渣场拦渣防洪系统设计

常 振 东

(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司基本建设局，山西 晋城 048000)

1 概述

本项目灰渣场是考虑为企业综合利用后仍有剩余的灰渣设置的临时堆放场或灰渣无法利用设置的备用填埋堆场，从而有效的避免随意处置带来的大气环境污染及地下水污染的问题。渣场建设的内容包括：拦渣坝设计、渣场场底平整设计、渣场防渗系统设计、防洪排液系统设计等。为了达到填埋区的设计库容、阻止灰渣的扩散、维护汛期填埋场的安全运营，结合填埋场地形特征、库容、工艺总平面布置等要求，一般要在场区沟谷下游设置拦渣坝，拦渣坝既具有拦渣作用，也可以起到防洪作用。防洪系统工程主要是为确保填埋场区的汛期的安全设计的，为了拦截和导排填埋区段形成的径流，减少进入填埋场水量而设置的截洪沟、排水设施等。

2 项目介绍

本项目渣场填埋处置的废渣主要是锅炉产生的锅炉灰渣，根据灰渣淋溶实验报告结果和浸出液pH值确定，将锅炉灰渣定性为一般工业固体废物中的第 Ⅱ 类固体废物(见表1)。

表1 进入渣场的固体废物一览表

根据测绘结果，渣场净利用面积为38 245.5 m2，合57.37亩，土方容量607 655.6 m3。公司每年产生废渣共计约15万m3。因此，此次新建备用渣场可满足4年所有废渣的堆放。根据现场踏勘，该场址位于山沟内，属山谷型废渣场，需要修筑拦渣坝围成库区，填埋区地形为陡坡，东西较高，南侧较低。场址东西侧进行削坡，在场址北侧修建拦洪坝，南侧修建拦渣坝，东西侧修建截洪沟拦截场外雨水。

3 拦渣坝设计

结合现场地形及灰渣的性质，设计采取封场高程与沟顶持平，故堆积坝按1∶3的坡度逐级填埋，每5.0 m高度设置1个缓冲平台，最后填埋区坝高程503.50，封场高程503.50。建议施工设计时应对灰渣场所在区域地质情况进行详勘，根据实际勘察情况，对场底采取工程措施，以满足灰渣堆填高度要求。

设计总库容60.77万m3，拦渣坝采用碾压均质土坝。拦渣坝设计按照DTL/T 5488—2014火力发电厂干式贮灰场设计规程的规定进行：

1)初期坝设计按贮存重现期为30年洪水量进行设计，并预留不小于0.5 m安全加高确定，且初期坝高度不小于3 m；

2)当采用子坝加高方式时，初期拦渣坝限制堆灰标高以下容积不宜少于6个月的贮存量。

拦渣坝设计依据SL 274—2001碾压式土石坝设计规范规范进行，主体结构为粘土压实砌筑。结合实际地形及相关规范，坝上游坡面采取土工膜进行防渗设计，坝外用浆砌石护坡结构。

在确保库容的基础上，尽量降低坝高，减小溃坝风险，本项目初步设计坝顶标高为499.00 m，坝高33.0 m，坝长100 m，坝顶宽度10.0 m；坝内外边坡比均为1∶3。其横断面结构图如图1所示。

地基处理：采用换填垫层法，将杂草、树根、表土湿陷性黄土清除，采用三七灰土换填，压实系数大于0.94。

坝面排水：坝顶面可向坝外一侧放坡，坡度为2.5%。

护坡：为防止对坝体的冲刷，堤坝外坡采用干砌石护坡做法，并在坝面设置合适的排水沟导排积水。

坝顶道路：堆场坝顶道路按照GBJ 22厂矿道路设计规范设计，并采取露天矿山道路三级以上的标准设计，采用高级水泥混凝土路面，宽度不小于3.5 m。

4 防洪系统设计

为了拦截和导排汛期填埋区段形成的径流，减少进入填埋场水量而设置的截洪沟、排水设施，减少渗入填埋场的水量，绕库区西侧、北侧设置截洪沟，导排雨水至渣场南侧拦渣坝下游，设计截洪沟防洪标准为50年一遇,截洪沟采用MU30砌筑。

