CN114215558A - 一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，该方法包括以下步骤：⑴分别根据楔形计算法和矩形隔水墙理论计算法计算封堵整体长度，取上述计算方法最大值作为封堵总长度；⑵选定封堵位置，并在硐口处设置支护段、防渗段，硐内设置封堵段；⑶在支护段先采用喷射混凝土Ⅰ进行支护，然后采用喷射混凝土Ⅱ和钢筋混凝土进行支护，并在支护表面设置复合土工布，该复合土工布上设置防水板；⑷防渗段采用钢筋混凝土直立封闭墙体嵌入平巷，并作防水处理；⑸对巷道采用混凝土进行充填；⑹在封堵段形成数个楔形封闭墙，并作防水处理；数个楔形封闭墙之间的巷道利用废弃钢轨作为拉筋嵌入岩体周边，经混凝土充填后形成抗滑桩。本发明可保障尾矿库安全运行。

Description

一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法

技术领域

本发明涉及尾矿库处理技术领域，尤其涉及一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法。

背景技术

尾矿库是堆存金属或非金属矿山矿石选别后排放剩余废弃料或其他工业废渣的场所。尾矿库中应设置合理的排水系统，便于排出库内汇集的洪水和尾矿澄清水。尾矿库若排水系统局部发生坍塌损坏可能导致以下严重后果：⑴若损坏部位发生于库内，由于尾砂埋深较大，水位较高，尾矿库内的饱和尾砂在水力作用下会沿排水管线流向下游，不仅可能污染下游河道，而且会对下游居民的人身安全和财产安全构成威胁，进而威胁整个尾矿库的安全；⑵若损坏部位发生于堆积坝外坡，当库内水压大于堆积坝外坡覆盖压力时，在排水管线内水压的作用下，堆积坝外坡会出现管涌，进而引发尾矿库坍塌和溃坝等事故。

目前，针对尾矿库排水系统损害封堵研究较多，但由于历史原因，有部分尾矿库附近民采破坏严重，部分近淹的民采巷道需要及时封堵以保障尾矿库安全运行，因此，民采巷道封堵是尾矿库安全运行领域重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种保障尾矿库安全运行的尾矿库近淹民采巷道的封堵方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，包括以下步骤：

⑴分别根据楔形计算法和矩形隔水墙理论计算法计算封堵整体长度，取上述计算方法最大值作为封堵总长度；

⑵选定封堵位置，并在硐口处依次设置支护段、防渗段，硐内设置封堵段；

⑶在所述支护段先采用喷射混凝土Ⅰ进行支护，然后采用喷射混凝土Ⅱ和钢筋混凝土进行支护，并在支护表面设置复合土工布，该复合土工布上设置防水板，并通过水泥射钉固定；

⑷所述防渗段采用钢筋混凝土直立封闭墙体嵌入平巷，并作防水处理；

⑸对巷道采用混凝土进行充填；

⑹在所述封堵段采用环形楔形钢筋混凝土结构形成数个楔形封闭墙，并作防水处理；数个楔形封闭墙之间的巷道利用废弃钢轨作为拉筋嵌入岩体周边，经混凝土充填后形成抗滑桩。

所述步骤⑴中楔形计算法分别根据抗压、抗剪、抗渗透性、抗冲切条件进行计算：

①按抗压条件计算：

；

式中：B—封闭墙厚度，单位米；r—圆柱结构封闭墙的半径，单位米；f_c—混凝土抗压强度设计值，MPa；P—封闭墙上设计静水压力，MPa；

②按抗剪强度计算：

；

式中：a、b—巷道断面尺寸，单位米；f_v—混凝土设计抗剪强度，MPa；

③按抗渗透性条件计算：

式中：K—混凝土的抗渗透性系数，K=0.000015~0.000035，取K=0.00002；h_ab—静水压头高度，m；

④按冲切条件计算：

。

所述步骤⑴中矩形隔水墙理论计算法是指按粘结强度进行厚度计算：

式中：B—封闭墙厚度，单位米；λ—超载系数，取1.2；a—巷道宽度，单位米；b—巷道高度，单位米；m—工作条件系数，取1.0；n为粘结强度与抗剪强度比，取0.8；h—作用在挡墙上的单位压力，MPa；τ—为密闭材料的容许剪切强度，MPa，计算时按喷射混凝土试验最小数据抗压强度的17%取值。

