铝土矿岩溶区如何治理排（赤）泥库在运行中产生渗（泄）漏问题

蒋宗权，肖尚惠，杨盛勇，李香兰

（1.广西壮族自治区水文地质工程地质队，广西 柳州 545006；2.广西壮族自治区生态环境监测中心，广西 南宁 530022）

岩溶区建排（赤）泥库，略处置不当就可能在运行中产生渗漏，发生库渗漏原因是多方面的,主要表现在以下几点：

（1）库的选址不合理。

（2）水文地质工程地质勘察不够。

（3）未按地质资料要求进行设计、施工。

（4）施工顺序不当。

综合上述，在岩溶区建库稍有不甚，就可能发生库在运行中发生渗（泄）漏，从而对周边环境造成污染，同时也增加了渗（泄）漏处理费用。这就要求参建单位对建库每个环节严格把控，按相关规范进行勘察、设计、施工，在建库、运行过程中做好监督、管理。这样一来，库的渗（泄）漏问题是可以避免的。

可喜的是目前对岩溶库区渗（泄）漏的治理积累了大量的治理经验。下面结合具体的工程实例，对岩溶库区渗（泄）漏的治理进行探讨。

1 工程实例

1.1 工程概况

某铝业公司赤泥库位于一不规则封闭状岩溶洼地内，长约800m，底宽50m～250m。库区四周被峰丛山体包围，峰坡较陡，局部直立，岩石裸露，岩石裂隙发育。库底标高约800m，环库路标高875m，现存赤泥面标高866.15m，库周峰丛山顶标高991m～1018m。

某年10月20日10时许，公司接到赤泥库巡库员报告在库区一侧壁处发现漏水漩涡，接到泄漏汇报后公司随即启动应急预案，组织企业员工对泄漏点进行隔离围堰施工，围堰合拢后泵送C20混凝土封堵隔离围堰内漏点区域。截至10月21日20时，库内泄漏点初步隔离成功。

1.2 泄漏原因分析

赤泥库泄漏事故原因可能有两方面：一是因库区上部山体石块滚落，造成库区边坡与库底结合部土工膜破损；二是库底土工膜在库底压力过大而库底不平整有尖锐突起，从而造成库区边坡与库底结合部土工膜破损。总之是工膜破损引起库区积水渗漏引发渗（泄）漏事故。应急抢险工作完成后其库外东南侧仍有废液外漏，漏点丰水期最大渗流量约15m3/h，枯水期约3m3/h，PH为11～12，为此业主在泄漏点建设了集水池通过水泵回抽碱水回赤泥库内。

1.3 泄漏点水文地质条件

场地位于某小背斜的北东翼，岩层向北东倾为单斜地层，岩层产状为40°～50°∠18°～20°。据区域地质资料及库区工程地质勘察报告：库区内断层不属活动性断层，断层导水富水性差，对库区建设无影响。但受该断层影响，场区内岩石节理裂隙较发育，山坡(库边)上溶蚀裂隙亦比较发育，多呈垂向发育，该类裂隙形态一般呈“楔体”状，口宽底窄，竖向裂隙底部常有块碎石、粘土充填，可测深度0.5m～5.0m不等。库区为相对独立的岩溶水子系统，漏点区域地下水主要赋存于岩溶管道、溶洞、溶蚀裂隙中，接受大气降水和上层孔隙水的垂直渗入以及地表水的侧向补给，丰水期（9月份）地下水水位最高标高801.12m，枯水期（11月份）地下水水位标高778.23m～780.23m。漏点区域岩溶管道主要沿层面发育，裂隙较发育。为控制源头、切断污染源，采用帷幕灌浆堵漏处理最为适宜。

1.4 帷幕灌浆钻孔布设

本次灌浆堵漏工作在赤泥库内泄漏点应急抢险的基础上分析库内漏点与库外漏点的径流关系，同时结合现场施工条件，确定在库区东南侧环库路上布置帷幕灌浆线以拦截渗漏通道。据库区勘察钻探揭露赤泥库漏点帷幕灌浆止水区段为东岗岭组（D2d），中厚层状灰岩，局部溶洞裂隙发育。考虑到岩溶区岩溶发育的不均性及灌浆风险，先在灌浆线布设勘察孔，孔距15m～20m，同时在成孔后作物探电磁波CT孔对透视，再依据物探CT判断的溶洞裂隙或破碎带分布布设灌浆孔。

1.5 帷幕钻孔孔深及孔径控制

帷幕灌浆止水钻孔深原则上孔深进入库底标高以下不小于5.0m，确保帷幕灌浆止水效果。

帷幕灌浆钻孔开口孔径不小于150mm，终孔孔径不小于90mm，以保证直径50mm灌浆管送达设计孔深，有一定的止浆空间。若遇空洞高度较大时，则以170mm口径扩孔深度至溶洞底板，以满足孔内投碎石或砾石料要求。

1.6 灌浆施工

工程采用纯压式灌浆，采用单管压浆为主，全孔一次性灌注。工程根据物探CT、钻探成果资料，先对揭露有溶洞的CT1、CT2、CT3号钻孔及帷幕灌浆孔2、4、5作为Ⅰ序孔先行灌浆，再沿剖面线向四周辐射施工、灌注Ⅱ序孔CT4、1、3、6。并对重点部位采用分段压浆，后向外围扩散加固灌浆。

