岩溶区排泥库泄（渗）漏应急处置探讨

肖尚惠，蒙万祖，覃贤兴，曹立国，朱正强

岩溶区排泥库泄（渗）漏应急处置探讨

肖尚惠1，蒙万祖1，覃贤兴1，曹立国2，朱正强2

（1.广西水文地质工程地质勘察院，广西柳州545006；2.信发集团，山东聊城252100）

岩溶区建库一般选址均应选在岩溶洼地或谷底内，而这些洼地或谷底往往岩溶发育，层间裂隙及构造发育，加之通过选矿厂洗矿后所形成泥、水混合物，其含水量较高，颗粒较细，为岩溶区排泥库的泄（渗）漏创造了良好的条件；因此，为保护环境排泥库一旦发生泄露如何应急处置刻不容缓。

岩溶区；排泥库；泄（渗）漏；处置

1 前言

广西氧化铝主要分布在广西百色、南宁、贵港等地，主要属于堆积型铝土矿，目前已经探明贮量约7.136亿t，分布于岩溶区，为了降低选矿产生泥浆排放运输成本，排泥库只有就近建在矿区附近且库溶不应小于2000×104m3，岩溶区选址建库是矿山开采运营的前提条件，也是矿山企业生存的根本。因此排泥库的选址水文地质调查主要工作有：岩溶发育区，构造发育情况，地下补径排条件，综合判断排泥库一旦发生泄（渗）漏终点出口的位置，并在其下游建设应急池。

传统的观点主要是岩溶塌陷引起漏。经笔者多次参加排泥库泄（渗）漏应急抢险，排泥库的泄（渗）漏有两种方式：①由于建库库岸（周边）围岩未得到彻底清理或施工工序不当，如环库路修建滞后，在环库路修建过程中需要爆破导致岩体滚落或爆破振动导致围岩滚落造成将已铺好的土工膜或土工布破损，因而引起库内的泥、水往地下渗漏、侵蚀、扩展与下伏岩溶通道造成水土流失，导致排泥库泄（渗）漏。若排泥库附近无主要岩溶管道时泄（渗）漏比较缓慢，在库内液面主要表现为肉眼观察库内液面无明显的下降量，称之为渗漏；②若破损处与岩溶管道密切相关，水土流失量过大，库内液面表现为有气泡或有塌陷漩涡并伴随哈哈响声，整个液面有明显的下降痕迹时，称之为泄漏。

对于库底覆盖层厚度一般小于10m时，下伏基岩岩溶、地质构造发育，地下水位埋深较浅，水位变幅较大，通常会导致岩溶塌陷，再将土工布或土工膜拉裂使库内泥、水入渗于地下产生泄（渗）漏。排泥库的泄漏在库内液面有明显的表现易发现、易处理，从发现泄漏到处置一般在一周内可完成。因此，笔者本次重点研究对象为排泥库渗漏。

2 工程实例

2.1 工程概况

某某排泥库建于一天然的岩溶洼地内，洼地最低处标高为837.50m，事发时库内堆载标高为890m（库内液面面积为22×104m2），拟闭库标高为940m（库内液面面积为37×104m2），总库容为2161×104m3。库内设有3个竖井与排水隧洞相连，在隧洞出口设有应急池（见图1）。库内主要出露石炭系中统大埔组（C2d）厚层状白云岩，下统大塘阶（C1d）中厚层状灰岩，属单斜构造，岩层产状210～245°∠20～66°（见图2），局部分布有次生的小褶皱，但无大的区域性断层及地下河通过，枯水期地下水位埋深大于20m，丰水期地下水位较浅，甚至到库底高度，年水位变幅大于20m。据详勘的218个钻孔资料，其中有60个遇到溶洞，遇动率为27.5%，主要有两组节理发育，其产状为35～45°∠22～37°、130～154°∠70～78°。属于岩溶强发育区。

