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浅析内蒙古黄岗矿业有限责任公司Ⅱ矿区尾矿库初期坝外地下防渗工程方案比择


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评论(0)|2017-05-19|发布:王其发 |收藏

  摘要:本尾矿库防渗工程为环保项目,为了防止尾矿废水渗漏污染地下水及下游水体,需要建造地下防渗体。通过对“上墙下幕”垂直防渗和复合土工膜水平防渗两种防渗方案进行综合技术经济比较,确定了内蒙古黄岗矿业有限责任公司Ⅱ矿区尾矿库初期坝外地下防渗工程采用“上墙下幕”垂直防渗方案,并经实际运行达到预期目标。

  关键词:地下防渗工程;“上墙下幕”垂直防渗;土工膜水平防渗
  1 工程概述及问题的提出
  内蒙古黄岗矿业有限责任公司Ⅱ矿区尾矿库防渗工程位于内蒙古自治区克什克腾旗境内,行政区划隶属木希嘎乡管辖。
  本工程区域内上部覆盖层主要以砂土、碎石土和粘土为主,下部为花岗岩。
  Ⅱ矿区尾矿库于2001年投入使用,属山谷型尾矿库。初期坝采用透水堆石坝,坝底标高1503m,坝顶标高:1512.5 m,坝高9.5m。
  现标高1539,最终堆积标高1550m。放矿方式:坝前放矿,上游式筑坝。
  内蒙古黄岗矿业有限责任公司Ⅱ矿区尾矿库防渗工程为环保项目,由于尾矿废水含砷,为了防止尾矿废水水渗漏污染地下水,拟在Ⅱ矿区尾矿库建防渗体,拦截库区内渗入地下的废水。
  本工程要求防渗体渗透系数K≤1×10-7cm/s,防渗等级要求很高。因此,防渗方案的选择就成为工程设计中的一个核心问题。
  2 建设场地工程地质条件
  截渗坝勘察目的层由上向下分述如下:
  (1)腐殖土:灰黑色,松散,稍湿,0.3~0.8m,植物根系及虫孔发育,地层分布连续。
  (2)砂土:灰褐色、灰黄色,厚2~63m,密实,稍湿-湿,碎石为花岗岩,含量2%~20%,主要矿物为石英、长石。8号孔发现有淤泥质粉土、碎石、砾石夹层,均呈透镜体产出,厚度分别为淤泥质粉土层,黑色,密实、湿,碎石含量2%,花岗岩,粒径1-3cm,钻孔控制厚度5.5m厚,深度3~8.5m;其下为碎石透镜体,黄褐色,结构密实,碎石呈棱角状,磨圆差,控制厚度5.5m,深度8.5~14.0m。砾石层岩性为花岗岩,灰黄色,密实,砾石粒径3~10cm,圆-亚圆,控制深度为26~42.8m,含量80%,其余为中细砂。
  (3)粘土:灰绿色,密实、可塑,手搓呈长条状,干强度,韧性好,钻孔控制厚度2.5~4m。
  (4)碎石土:灰褐色,岩性为花岗岩,岩芯呈碎块-短柱状,块径3~9cm,厚2~12m,密实,充填物为棕黄色粘土,手搓呈长条状,碎石多呈棱角状,稍有磨圆,分布连续。
  (5)花岗岩:灰色-浅红色,斑状结构,块状构造,强风化-中等风化,坚硬-半坚硬。岩芯呈碎块状-短柱状,裂隙较发育,以与裂隙面夹角为40°、15°二组较为发育,每米可见4~8条。钻孔揭露厚度7.9~31.27m,场地内普遍存在。
  3 工程方案的选择
  3.1 工程方案的初步选择
  由于Ⅱ矿区尾矿库防渗工程为环保项目,防渗要求非常高,要求防渗体渗透系数K≤1×10-7cm/s。常规的防渗方案难以达到本工程防渗要求。
  经对工程区现场踏勘、认真分析地质勘测和物探资料,初步选定了水平防渗和垂直防渗两种防渗方案。
  水平防渗:在尾矿库范围内铺设复合土工膜(三布两膜),复合土工膜底部铺填级配砂垫层,复合土工膜上面回填粘土并碾压。
  垂直防渗:在Ⅱ矿区尾矿库初期坝下游83米处的U型山谷中建地下防渗体,拦截库区内渗入地下的废水。垂直防渗体采用“上墙下幕”的方案,即上部覆盖层和部分强风化基岩采用混凝土防渗墙、下部中风化和弱风化基岩采用帷幕灌浆处理的综合防渗方案。
  3.2 施工方案的比较
  (1)水平防渗方案
  水平防渗方案是在尾矿库0.9km2范围内利用复合土工膜对尾矿废水进行拦截,防止废水下渗至地下。
  目前尾矿库内有400万吨尾矿砂,并且含有废水。鉴于目前建设条件,初步考虑按以下步骤实施:
  ①首先进行现有尾矿砂堆放范围以外区域的水平防渗施工,在场地清理平整后,回填0.2m厚级配砂垫层,然后进行复合土工膜铺设(三布两膜)和0.3m厚粘土回填碾压。
  ②对尾矿库进行降水,为减少二次污染,考虑就进堆放尾矿砂,将尾矿砂倒运至已做好水平防渗的区域。
  ③尾矿砂开挖完毕后按照上述①的施工顺序进行水平防渗作业。
  (2)垂直防渗方案
  垂直防渗是在Ⅱ矿区尾矿库初期坝下游83米处的U型山谷中建地下防渗体,拦截库区内渗入地下的废水。
  考虑垂直防渗设计为“上墙下幕”的综合防渗方案。即上部覆盖层和部分强风化基岩采用混凝土防渗墙、下部中风化和弱风化基岩采用帷幕灌浆处理的综合防渗方案。
  垂直防渗方案实施步骤如下:
  ①因此首先需进行施工平台及导向槽的修建;
  ②混凝土防渗墙施工,在防渗墙混凝土内预埋灌浆钢管进行墙下帷幕灌浆;
  ③为满足K≤1×10-7cm/s的整体防渗要求,本工程防渗墙槽段间连接采用接头管法,为提高墙体接缝的截渗效果,采用在防渗墙Ⅱ期槽孔两端预埋PVC导向管,待相邻槽段防渗墙施工完成并达到一定强度后,进行钻孔灌浆处理;接缝处灌浆先对预埋PVC导向管进行扩孔钻孔,钻孔至终孔深度后,灌注浆液为膨胀水泥砂浆。
  ④在接缝上游侧布置高喷孔,孔位距墙体200~300mm,喷浆采用180°大角度摆喷,处理深度为防渗墙顶至基岩面。
  3.3 投资比较
  3.4 综合比较
  根据建设场地工程地质条件、工程建设的条件、工程布置条件,工程施工条件、工程投资、施工影响等几个方面的对比分析,得出如下比较的结果。两种防渗方案建设条件比较。
  4 结语
  以上从技术、投资和综合条件等方面比较分析,垂直防渗方案具有建设条件相对较好,工程量较少,工期较短,且不影响正常采矿作业,工程投资相对较少的优势,因此推荐垂直防渗方案为本工程的防渗方案,对于类似的尾矿库环境污染治理工程有借鉴参考意义。

系统分类:矿山工程 >> 综合研究

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