研究尾矿库排洪系统的封堵方法

2020-03-05毛辉候鹏博李嘉伟

工程建设与设计 2020年16期

毛辉，候鹏博，李嘉伟

（山西安运安环科技有限公司，山西运城044000）

1 引言

近年来，我国发生了很多尾矿库的安全环保事故，主要原因是尾矿库排洪系统封堵不当。因此，需要对尾矿库事故进行分析，同时针对尾矿库排洪系统的封堵位置选择，需要结合实际情况制订多种封堵方案进行比较。通常在对原排系统进行封堵的过程中，需要采用高水材料进行封堵，保证结构和尾矿堆积坝的渗透稳定性和安全性。

2 尾矿库排洪系统概况分析

矿山企业的重要生产设施是尾矿库。在尾矿库排洪系统正常运行的状态下，首先需要保证尾矿库的水质达标。当遇到特大暴雨时，应该制定及时的防护措施，做好尾矿库的防洪工作。所以尾矿库排洪系统的正常安全运行与企业生产效益有很大关系，同时还要重视尾矿库下游的环境保护和生命财产安全。要结合现场实际情况与施工合同，对项目施工重点、难点和周边环境等进行综合分析，并且制定完善的解决措施。在实施过程中，采取各项措施加以保障落实，保证项目施工顺利进行。

近年，我国提出了尾矿库总量控制目标，要求各省在本地区实施尾矿库总量控制，自2020 年起，尾矿库数量原则上只减不增。要求各地实行尾矿库基本信息公告制度，每年年初在地方政府和有关部门网站以及地方其他主流媒体的网站上公布上年度尾矿库的数量、名称和地址等信息，确保每个尾矿库公开透明，接受全社会监督。

尾矿库的排水系统包括内部排水系统和外部排水系统，主要由进水结构和排水结构组成。进水结构通常是排水井或防洪槽；排洪结构通常是排水隧道或排水管。其中，排水隧道可分为主要排水隧道和次要排水隧道，后者是与每一层排水井相连的系统。储罐外部的排涝系统通常在尾矿储罐中有较大的集水区，它是专门设计用于降低或实现浊度和改道的。

在尾矿库建成之后，大量的尾矿排入，沉积面不断升高。库水位的澄清距离缩短，降低外排水质，所以要及时提高库水位，就需要用拦挡体将水拦住。如框架式排洪井的拱挡板，窗口式排洪井的盖板，拦挡体的安装，不会影响水构筑物的防洪能力。

3 排洪系统封堵事故类型

3.1 排洪井筒顶部封堵

例如，1964 年，山西地区建立尾矿库。由于传统技术不能满足实际需求，对生态环境造成严重污染，尾矿库排洪系统主要是采用排洪井、排洪管的形式，目前已经停止使用。后期2#尾矿库也停止使用，在3#尾矿库开始建设前，企业矿方决定重启1#尾矿库，在此基础上，继续加高10m，对2#排洪系统进行完善，并且对1#排洪系统进行封堵，避免后期对工程造成影响。

3.2 尾矿堆积坝渗透管涌破坏

当封堵体位置不当，很容易出现尾矿堆积坝渗透管涌破坏。山西铅锌矿的鱼坛尾矿池于1960 年建成使用，富集规模为4 500t/d。最初的水坝是土坝，坝顶高程为80m。在大坝上游的第一级大坝中，使用砂子、砾石和石块进行过滤和堵塞。由于暴雨，洪水进入井中，密封头达到40m 虽然是安全，但在初始阶段，管涌冲洗大坝的坡度，大坝的顶部和斜坡都被破坏。

4 排洪系统封堵体位置的选择

尾矿库的排洪系统阻塞体主要位于上游面和下游面。确定封堵体的位置，必须依据工程地质和水文地质的条件以及排洪系统的结构，并且充分结合相邻结构要求以及尾矿池的运行要求。结合尾矿池的特征[1]，在排洪隧道中，通常使用壁中的渗透压力孔来降低隧道周围的渗透压力，以降低隧道衬里的厚度。封堵体前面的高压渗透区将对侧导流通道，甚至封堵体下游的主通道衬砌构成威胁[2]。

5 尾矿库综合治理实施方案

5.1 坝体安全加固

设计规范规定，尾矿库的防洪标准必须根据存储容量、大坝高度、使用寿命和可能的下游危害等因素来确定。进入封闭式存储管理阶段时，必须将其转换为三级仓库。按照规定，必须按照100～200 年一遇的防洪标准进行设计。

目前，主坝的安全系数在正常工作条件下为1.067，在洪水条件下为1.040，在特殊工作条件下为0.909。当前的安全系数不能满足尾矿库设计规范的规定。根据技术调查可知，初期坝脚压密程度差，坝体渗透线位于较高位置，后续的子坝未按照尾矿库设计规范要求堆置，坡度陡峭，初始坝脚也被破坏，存在很大的安全隐患。如果单一采取疏干方案，将会增大大坝主体的安全系数。因此，采用排水设施主动降低地下水水位或水压的防治水措施，只能是临时措施，不能把单一疏干降压方案作为主要的措施[3]。可以采用压坡方案，在初期坝前使用石块压坡，以这种方法来提高初期坝的稳定性。在块石压坡之前，一定要控制基础向与初期坝倾斜角度为30°，然后用填充块石。保持压坡的地面高度为6m，压坡宽度为8m。压坡所用碎石块的尺寸不得小于20cm，并且所选物料不得是风化的岩石。鉴于疏干降压措施不能作为永久措施，因此，可采用疏干和压坡方案作为闭库工程的治理方案。