2.2 排泥库渗漏量分析

图1 排泥库与应急池平面示意图

图2 排水隧道纵断面工程地质剖面示意图

5月20日排泥库发生渗漏（排水隧道出口处发现有泥水涌出）流入1号临时应急池，业主立即启动应急预案，对库区液面进行24h监测，每小时报库区液面下降数据，24h统计一次液面下降值，从20日～24日每天库内液面下降量均为4cm，与此同时，调配灌浆设备、水泥、水玻璃等抢险物资，施工单位近百人投入抢险工作，立即成立抢险专家组并进行各部门有序工作分配，在现场用小型蒸发器测量大气中水分蒸发量，经测量每天蒸发量为11mm，考虑到泥面至液面间的土工布存在渗水现象，专家组初步判断蒸发量及土工布的渗水量约占2cm，而现库堆高液面面积约22×104m2，液面下降量约为2cm，则：（22×104m2×0.02m）÷24h=183.33m3/h，临时应急池（1号）池底面积1400m2，每小时涌泥水位升高12.8cm，则应急池涌泥水量为：1400m2×0.128m/h=179.2m3/h，渗漏量与专家组判断基本相符。

2.3 排泥库渗漏疑似点分析

库区发生渗漏后，业主、施工单位、监理单位已对疑似漏点C区进行排查并治理，笔者5月22日参与抢险巡、排查，结合库区水文地质条件分析，认为地下水流向由西到东，地层属单斜构造，岩石层间产状210～245°∠20～66°，尤其是疑似漏点陡崖区（A区），岩壁陡峭，基岩裸露，未做喷锚。而疑似漏点滚石区（B区）在5月12日发生危岩滚落，危岩滚落后溅至土工布泥水痕印高7m，宽14m，尽管已对该区进行二次压膜处理并进行注浆，仍属于疑似漏点，作为本次重点排查、治理对象。综合上述，判断疑似渗漏点应在排水隧道以西（上游），疑似漏点C区位于排水隧道下游，疑似漏点C区即使渗漏泥水不可能进到排水隧道，因此取消对C区的排查治理。重点排查应放在疑似漏点滚石区（B区）和陡崖区（A区）（详见图1）。

2.4 对于库区渗漏疑似点排查与治理

2.4.1 疑似漏点滚石区（B区）排查

对于疑似漏点滚石区（B区）进行排查，采用直径为20mm的无缝钢管进行插钎，先按3m×3m的网格状插钎，岸坡坡度为60°，由岸边向库中心方向探查，经探查表明：库内澄清水至泥面深度约0.70m，探至离库岸20m时垂直钎探14m以下，排泥库内的泥已呈可塑状——软塑状（从管内取芯可判别），插钎困难，14m以上仍为流塑状。从水的阻力、泥的状态判断滚石不会对离库岸20m以外造成破损，因此确定疑似点分布范围为20×20m。

2.4.2 疑似漏点滚石区（B区）治理

通过对上述两个疑似渗漏点的排查，应急专家组认为滚石区泥面埋深为0.7m，虽然泥面埋深无异常，且在岸边固定布的一段，在另一端用船固定，在布上均匀分布沙袋让其慢慢沉淀至泥面，对于疑似渗漏区用土工布的方式进行铺盖处理，但土工布接缝处仍会有搭接不好存在渗漏情况，为稳妥起见，仍对该区进行插管灌浆，进行全面铺盖。灌浆前做了多组灌浆配方试验后，通过灌浆压力、水灰比及掺入水玻璃量试验，水下灌注影响半径可达2m，最后选择水灰比按0.8：1，水玻璃5%，在水下8s即可凝固。按网格状3×3m进行全面灌浆铺盖面积：20m×20m。单管灌浆量约20t水泥，灌浆结束后水泥用量为1280t，灌浆结束后第二天进行钎探检测，其凝固水泥铺盖厚度为0.5～0.8m。从5月22日排查至6月11日共20d，滚石区治理结束，从库内液面24h检测仍为4cm/d，与滚石区处理前液面下降量没有发生明显变化，随后转至陡崖区处理。

2.4.3 疑似漏点陡崖区（A区）排查

对于疑似漏点陡崖区（A区）仍按3m×3m网格状由陡崖向库中心进行排查，经排查表明：距岸边9.0m（18号点）位置，液面深度由0.7m变为1.20m，向东、西、北各3m处澄清水至泥面深度0.90m，再往外延伸3m时澄清水至泥面深度约0.70m。因此判断该点为渗漏的中心点，再以18号点位置为中心点用实心球和12磅的铁锤向四周0.5×0.5m网距进行探查，观察此处对实心球和12磅铁锤是否有吸着力，经探查表明无明显吸着力，由此说明该点不是大的泄漏点而是渗漏点。再用声纳探测18号点位置泥水的渗透速度为80cm/s，周围点为60cm/s左右，在往外点其小于10cm/s（详见图3）。

