具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构

摘要

具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，包括上游封堵结构和下游封堵结构，上游封堵结构包括斜槽，斜槽的盖板间留有缝隙，缝隙内填塞有无纺土工布Ⅰ；斜槽的进口段设有混凝土块；下游封堵结构包括涵管，涵管出口端设有混凝土挡墙，混凝土挡墙上方设有混凝土盖板，混凝土挡墙上游侧侧面设有水泥砂浆抹面层，混凝土挡墙设有观察孔、溢流孔、冲砂孔；混凝土挡墙的上游设有沉砂池，沉砂池上方为过水区，沉砂池底部设有混凝土底板，混凝土底板上表面为斜面；溢流孔内设有第二土工布塞；冲砂孔的进口端设有第一土工布塞。本发明能实现“不过洪水”，却可以“过地下泉水和尾矿渗水，不漏砂”，且施工工程量小，成本低、工期调度灵活。

权利要求

1.一种具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，包括上游封堵结构，所述上游封堵结构包括斜槽（1），所述斜槽（1）的盖板间留有缝隙（2），所述缝隙（2）内填塞有无纺土工布Ⅰ，所述无纺土工布Ⅰ边沿延伸至斜槽（1）的盖板上，其特征在于：无纺土工布Ⅰ的延伸边沿上浇注有水泥砂浆（3），无纺土工布Ⅰ的延伸边沿通过水泥砂浆（3）固定在斜槽（1）的盖板上；所述斜槽（1）的进口段设有混凝土块（4）；还设有下游封堵结构，所述下游封堵结构包括涵管（5），涵管（5）的出口端设有混凝土挡墙（6），混凝土挡墙（6）上方设有混凝土盖板（18），混凝土挡墙（6）的上游侧侧面上设有水泥砂浆抹面层（7），混凝土挡墙（6）上从上至下依次设有观察孔（8）、溢流孔（9）、冲砂孔（10）；混凝土挡墙（6）的上游侧设有沉砂池（16），沉砂池（16）上方为中空的过水区（17），沉砂池（16）底部设有混凝土底板（15），混凝土底板（15）上表面为倾斜面；所述溢流孔（9）内设有第二土工布塞（11），第二土工布塞（11）包括第二土工布塞本体（19）和塞杆（20），第二土工布塞本体（19）与塞杆（20）相连；所述冲砂孔（10）的进口端设有第一土工布塞（12）。

2.如权利要求1所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述冲砂孔（10）的出口端设有木塞（14），所述冲砂孔（10）内设有钉耙（13），所述钉耙（13）包括耙体和与耙体相连的耙柄，钉耙（13）的耙体端延伸至沉砂池（16）内，所述木塞（14）中间开有供耙柄穿过的孔，木塞（14）和耙柄之间设有无纺土工布Ⅱ。

3.如权利要求1或2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述无纺土工布Ⅰ延伸至斜槽（1）的盖板上的长度≥30cm。

4.如权利要求1或2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述第二土工布塞本体（19）包括缠绕无纺土工布Ⅱ的经防锈处理的铁丝圈或不锈钢圈，所述塞杆（20）采用直径为6mm的经防锈处理的铁丝或不锈钢丝制成。

5.如权利要求1或2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述混凝土挡墙（6）为毛石混凝土挡墙或素混凝土挡墙。

6.如权利要求1或2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述水泥砂浆抹面层（7）的厚度≥5cm。

7.如权利要求1或2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述混凝土底板（15）的上表面是坡度为10%～60%的斜面。

8.如权利要求2所述的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，其特征在于：所述无纺土工布Ⅰ的规格为400g/m2，所述无纺土工布Ⅱ的规格为80g/m2。

说明书

具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构

技术领域

[0001] 本发明涉及尾矿库排洪系统封堵结构，具体涉及一种具有排地下泉水和尾矿渗水功能的尾矿库排洪系统封堵结构。

背景技术

[0002] 排洪系统是尾矿库关键构筑物之一，一般由进水构筑物和排水构筑物组成，进水构筑物一般为排水井或斜槽，排水构筑物一般为隧道、斜槽或涵管。当排洪系统使用周期结束，经论证不再使用时，须在新排洪系统建成并开始使用后，对原有排洪系统进行封堵，结束其泄流能力，避免其成为尾砂泄漏通道。