考虑到封场后场顶及边坡雨水导排，故场区需要考虑设计排水沟。

1)排水沟设计计算。场区库容约为60.77 万m3，由于本灰渣场库容较小，而GB 50201—2014防洪标准贮灰场关于防洪标准防护等级最小为Ⅲ级，工程规模为不大于0.1亿m3，30<坝高≤50，不适用于小库容渣场设计，依照DL/T 5339—2018火力发电厂水工设计规范中对于干贮灰场设计的相关规定，山谷干贮灰场周围山坡宜设置截洪沟，设计标准按重现期10年考虑，结合GB 50201—2014防洪标准，本工程场区排水沟依据10年一遇设计，20年一遇校核；场区设计排水沟如布置图中所示，设计尺寸为：B=0.6 m，H=0.6 m(超高0.2 m)，排水沟断面图如图2所示。

场区东、设计排截洪沟与场顶锚固沟合建。

2)场底导排管。灰渣场渗滤液主要由降雨产生，尽管当地降雨量较小，但作业区内汇水面积较大，如不及时排水，可能影响场区正常作业，并对下游坝体产生安全影响。设计由灰渣场渗滤液收集阀门井处区沿场区中心底部从北向南布置一条DN500 HDPE花管作为导排干管，将拟建场区填埋区产生的渗滤液及下渗雨水通过导排管导排至新建拦渣坝下游收集池中(见图3)。

3)渗滤液收集池。查阅相关资料，年均降雨量505.1 mm，昼夜最大降雨量105.5 mm，年均降雨天数79.5 d，渗滤液日均产生量为24 m3/d；按照日平均降雨量计算，渗滤液产生量为1 236 m3/d。设计采取在渗滤液导排管出口和渗滤液收集池之间设置阀门井。平时降雨量较少时，收集池入口阀门打开，使场区的渗滤液收集在池中，用于灰渣回喷或利用；如遇特大暴雨时，收集池液位达到设计标高，可关闭阀门，上游来水直接排到下游荒沟中。

经计算并综合考虑建设的经济合理和实用性，本项目收集池有效容积取1 200 m3，设计尺寸为L×B×H=20 m×16 m×4.5 m。

收集池为地下式钢筋混凝土结构，防渗等级为P8。

灰渣场运行过程中，应制定科学合理的作业计划，当灰渣堆填达到设计标高时及时进行封场；同时在雨季，为减少作业区的渗滤液产生量，未作业区可采取覆土或铺设土工膜临时覆盖，并做好表面雨水导排，及时将雨水导排出场外，减少雨水下渗。

4)竖井。为保证场区内雨水顺利导排到拦渣坝下游，尽量减少渗滤液产生、减少雨水下渗对下游拦渣坝的安全影响，降低雨水对灰渣的冲刷和溃坝风险，设计考虑在场区内设置竖井，将汇水通过场底导排管引至灰渣场下游；竖井底部与渗滤液导排管相连，灰渣表面的雨水通过竖井汇入渗滤液导排管排至渗滤液收集池中。竖井的建设高度随灰渣堆填高度的升高而升高，施工过程中保持竖井的管口始终高于堆体表面1 m以上。

要求灰渣压平整后，堆体表面形成由场区四周内表面坡向竖井的坡度(≥5%)，使作业面雨水能及时通过竖井排出场外，场区堆体表面保持始终低于竖井进水口0.5 m。

根据项目情况，在场区内设计2座竖井。

5 结语

本项目灰渣场的废渣为一般工业固体废物中的第Ⅱ类固体废物，场址东西侧进行削坡，在场址北侧修建拦洪坝，南侧修建拦渣坝，东西侧修建截洪沟拦截场外雨水；拦渣坝下游建设渗滤液调节池。拦渣坝设计为均质坝，主体部分由粘土压实砌筑，坝上游坡面防渗体采取土工膜防渗，坝外采取浆砌石护坡结构；防洪系统、截洪沟结构均采用MU30浆砌块砌筑，排水沟按照超高0.2 m设计，从北向南布置一条DN500 HDPE花管作为场底导排干管，设置有效容积1 200 m3、防渗等级为P8的地下式钢筋混凝土结构渗滤液收集池，并按照场区情况设置2座竖井。