图3 疑似点陡崖区（A区）排查图

2.4.4 疑似漏点陡崖区（A区）治理

根据对陡崖区进行排查18号探点为渗漏漏斗的中心部位，6月12日开始以该点为中心插管注浆，仍按3×3m网格状，此次灌浆时18号点的灌浆量为100t，周边相邻点（10、11、 12、17、19、24、25、26）的灌浆量为80t。再往外扩（2、3、4、5、6、9、13、16、21、23、27、30、31、32、33、34）各点的注浆量为50t，18日通过对液面监测液面下降量减少1.2cm，专家组判断已达到治理效果。于19日对已灌浆的区域进行钎探，探明水泥覆盖厚度已达0.8～1.2m，根据20日水位监测结果24h液面下降为2cm，随之专家组赶赴隧道口，对隧道口应急池停止抽水，应急池液面仍上涨，保持不变，直至观测到6月28日液面不在上升，因此专家组宣布整个抢险工作结束，排泥库恢复正常运营。

3 结论

（1）本次排泥库渗漏量较小，库南面应急池已满足处置要求，未造成周边及下游环境污染问题，本次库泥水渗漏为土工布在陡崖区补块接缝处受力破损使泥水渗入岩石层间裂隙而产生的渗漏。

（2）对于岩溶区排泥库一旦发生泄（渗）漏，首先根据水文地质调查报告分析岩溶的分布区、地质构造、是否有岩溶管道存在及地下水位等，分析判断划分疑似泄（渗）漏点的区域。然后通过钎探、球探及声呐等方法查明泄（渗）漏点的具体位置，以避免盲目治理。

（3）对于今后岩溶区建排泥库水文地质调查工作十分重要，必须为建库设计提供依据并为今后排泥库泄（渗）漏应急抢险起到指导作用。

（4）水文地质报告必须阐述地下水的补径排条件，该库一旦泄（渗）漏，必须指明出水口的具体位置。并在出水口的具体位置修建相应配套的应急池。若应急池容量不能满足设计要求时，可建立高压泵站将泄（渗）漏的泥水返抽回库内。

（5）排泥库在建库过程中除按设计施工外还需对土层厚度小于3m者清至基岩，在开挖过程中发现溶洞（槽）进行处理，对于库底硬塑——坚硬状黏土厚度小于3m时，开挖过程中遇到溶洞（槽）应进行开挖并用毛石混凝土铺盖处理，对于库的侧壁在库底铺膜前需进行清理。并对侧壁的石牙、树根、石嘴进行凿平、清理后进行挂网喷浆，以免库底堆泥水后受力刺破土工布。

（6）岩溶区排泥库一定要做好应急抢险预案工作，并保证排泥库24h有专人巡库监测库内水位变化，一旦发现泄（渗）漏即刻启动应急预案，并每小时上报库内液面变化量。

［1］卢廷浩，肖尚惠.柳州中风化白云岩嵌岩灌注桩承载力探讨［J］.水文地质工程地质，1995，5.

［2］肖尚惠，卢廷浩.柳州白云岩岩体完整性及其承载力［J］.勘察科学技术，1997，4.

［3］TinghaoLu1andShanghuiXiao2.BEARINGCAPACITYPOTENTLALITIESEXPLOITATIONOFEND-ROCKPILE.THEFIFTHINTERNATIONALCONFERENCEONTALLBUILDINGS.December9-11，1998 HongKong.

［4］丘兆茂，肖尚惠，莫孙庆.处理基础沉降工程的新方法.广西地质，2000.

［5］李炳行，肖尚惠，莫孙庆.岩溶地区嵌岩桩桩端岩体临空面稳定性初步探讨.岩石力学与工程学报，2003，4.

［6］肖尚惠，李重学，黄海龙.深基坑土钉墙支护在设计与施工中常在的问题及对策.大众科技，2007，10.

TD771

A

2095-2066（2016）30-0098-02

2016-10-10

肖尚惠（1957-），男，汉族，安徽无为人，大专，主要从事水文地质、工程地质、环境地质等工作。