[0003] 传统的排洪系统封堵结构为一个整体的封堵结构，分为刚性封堵和柔性封堵两类，前者采用浆砌块石、混凝土等刚性材料封堵，设计理念是基于封堵后“立马无过水”，务求一次性封堵严实，滴水不漏；后者利用砂、砾、块石、无纺土工布等材料在管壁内有序的紧密充填，利用封堵材料的反滤原理，使原本透水的封堵体随时间推移透水性减弱，外渗水量逐渐减少，最终达到安全封堵，是一个“渐变无过水”过程。

[0004] 这两种传统的封堵方式，无论是柔性封堵还是刚性封堵，都存在三个共性问题，第一，无论是刚性封堵的“立马无过水”，还是柔性封堵的“渐变无过水”，都是基于“封堵严实”，最终都废弃了原有排洪系统的所有排水功能，导致库内的尾矿渗水、地下泉水也不能利用排洪系统排走，而被留滞在库内，只能通过其它排洪系统或排渗系统排出；第二，斜槽线路较长，按传统考虑的“一个整体封堵结构”的思想下，无论是柔性封堵还是刚性封堵，其工程量都较大，冲砂、滚石施工困难，流动性小，废水较多，尤其是刚性封堵灌浆成本较高；第三，“严实封堵”是一个理想状态，实际上对于斜槽，由于结构上分为侧壁管底和盖顶两独立部分，盖板之间又有裂缝，因此其整体性本身较其他结构要差一些，易受外荷、地基沉降不均等影响变形、断裂，柔性封堵材料本身很难与管壁贴合紧密；而对于刚性封堵，由于工程量、工程造价的限制，灌浆往往不密实。这些都导致流进斜槽壁和封堵体之间空隙的水流，可能以封堵体迎水面为起点形成一个条形高压体，对槽壁及周边尾矿形成从内向外的高压渗透，反而容易导致周边尾砂堆积体发生渗透毁坏。

[0005] 另外，传统的排洪系统封堵结构为一个整体的封堵结构，施工必须有一个先后顺序，往往是从下到上进行封堵施工。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种能够同时实现“不过洪水”，却可以“过地下泉水和尾矿渗水”，且“不漏砂”、施工工程量较小，成本较低、工期调度灵活的具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构。

[0007] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种具有排地下泉水和尾矿渗水功能的排洪系统封堵结构，包括上游封堵结构和下游封堵结构，所述上游封堵结构包括斜槽，所述斜槽的盖板间留有缝隙，所述缝隙内填塞有无纺土工布Ⅰ，所述无纺土工布Ⅰ边沿延伸至斜槽的盖板上，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿上浇注有水泥砂浆，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿通过水泥砂浆固定在斜槽的盖板上；所述斜槽的进口段设有混凝土块；所述下游封堵结构包括涵管，涵管的出口端设有混凝土挡墙，混凝土挡墙上方设有混凝土盖板Ⅱ，混凝土挡墙的上游侧侧面上设有水泥砂浆抹面层，混凝土挡墙上从上至下依次设有观察孔、溢流孔、冲砂孔；混凝土挡墙的上游侧设有沉砂池，沉砂池上方为中空的过水区，沉砂池底部设有混凝土底板，混凝土底板上表面为倾斜面；所述溢流孔内设有第二土工布塞，第二土工布塞包括第二土工布塞本体和塞杆，第二土工布塞本体与塞杆相连；所述冲砂孔的进口端设有第一土工布塞。

[0008] 进一步，所述冲砂孔的出口端设有木塞，所述冲砂孔内设有钉耙，所述钉耙包括耙体和与耙体相连的耙柄，钉耙的耙体端延伸至沉砂池内，所述木塞中间开有供耙柄穿过的孔，木塞和耙柄之间设有无纺土工布Ⅱ。

