层、土工布、180～230mm厚粗尾砂保护层、360～450mm厚干砌块石保护层；

12、s4：垂直排渗结构的布设

13、垂直排渗结构的施工可分步进行，待尾矿库排放尾矿后期，干滩面稳定后，根据排水情况在干滩面进行垂直排渗结构的布设。

14、研究表明，所述的排渗棱体设置在堆积坝坝高为1/2～3/4最终坝高的尾矿库干滩面两侧处为佳，排渗棱体的长度为尾矿库干滩长度的1/3～2/3较好。

15、进一步地，所述水泥毯的厚度不小于10mm。

16、进一步地，所述排水管的规格φ为150～250mm较好，集水管的规格φ为100～200mm较佳，土工布选择300～500g/m2双层加筋土工布为佳。

17、进一步地，所述堆石体中石块的粒径规格为50mm～200m，所述粗尾砂保护层及中堆石体空隙处填充的粗尾砂平均粒径在0.1mm以上，碎石垫层粒径规格为5～20mm，干砌块石保护层中块石粒径规格为100～300mm。

18、进一步地，所述排水管向坝前呈0.9％～1.2％的坡度，集水管向库内上偏呈2.7％～3.5％的坡度，集水管的长度要大于1/3的坝宽，布置间距为4～8m。

19、进一步地，所述排渗棱体的内坡比按山脊线，外坡比不小于1：1.0，顶宽不小于1.0m。

20、进一步地，所述垂直排渗结构应待尾矿排放至滩面高度超排渗棱体8～12m后再进行施工为佳。

21、进一步地，所述的垂直排渗结构应采用轻便易安装的设施，如采用袋装砂井或排渗插板等结构，平面布置间距4～10m，长度应达到与集水管进行衔接的深度。

22、本发明一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法采用以上技术方案后，具有下列积极效果：

23、(1)本发明方法充分利用山谷型尾矿库地形优势与排渗技术相结合，充分发挥“引水”和“排水”的原理，可根据山谷型尾矿库库内尾矿水的情况即排即用，能够有效解决尾矿粒度细、尾矿库排渗效果差的技术难题，保障了尾矿库的运行安全。

24、(2)本发明方法利用尾矿库干滩面布置排渗棱体，避免了山体开挖，工程量小，施工便利。可根据尾矿库干滩面情况进行实施，操作性强，实用性强，且不占地，不耗费资源，工程造价低。

25、(3)本发明方法通过排渗棱体与水平、垂直排渗结构相结合，具有时效性和便捷性，可根据尾矿库库容增加情况、尾矿库滞水情况布置垂直排渗结构的数量，能够及时有效的将库内尾矿水排出。

26、(4)本发明方法不仅仅能够将库内尾矿水排出，还能将山体汇水及时排出，确保库内不留水。

27、(5)本发明方法能够一定程度降低尾矿库的浸润线，从而减小尾矿库排洪系统的负担，提高尾矿库的运行安全。

28、(6)本发明方法中的排渗棱体较传统排渗方法相比，能够因地制宜，与山谷型尾矿库适配度高，施工简单，取材便捷，可操作性强。

29、(7)本发明方法设计的排渗棱体，施工工艺简单，取材便捷，利用反滤结构同时能够减小尾矿渗滤液对库两岸植被的破坏。

技术特征：

1.一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述的排渗系统由排渗棱体(4)、水平排渗结构、垂直排渗结构(13)组合构成，待尾矿排放超初期坝(1)坝高至堆积坝(2)标高时，在尾矿库干滩面两侧靠近山脊线设置排渗棱体(4)，所述排渗棱体(4)由靠近山体(3)一侧向外依次设有的水泥毯(5)、堆石体(9)、土工布(8)、碎石垫层(11)、粗尾砂保护层、土工布(8)、粗尾砂保护层及最外层的干砌块石保护层(12)组合构成，所述的粗尾砂保护层是由粗尾砂(10)铺设而成，在堆石体(9)空隙处填充粗尾砂(10)；所述的水平排渗结构由集水管(7)和排水管(6)连接构成，集水管(7)沿现状干滩面成排铺设，排水管(6)预埋在排渗棱体(4)内，排水管(6)与集水管(7)搭接；所述的垂直排渗结构(13)布置在后期排放的尾矿库干滩面上，并贯通尾砂层与集水管(7)衔接；并由以下技术方案实施：