1.6.1 灌浆设备

本工程投入造孔工程钻机2台，BW-160/10泥浆泵2台,拌浆机2台。

1.6.2 灌浆材料

本工程采用当地某水泥厂生产的PO42.5普通硅酸盐水泥，容重2300kg/m3，拌浆用水取自河水，使用的水玻璃（35°Bé）产自某水玻璃厂。现场操作浆液配比情况见表1。

表1 现场操作浆液配比参数

根据现场试验性灌浆情况，综合土岩层的可灌性、压浆机性能、搅伴浆机速度，确定选择0.8∶1、1∶1两级作为本工程水泥浆配比级别。

1.6.3 灌浆压力

灌浆压力是影响灌浆质量的重要参数，如果灌浆压力取值过大，会引起岩石层与地面抬动，造成浆液扩散，影响灌浆效果。如果压力取值过小则难以确保浆液充分流动，浆液无法进入一些小裂隙，对整体灌浆的质量带来负面影响。因此本工程灌浆压力通过现场灌浆试验确定，本次灌浆压力控制在0.3MPa～2.0MPa之间，即能保证灌浆效果也能避免灌浆压力过大对库岸土工膜产生顶托破坏影响。

1.6.4 灌浆结束标准

采用纯压灌浆法时，灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于10L/min后，继续灌注60min，或在吃浆量明显减少且压力较快上升至2MPa，则可以结束灌浆。对于第一序孔吃浆量较大，要求压力达0.30MPa,延续注浆12h，可结束灌浆，或采取间断性灌浆。

1.6.5 灌浆孔的封填

帷幕孔采用孔内预埋管（镀锌管）、孔口浓浆堵塞回结盖帽，全孔一次性灌注，灌浆结束后，把高出地面0.5m左右的Φ50mm短管据断或反出，孔内注浆管一般因为水泥浆结拔不出而置于孔内，孔口原管道空隙浓浆堵塞，待水泥浆干硬后，对未被填满部分排除孔内积水后，再直接用干硬性水泥浆封填。

1.6.6 灌浆特殊情况处理

灌浆中断处理：本工程的灌浆工作一般为连续进行。若因停水停电或机械故障中断，立即启动备用方案的措施尽快恢复灌浆。中断时间超过30min者，立即设法冲洗钻孔，必要时进行扫孔，然后再恢复灌浆。恢复灌浆使用浆液由稀到稠逐渐加浓。

泥面冒浆处理：灌浆过程中，发现泥面冒浆时，根据具体情况采用压盖、表面封堵，加浓浆液与水玻璃、降低压力以至中断间歇等方法加以处理。

浆液串孔处理：在灌浆过程中与邻孔发生串通时，采用下述方法处理。如串浆量不大时，在被串浆孔内采取冲洗措施，使水泥浆不致充填孔内，继续灌浆；如串浆量大时，与被串浆孔同时灌浆，并适当降低压力，防止岩层抬动，若无同时灌浆的设备条件，则用灌浆塞将被串浆孔塞住，单对灌浆孔灌浆，结束后，立即将被串浆孔的灌浆塞取出，并扫孔洗净，进行补灌；如被串浆孔正在钻进，则立即停钻。

特大耗浆处理：增加水泥浆稠度,增大速凝剂水玻璃用量，亦可采用间歇灌浆，即灌注水泥20t后，中断30min后续灌，反复进行灌浆。

灌浆质量综合评价：根据库区侧壁防渗层结构特点及灌浆目的要求，采用钻孔抽芯观测水泥胶结状况及灌浆前后漏点流量变化来判断灌浆效果。

钻孔取芯水泥胶结状况从施工的二序孔看，钻孔孔深在25.8m以内均返水，取芯发现岩石裂隙间水泥结块呈脉状嵌入，胶结良好。

该铝业公司赤泥库漏点经过帷幕灌浆止水后，库区碱水向外渗漏的裂隙通道被水泥浆充填固结，漏点流量由8.5m3/h逐渐减小到0m3/h即漏点断流干涸，帷幕灌浆止水效果良好，达到了帷幕灌浆止水目的及预期效果。

图1 广西某公司赤泥库某渗漏点帷幕灌浆止水工程电磁波CT工程地质剖面图

图2 广西某公司赤泥库某渗漏点帷幕灌浆止水工程钻孔布置平面图

2 结语

（1）排（赤）泥库库区发生泄漏后，工程地质技术人员第一时间应到现场，了解、调查泄漏时间，库内是否形成塌陷及影响半径，库底原始岩溶发育情况，施工单位处置情况。

（2）初步判定泄漏径流方向、途径提出应急处理方案。

（3）由于岩溶裂隙、溶洞发育空间形态分布不具规律性，应根据初步判定泄漏径流方向、途径布设CT钻孔，CT孔应垂直泄漏径流方向，CT孔距不应大于20m，孔深至孔底且不小于5m完整基岩。

（4）应根据废液及地下水特征选定水泥类型并在现场进行试验以便确定灌浆压力、水灰比、是否加水玻璃及其比例。

（5）在钻内注浆过程中应观察出水口水质、水量的变化，以便调整相应的灌浆液。

（6）出水口不再出水时应将出水口底泥清除。