[0009] 进一步，所述无纺土工布Ⅰ延伸至斜槽的盖板上的长度≥30cm。

[0010] 进一步，所述第二土工布塞本体包括缠绕无纺土工布Ⅱ的经防锈处理的铁丝圈或不锈钢圈，所述塞杆采用直径为6mm的经防锈处理的铁丝或不锈钢丝制成。

[0011] 进一步，所述混凝土挡墙为毛石混凝土挡墙或素混凝土挡墙。

[0012] 进一步，所述水泥砂浆抹面层的厚度≥5cm。

[0013] 进一步，所述混凝土底板的上表面是坡度为10%～60%的斜面。

[0014] 进一步，所述第一土工布塞采用无纺土工布Ⅰ制成。

[0015] 进一步，所述无纺土工布Ⅰ的规格为400g/m2，所述无纺土工布Ⅱ的规格为80g/m2。

[0016] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0017] （1）本发明将传统的整体封堵结构划分成上游封堵结构、下游封堵结构两部分，上游封堵结构主要用于结束该排洪系统的泄流功能，防止洪水再进入排洪系统，实现“不过洪水”；下游封堵结构主要用于保证库内地下泉水和尾矿渗水正常泄流，同时尾砂不流出，实现“过地下泉水和尾矿渗水，不漏砂”的功能。因此本发明能够同时实现“不过洪水”、“过地下泉水和尾矿渗水，不漏砂”的功能需求，避免另外设置排渗系统用于排地下泉水和尾矿渗水，施工工程量较小，能够有效节约成本。

[0018] （2）混凝土挡墙的上游侧设有沉砂池，混凝土挡墙上从上至下依次设有观察孔、溢流孔、冲砂孔，尾砂粗粒通过沉砂池沉淀，尾砂细粒通过溢流孔中的第二土工布塞过滤，清水通过溢流孔排出，当流量超常时，水从观察孔排出，排地下泉水和尾矿渗水的同时，还能防止漏砂，避免周边尾砂堆积体发生渗透毁坏。

[0019] （3）冲砂孔中设有钉耙，当沉砂池中的沉砂积满，可通过钉耙将沉砂池淤积的沉砂爬出，排砂方便，清洁环保。

[0020] （4）溢流孔中设有第二土工布塞，第二土工布塞保证清水从溢流孔排出的同时，可进一步防止尾砂进入溢流孔，防止溢流孔堵塞，同时，第二土工布塞可清洗后重复利用，或直接更换，清洁环保。

[0021] （5）本发明的上游封堵结构和下游封堵结构在施工组织上无必然的先后次序，可根据实际情况同时或先后施工，工期调度灵活。

附图说明

[0022] 图1是本发明实施例上游封堵结构的剖面示意图。

[0023] 图2是本发明实施例下游封堵结构的剖面示意图。

[0024] 图3是本发明实施例下游封堵结构的立面示意图。

[0025] 图4是图2所示实施例的第二土工布塞的结构示意图。

[0026] 图中：1—斜槽；2—缝隙；3—水泥砂浆；4—混凝土块；5—涵管；6—混凝土挡墙；7—水泥砂浆抹面层；8—观察孔；9—溢流孔；10—冲砂孔；11—第二土工布塞；12—第一土工布塞；13—钉耙；14—木塞；15—混凝土底板；16—沉砂池；17—过水区；18—混凝土盖板；
19—第二土工布塞本体；20—塞杆。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

[0028] 本实施例包括上游封堵结构和下游封堵结构，参照图1，上游封堵结构包括斜槽1，斜槽1的盖板间留有缝隙2，缝隙2内填塞有无纺土工布Ⅰ，无纺土工布Ⅰ边沿延伸至斜槽1的盖板上，无纺土工布Ⅰ延伸至斜槽1的盖板上的长度为30cm，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿上浇注有水泥砂浆3，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿通过水泥砂浆3固定在斜槽1的盖板上；斜槽1的进口2
段设有混凝土块4，无纺土工布Ⅰ的规格为400g/m。

[0029] 参照图2、图3，下游封堵结构包括涵管5，涵管5的出口端设有混凝土挡墙6，混凝土挡墙6上方设有混凝土盖板18，混凝土挡墙6的上游侧侧面上设有水泥砂浆抹面层7，混凝土挡墙6上从上至下依次设有观察孔8、溢流孔9、冲砂孔10；混凝土挡墙6的上游侧设有沉砂池16，沉砂池16上方为中空的过水区17，沉砂池16底部设有混凝土底板15；

[0030] 溢流孔9内设有第二土工布塞11，参照图4，第二土工布塞11包括第二土工布塞本体19和塞杆20，第二土工布塞本体19与塞杆20相连，第二土工布塞本体19包括缠绕无纺土工布Ⅱ的经防锈处理的铁丝圈或不锈钢圈，无纺土工布Ⅱ的规格为80g/m2；塞杆20采用直径为6mm的经防锈处理的铁丝或不锈钢丝制成；

[0031] 冲砂孔10的进口端设有第一土工布塞12，第一土工布塞12采用无纺土工布Ⅰ制成，冲砂孔10的出口端设有木塞14，冲砂孔10内设有钉耙13，钉耙13包括耙体和与耙体相连的耙柄，钉耙13的耙体端延伸至沉砂池16内，木塞14中间开有供耙柄穿过的孔，木塞14和耙柄之间设有无纺土工布Ⅱ。

