一种排洪隧洞改造技术在某尾矿库加高扩容工程中的应用

2021-12-17徐微

现代矿业 2021年11期

徐微

（长沙有色冶金设计研究院有限公司）

某尾矿库位于十堰市竹山县，属山谷型尾矿库，采用上游法堆坝，原设计尾矿堆积标高为1 005 m，其中尾矿最大堆高为71 m，总坝高为89 m，总库容为230余万m3，为三等库，于1992年建成投入使用。目前，该尾矿库运行已接近原设计最终堆积标高，为保证选厂正常生产，适应公司的长远发展，切实保护环境，需对该尾矿库进行加高扩容。

加高扩容拟在原设计尾矿堆积标高1 005 m的基础上继续采用上游法加高10 m，平均堆积边坡坡比为1∶4，最终至1 015 m标高。加高扩容后总库容为300余万m3，总坝高为99 m，仍为三等库［1-2］。

1 排洪系统改造缘由

尾矿库排洪系统采用排水井—排水隧洞型式，目前使用库内4号排水井排洪。1#～3#排水井已封堵，分别于支洞与主洞连接处往里约2 m处采用毛石混凝土封堵，封堵长度为1.8 m。

经计算，1#～3#排水井原封堵结构不能满足尾矿库加高后的稳定及安全要求，因此，需对排洪系统进行升级改造，以满足加高扩容后排洪系统稳定安全要求。

2 各支隧洞封堵加固验算

根据《水工隧洞设计规范》［3］（SL 279—2016）9.8.9节，封堵体的抗滑稳定计算如下。式中，K、S等字母含义见《水工隧洞设计规范》。根据工程具体情况，取底面λ=1，侧面λ=0.8。

根据公式，对各支隧洞封堵体进行计算，计算结果见表1。

3 排洪系统改建方案优化

根据计算，尾矿库加高后，1#～3#支隧洞最小封堵长度分别为7.13，11.35及10.91 m，现排水井原封堵结构不能满足尾矿库加高扩容后稳定要求，且封堵体至主隧洞距离仅2 m，支洞内加固封堵距离也不够。因此需要新建符合规范的排洪系统，或对现有排洪系统进行升级改造。

新建排洪系统方案具有设计约束条件少、可靠性高等优势，但是由于该方案存在施工周期长、投资过大等劣势，本次加高扩容工程不推荐该方案。因现有排洪系统原封堵体已到主洞与支洞连接处，支洞内不具备封堵加固条件，对现有排洪系统进行升级改造只能在主隧洞内进行封堵加固。为保证尾矿库防洪安全，1#～3#排水井封堵加固前需对主隧洞改道，有2种隧洞改道方案如下。

（1）方案一。以主支洞连接处前后约15 m位置作为进出口新增并联隧洞，新增1#支隧洞长36 m，2#支隧洞长36 m，3#支隧洞长36 m，共计108 m，1#～3#支隧洞断面尺寸为2.0 m×2.3 m（b×h）。然后对各支洞封堵进行加固，1#～3#支洞加固长度均为30 m（从连接处向前后各10 m）。

（2）方案二。新建1条进口位于3#支隧洞支洞上游，出口位于1#井下游的并联隧洞，长340 m，断面尺寸为2.0 m×2.3 m（b×h）。各支洞封堵加固同方案一。主隧洞改道方案如图1所示。