2.如权利要求1所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述的排渗棱体(4)设置在堆积坝(2)坝高为1/2～3/4最终坝高的尾矿库干滩面两侧处，排渗棱体(4)的长度为尾矿库干滩长度的1/3～2/3。

3.如权利要求1所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述水泥毯(5)的厚度不小于10mm。

4.如权利要求1、2或3所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述排水管(6)的规格φ为150～250mm，集水管(7)的规格φ为100～200mm，土工布(8)为300～500g/m2双层加筋土工布。

5.如权利要求1、2或3所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述堆石体(9)中石块的粒径规格为50mm～200m，所述粗尾砂保护层及中堆石体(9)空隙处填充的粗尾砂(10)平均粒径在0.1mm以上，碎石垫层(11)粒径规格为5～20mm，干砌块石保护层(12)中块石粒径规格为100～300mm。

6.如权利要求1、2或3所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述排水管(6)向坝前呈0.9％～1.2％的坡度，集水管(7)向库内上偏呈2.7％～3.5％的坡度，集水管(7)的长度要大于1/3的坝宽，布置间距为4～8m。

7.如权利要6所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述排渗棱体(4)的内坡比按山脊线，外坡比不小于1：1.0，顶宽不小于1.0m。

8.如权利要7所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述垂直排渗结构(13)应待尾矿排放至滩面高度超排渗棱体(4)8～12m后再进行施工。

9.如权利要求8所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述的垂直排渗结构(13)采用袋装砂井或排渗插板，平面布置间距4～10m，长度应达到与集水管(7)进行衔接的深度。

10.如权利要求4所述的一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，其特征在于：所述堆石体(9)中石块的粒径规格为50mm～200m，所述粗尾砂保护层及中堆石体(9)空隙处填充的粗尾砂(10)平均粒径在0.1mm以上，碎石垫层(11)粒径规格为5～20mm，干砌块石保护层(12)中块石粒径规格为100～300mm；所述排水管(6)向坝前呈0.9％～1.2％的坡度，集水管(7)向库内上偏呈2.7％～3.5％的坡度，集水管(7)的长度要大于1/3的坝宽，布置间距为4～8m；所述排渗棱体(4)的内坡比按山脊线，外坡比不小于1：1.0，顶宽不小于1.0m；所述垂直排渗结构(13)应待尾矿排放至滩面高度超排渗棱体(4)8～12m后再进行施工；所述的垂直排渗结构(13)采用袋装砂井或排渗插板，平面布置间距4～10m，长度应达到与集水管(7)进行衔接的深度。

技术总结本发明公开了一种山谷型尾矿库组合排渗系统构建新方法，排渗系统由排渗棱体、水平排渗结构、垂直排渗结构(13)组合构成，排渗棱体(4)由靠近山体一侧向外依次设有水泥毯(5)、堆石体(9)、土工布(8)、碎石垫层(11)、粗尾砂保护层、土工布(8)、粗尾砂保护层及最外层的干砌块石保护层(12)组合构成，水平排渗结构由集水管(7)和排水管(6)连接构成，集水管(7)沿现状干滩面成排铺设，排水管(6)与集水管(7)搭接；垂直排渗结构(13)布置在后期排放干滩面上，并贯通尾砂层与集水管(7)衔接。本发明具有施工便捷、经济有效、适用性强、排渗效果好，且不占地、不耗费资源的特点，有效解决了山谷型尾矿库汇水难以及时排出的难题。技术研发人员：倪智伟,秦柯,侯宜峰,朱君星,寿震宇,吴小刚,唐恺,高结旺受保护的技术使用者：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2