尾矿库排渗工程优化设计及治理效果分析

摘要：当前阶段，减少尾矿库安全出现问题的概率，最佳的途径便是通过尾矿库排渗设施降低尾矿坝体中的浸润线，而做好尾矿库排渗工程的优化设计工作是很有必要的。在本篇文章中，主要结合工程案例详细阐述了尾矿库排渗工程优化设计情况，有效探究了相应的治理效果。

关键词：尾矿库;排渗工程;优化设计;治理效果

中图分类号：TD926.4   文献标识码：A    文章编号：1671-2064（2019）17-0000-00

0 引言

我国属于矿产资源较多的国家，采出的矿石在完成选矿作业之后，排放出来的废水、废渣（尾矿）一般是以水力输送的方式排入尾矿库中堆存，大量的废水（尾矿与水的比例：1：4～1：10）随着尾矿浆的排放，源源不断地在尾矿库干滩面上流淌，致使尾矿库堆积坝及初期坝内浸润线位置较高。从实际情况来看，尾矿库虽然存在的价值较高，可是受尾矿库浸润线较高等因素的影响，面临安全风险的问题也是比较大的，所以，尾矿坝必须设置排渗设施工程，并做好优化设计，将治理效果有效的体现在有效地降低坝体浸润线上，是确保坝体安全性的最佳方式。

1 工程概述

某铅锌矿尾矿库排渗工程优化设计过程中，最基本的堆积标高在320m以上，在拓展库容量的基础上来看，尾矿库中坝的高度达到了50m以上，整项库容量比较多，属于三等尾矿库类型。通过相关分析得出，组成结构表现为钢筋混凝土框架和排水管等，两者结合到一起形成了尾矿库的排洪系统，而尾矿坝由主坝、副坝等共同形成，一般来讲，在尾矿库的库东沟谷位置处设置了主坝，初期坝是均质土坝。在堆积坝不断升高的现状下，为满足尾矿堆存的需要，新增了三座堤坝式的副坝，形成了四面围坝的尾矿库型式。在全部的副坝中，2#副坝处于尾矿库的西边，坝顶高度处于300m之上，坝轴线长达450m，外坡比1：2.0。进行排渗设计前期阶段中，尾矿堆积坝顶标高几乎上升到了300m之上，堆积边坡的比例合理。3#副坝在尾矿库北侧，坝体属于均质土坝的一种，坝体不是特别明显，堆积坝轴线长度为220m，堆积边坡1：4.5。3#副坝与尾矿堆积坝体接近成为了一个整体。尾矿库的每个副坝中都设有直径150mm的水平排渗管，这些水平排渗管有着明显的漏砂现象。

2 对于实行排渗措施前期阶段的安全性探究情况

当前阶段，要想从一定程度上认识到存在着尾矿坝浸润线不断升高的现象，为尾矿坝排渗优化工作的开展奠定一定的基础，就应当加大对尾矿坝渗流场的探究，这一点是非常关键的。

（1）引进有限单元法，将该种方式落实于渗透计算方面中，结合具体现状来设计边界，准确的计算浸润线具体的上升情况。所谓有限单元法，其实是效果非常高的一种方式，其通常是将以往连续性的渗流场摒弃，应用多项有限单元集合体，单元中的结合点叫做结点，这样能够确保渗流场节点位置和相对精度的水头值相符合。

（2）当对尾矿坝渗流设置进行优化设计之前，需要遵循以下几方面的原则：1）遵循以分析剖面为主的基本原则。2）加大对边界条件的分析力度，以运行期间库内水位实际标高现象为主，获取最终的库内水位标高。

通过相关的探究得出，当处于普通洪水工况的时候，尾矿砂堆积体浸润线和坝坡面之间处于一致的状态。从表1中来分析排渗优化设计之前的坝体稳定性情况。

从上列表格来看，因为正常运行状态中和洪水运行情况下的水位相差不大，因此计算所得安全系数相差也是比较小的，结合1#、3#副坝抗滑稳定计算结果来看，除了3#副坝在洪水运行中有着良好的稳定性，满足要求之外，余下的均达不到规定要求。基于此，制定了相应的排渗治理工作措施，降低尾矿坝中浸润线高度，达到尾矿坝抗滑稳定满足规定要求的目的。

3排渗设施优化情况和治理效果的阐述

当前阶段，在尾矿库排渗工程实施期间，还存在着诸多的问题，其中主要表现为坝体浸润线上升以及坝体局部渗水比较明显等现象，针对于此种情况，就需要做好1#、3#副坝的排渗综合治理工作。一旦治理不到位的话，完全无法确保尾矿库安全稳定运行。1#、3#副坝的问题是堆积坝坡脚位置的浸润线呈现出了浸润线溢出现象，此种现象长时间会产生严重的沼泽化。鉴于此种现象的出现，在设计1#、3#副坝的过程中，为降低坝体浸润线，减少坝体安全隐患出现的概率，本文通过以下两种计划进行探究。