所述步骤⑵中支护段+防渗段的长度为封堵总长度的2/5。

所述步骤⑵中封堵段的长度为封堵总长度的3/5。

所述步骤⑶中复合土工布是指土工布+HDPE土工膜+土工布构成。

所述步骤⑷和所述步骤⑹中的防水处理是指采用水玻璃和水泥进行封堵，其中水玻璃掺量为水泥用量的2.5%。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用封堵+防渗+支护于一体的综合封堵方法，方法集成度高，施工简易方便，并对废弃材料进行回收利用。

2、本发明充分利用巷道地质、凹凸情况、安全性等工程实际情况，集防水+防渗+防腐+高强度为一体，能够保障尾矿库安全运行。

3、本发明在无直接参考经验的情况下，综合利用实验数据和各种经验公式，为类似民采巷道封堵提供了借鉴。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的封堵结构示意图。

图2为本发明中A部位放大图。

图3为本发明中B部位放大图。

图4为本发明中C部位放大图。

图5为本发明中D部位放大图。

图中：1-硐口；21-喷射混凝土Ⅰ；22-喷射混凝土Ⅱ；3-复合土工布；4-防水板；5-水泥射钉；6-钢筋混凝土；7-钢筋混凝土直立封闭墙体；8-楔形封闭墙；9-抗滑桩；10-防水处理。

具体实施方式

如图1~5所示，一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，包括以下步骤：

⑴分别根据楔形计算法和矩形隔水墙理论计算法计算封堵整体长度，取上述计算方法最大值作为封堵总长度。

其中：楔形计算法分别根据抗压、抗剪、抗渗透性、抗冲切条件进行计算：

①按抗压条件计算：

；

式中：B—封闭墙厚度，单位米；r—圆柱结构封闭墙的半径，单位米；f_c—混凝土抗压强度设计值，MPa；P—封闭墙上设计静水压力，MPa；

②按抗剪强度计算：

；

式中：a、b—巷道断面尺寸，单位米；f_v—混凝土设计抗剪强度，MPa；

③按抗渗透性条件计算：

式中：K—混凝土的抗渗透性系数，K=0.000015~0.000035，取K=0.00002；h_ab—静水压头高度，m；

④按冲切条件计算：

。

矩形隔水墙理论计算法是指按粘结强度进行厚度计算：

式中：B—封闭墙厚度，单位米；λ—超载系数，取1.2；a—巷道宽度，单位米；b—巷道高度，单位米；m—工作条件系数，取1.0；n为粘结强度与抗剪强度比，取0.8；h—作用在挡墙上的单位压力，MPa；τ—为密闭材料的容许剪切强度，MPa，计算时按喷射混凝土试验最小数据抗压强度的17%取值。

⑵根据巷道地质、凹凸情况、安全性等条件选定封堵位置。

位置选择原则：

①墙体所在位置应处在需要封闭的坑道内；②墙体所在位置应位于围岩整体稳定性好，避开钻孔、裂隙以防涌水冒砂，确保安全；③封闭墙应选在巷道周边凹凸起伏变化较大地段，利用巷道凹凸不平，增加封闭墙滑移阻力；④封闭墙应选在安全性较好地段，考虑施工方便，尽量减少工程量。

为了满足井下封闭墙体或井塞整体抗滑及抗剪、抗裂与防渗功能和安全要求，并在硐口1处依次设置支护段、防渗段，硐内设置封堵段。

其中：支护段+防渗段的长度为封堵总长度的2/5。封堵段的长度为封堵总长度的3/5。

⑶在支护段先采用喷射混凝土Ⅰ21进行支护，然后采用喷射混凝土Ⅱ22和钢筋混凝土6进行支护，并在支护表面设置复合土工布3做防渗处理。该复合土工布3上设置防水板4，并通过水泥射钉5固定。

其中：复合土工布3是指土工布+HDPE土工膜+土工布构成。

HDPE防渗膜由优质的高密度聚乙烯原生树脂采用共挤技术制成，具有高效分子密度，液体渗透性极低，防渗透效果极佳；而且由于HDPE防渗膜质量轻，便于运输，现场铺设有很高灵活性，可满足不同施工场地的需求。土工布作为土工膜的保护层，保护防渗层使其不受损坏。

⑷防渗段采用钢筋混凝土直立封闭墙体7嵌入平巷，并作防水处理10。

其中：防渗段采用钢筋混凝土直立封闭墙体7的抗拉强度为6KPa。

防水处理10是指采用水玻璃和水泥进行封堵，其中水玻璃掺量为水泥用量的2.5%。

⑸对巷道采用混凝土进行充填。

⑹在封堵段采用环形楔形钢筋混凝土结构形成数个楔形封闭墙8，并作防水处理10，该防水处理10同步骤⑷；数个楔形封闭墙8之间的巷道利用废弃钢轨作为拉筋嵌入岩体周边，经混凝土充填后形成抗滑桩9。