3.1制定相关的水平排渗管排渗计划

现阶段，需要使用水平排渗管，将其放置于初期坝顶和尾砂堆積坝等施工位置处，对于水平排渗管的设置情况来讲，应当结合实际情况进行布置，比如，以初期坝顶约+300.0m标高为主，可以大约设置38根水平排渗管，加大对每一根之间距离的控制，保持合理性，最佳长度是50m左右。而在尾砂堆积坝标高中，设置的水平排渗管相对来讲较少一些，大约比上述少20根，每一个的长度和以上长度一致，预留出20m的距离，应用硬聚氯乙烯供水管，承载压力不低于1.6MPa。排渗管前端30m位置处梅花形钻孔，钻孔孔径是16mm，每一圈6孔，将相邻两排孔之间的间距控制在7cm左右。需要明确注意的一方面是，应当应用塞木将排渗管前端塞住，使用土工布捆绑起来，这样一来，就可以降低排渗管出现不良的漏砂问题，确保密实度和稳定性。

当水平排渗管到尾矿库中的坡度是1%的情况下，就需要将其和坝体排水沟相互联系起来，再者，为避免空气流入排渗管内引起化学淤堵现象，排渗管出口设UPVC弯头于排水沟水中，保持弯头口朝上。另外，为了降低水平排水管堵塞等不良现象的出现概率，可以等到落实排渗管安装工作后，把封口堵塞，增强尾砂固结的稳定性和安全性，最终达到排水的实质性目的，以免受到其他不良因素的干扰而引发诸多问题。

3.2制定完善的辐射井排渗计划

本文以辐射井为主展开了详细的论述，结合实际情况制定完善的排渗计划。首先，辐射井的外径是290cm，壁厚30cm，在具体的施工期间，需要加大对沉井高度的控制力度，落实封底施工工作，避免井内尾砂反涌堵塞排水管。辐射井封底施工是分两次实行的。首先，采用预制混凝土圆板实施井底封底，在完成这一环节确保没有误差以后，步入下一流程，把底板和井圈存留的缝隙应用土木布密封起来，防止翻沙情况的发生。当上述工作完成后，就说明首次封底工作已经结束，然后，再根据实际情况来开展第二次的封底工作，在该项工作中，可以引进现浇钢筋混凝土板的方法实施，在沉井底板井壁内插上插筋，将其制作成钢筋网的形式。最后，辐射井可以采取现浇混凝土板封底，既可以防止井底尾砂反涌引起的排水管堵塞现象，除此之外，还可以防止辐射井持续性的下沉，最终影响整体效果的体现。从中看出，该项流程是非常复杂的，所以务必要多加注意。

在排渗管施工期间，可以设置两层，分别是上层下层排渗管和封底底板，首先是上层排渗管和封底底板控制好两者之间的间距，保持最佳的距离，然后便是下层的排渗管和封底底板，在辐射角度为150°的情况下，必须错开布置两项排渗管，以免出现问题，影响作业的进一步实施。

3.3两项方案比较分析

（1）辐射井面临的施工难度比较高。

（2）一旦没有落实好辐射井封井措施的话，就会引起辐射井下沉现象，进而使得排渗管断裂，从而影响了排渗效果的发挥。

通过详细的判断来看，制定的第一项计划是最为合理的，其产生的效果比较高一些，无实质性的问题，可以有效解决浸润线上升的情况。

3.4对于治理效果的总结

本文從实际情况分析了第一种方案水平排水管排渗产生的排水效果。

从表2可以看出产生的治理效果。

（1）1#副坝的排渗量较高一些，其明显高出了3#副坝，基于此，1#副坝产生的排渗效果良好，而3#副坝产生的排渗效果要差一点。

（2）在上表中可以得出，基于相关因素的影响之下，3#副坝在坝肩两侧排渗管的排渗量明显低出坝轴线中间排渗管的排渗量。

（3）初期水平排渗管自身的排渗数量呈现出了快速增长的状态，在排渗固结的情况下，当达到了一定的排渗效果之后，浸润线会随之下降，排渗量也会降低，一直到排渗固结完全为止。从中看出，应用水平排渗管方案有着良好的效果，能够达到极高的治理效果。

（4）测试浸润线的埋向，比较排渗之前和排渗之后的浸润线埋深数据，1#副坝初期坝坝顶标高位置处的浸润线埋深降低了3.5m，3#副坝初期坝坝顶标高处浸润线埋深降低了2.1m，比较现场坝体外坡现象，施工排渗设施之后的坝体外坡沼泽化均呈现出了消失的状态，坝体朝着更加安全的方向运行。

4结语

以上探究，浸润线从坝体外坡溢出比较明显，受此种现象的影响，导致数值模拟计算渗流场浸润线埋深完全不符合规范性的设计标准，坝体稳定性系统远远小于规范性的规定值，基于此，便结合实际情况制定了有关的排渗方案，对渗流场、坝体稳定性等数值进行了模拟分析，并且提出了完善的水平封堵治理措施，在此基础上了解到了初期水平排渗管的排渗量上升速度非常快，在达到了排渗效果之后，浸润线随之下降，直到排渗完全固结为止，以此来增强坝体的稳定性。

参考文献

[1]李展.尾矿库排渗工程优化设计及治理效果研究[J].居业，2019（02）：35. [2]朱远乐，鲁龙飞，杨荣.尾矿库排渗工程优化设计及治理效果研究[J].矿业研究与开发，2018，38（08）：129-134.

收稿日期：2019-07-29作者简介：朱景萌（1978—），女，吉林长春人，本科，中级工程师，研究方向：尾矿。