本发明墙体防水原则：

因为需对水和尾砂一起封堵，故其封闭工程比矿山一般常用的隔水墙和防水门强度和防渗要求高；封闭工程在尾矿库排放后期随着尾矿沉积，逐层向上固化，承压将较大；井下封闭工程是一种永久性构筑物，墙体应具有抗尾矿库水的作用，要求墙体有较长的使用年限。故为了防止尾矿及水渗入到封堵巷道内部等问题的发生，采用三道防渗措施。第一道为水泥墙，第二道为复合土工膜（两布一膜）加挡水板，第三步为挡水墙（参见图3）。这三道防护措施集防渗、排水于一体，具有强度高，耐穿刺、老化、酸碱，防止水土流失等优点。通过以上工程的实施，可保障尾矿库安全运行。

实施例

某尾矿库设计库容1901万m³，坝高153m，堆积坝高标高为1510m。项目扩建后最终堆积坝标高为1545m，最终坝高为188m。

封堵工程实施时，尾矿库堆积坝高已达到1489m；临近有民采巷道，一处位于尾矿库东南侧60m处，硐口标高为1495m，另一处废弃探矿巷道位于尾矿库东南侧15m处，巷道口标高为1490m，巷道口与附近一小型矿山临近，按照尾矿排放量该巷道随时有被淹没的危险，如不将其进行永久性封堵，尾矿库将会带病运行，一旦发生事故，后果不堪设想。因此，采用本发明方法对民采巷道进行了永久性封堵，封堵工程实施后尾矿库已安全运行7年，封堵工程及尾矿库设施运行良好。

Claims (7)

1.一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，包括以下步骤：

⑴分别根据楔形计算法和矩形隔水墙理论计算法计算封堵整体长度，取上述计算方法最大值作为封堵总长度；

⑵选定封堵位置，并在硐口（1）处依次设置支护段、防渗段，硐内设置封堵段；

⑶在所述支护段先采用喷射混凝土Ⅰ（21）进行支护，然后采用喷射混凝土Ⅱ（22）和钢筋混凝土（6）进行支护，并在支护表面设置复合土工布（3），该复合土工布（3）上设置防水板（4），并通过水泥射钉（5）固定；

⑷所述防渗段采用钢筋混凝土直立封闭墙体（7）嵌入平巷，并作防水处理（10）；

⑸对巷道采用混凝土进行充填；

⑹在所述封堵段采用环形楔形钢筋混凝土结构形成数个楔形封闭墙（8），并作防水处理（10）；数个楔形封闭墙（8）之间的巷道利用废弃钢轨作为拉筋嵌入岩体周边，经混凝土充填后形成抗滑桩（9）。

2.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑴中楔形计算法分别根据抗压、抗剪、抗渗透性、抗冲切条件进行计算：

①按抗压条件计算：

；

式中：B—封闭墙厚度，单位米；r—圆柱结构封闭墙的半径，单位米；f_c—混凝土抗压强度设计值，MPa；P—封闭墙上设计静水压力，MPa；

②按抗剪强度计算：

；

式中：a、b—巷道断面尺寸，单位米；f_v—混凝土设计抗剪强度，MPa；

③按抗渗透性条件计算：

式中：K—混凝土的抗渗透性系数，K=0.000015~0.000035，取K=0.00002；h_ab—静水压头高度，单位米；

④按冲切条件计算：

。

3.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑴中矩形隔水墙理论计算法是指按粘结强度进行厚度计算：

式中：B—封闭墙厚度，单位米；λ—超载系数，取1.2；a—巷道宽度，单位米；b—巷道高度，单位米；m—工作条件系数，取1.0；n为粘结强度与抗剪强度比，取0.8；h—作用在挡墙上的单位压力，MPa；τ—为密闭材料的容许剪切强度，MPa，计算时按喷射混凝土试验最小数据抗压强度的17%取值。

4.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑵中支护段+防渗段的长度为封堵总长度的2/5。

5.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑵中封堵段的长度为封堵总长度的3/5。

6.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑶中复合土工布（3）是指土工布+HDPE土工膜+土工布构成。

7.如权利要求1所述的一种尾矿库近淹民采巷道的封堵方法，其特征在于：所述步骤⑷和所述步骤⑹中的防水处理（10）是指采用水玻璃和水泥进行封堵，其中水玻璃掺量为水泥用量的2.5%。

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