[0032] 混凝土挡墙6为毛石混凝土挡墙。水泥砂浆抹面层7的厚度为5cm。混凝土底板15的上表面是坡度为20%的斜面，所述斜面采用水泥抹面抹光。

[0033] 本发明中，混凝土挡墙6还可为素混凝土挡墙或其它刚性结构挡墙。

[0034] 本发明主要应用于斜槽-涵管式的排洪系统，且库内尾矿渗水、地下泉水较多的排洪系统，本发明在排洪系统封堵完成并结束其排洪水功能后，还能够利用原排洪系统能作为一个排尾矿渗水和地下泉水的通道。本发明还适用于防止排洪系统漏砂，但不适用于排洪系统结构已受到严重毁坏，已出现发展型漏砂的情况。出现发展型漏砂时，须先对结构进行治理，控制稳定后方可采用本发明。

[0035] 本发明的设计原则：对应功能，细化结构。将封堵体划分成两部分，以分别实现“不过洪水”、“过地下泉水和尾矿渗水”、“不漏砂”的功能需求。第一部分位于进水构筑物，称为上游封堵结构，其目的是结束该排洪系统的泄流功能，防止洪水再进入排洪系统，实现“不过洪水”；第二部分位于排洪构筑物出口，称为下游封堵结构，其目的是保证库内地下泉水正常泄流，同时尾砂不流出，实现“过地下泉水（尾矿渗水），不漏砂”。

[0036] 本发明的上游封堵结构和下游封堵结构可独立施工。可以先进行进口处的施工，也可以先进行出口处的施工，或者同时进行施工。上游封堵结构主要作用在于切断上游来水，避免库内洪水增大排洪系统的内水压力；下游封堵结构主要用于排地下泉水和尾矿渗水。

[0037] 下面结合背景案例和具体施工方案对本发明做进一步描述。

[0038] 案例背景：

[0039] 某尾矿库原有库内排洪系统为斜槽-涵管，上游斜槽进口为矩形，尺寸为高1.8m，宽0.8m，下游涵管为圆拱直墙型，高为1.2m，宽为0.5m，拱顶直径为0.5m，泄流能力不满足规范要求，同时，之前该尾矿库在运行过程中曾发生斜槽盖板破裂的漏砂行为，后经砂袋回填处理后，多年来未再发生漏砂情况。为安全起见，闭库处理时，考虑封堵原排洪系统，从滩顶新建明渠排洪。现场踏勘，发现在无洪水的旱季，该斜槽排水口仍有一定流量（约1m3/h）的清水泄出，雨季时流量会增大，已知流量不超过20m3/h，通过调查分析，该现象产生的原因是建库前未对库区进行详细的地质勘察，建库时未对库内泉眼进行妥善处理，导致库内排洪系统成为主要地下泉水过流通道，因此要求封堵后，地下泉水依然能通过该通道正常排出。在闭库滩面治理时，斜槽内有少量尾砂排出，但并非发展型漏砂，两天内停止，之后并未复发，因此要求封堵后，要保证原排洪系统不漏砂。

[0040] 施工方案：

[0041] 上游封堵结构施工：由于原排洪系统内常年有地下泉水流动，因此新建明渠修建完毕后，只进行上游封堵结构施工，即对斜槽1的进口段凿毛底板和槽壁后，现浇混凝土块4，斜槽1的盖板间的缝隙2内填塞有无纺土工布Ⅰ，无纺土工布Ⅰ边沿延伸至斜槽1的盖板上，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿上浇注有水泥砂浆3，无纺土工布Ⅰ的延伸边沿通过水泥砂浆3固定在斜槽1的盖板上，现浇混凝土封堵段长1.5m。

[0042] 下游封堵结构施工：待闭库工程其它项目完成后，才进行下游封堵结构施工。首先以涵管5下游出口为起点，先将涵管5出口顶部挖开4m长，然后对该段混凝土底板15进行开挖，对后2m段的涵管5处的混凝土底板15用混凝土回填调坡至20%，四周涵管5管壁抹水泥砂浆加固抹光，形成沉砂池16；对近出口的前2m段涵管5修筑毛石混凝土挡墙，浇筑时，混凝土挡墙6从上到下预留观察孔8、溢流孔9和冲砂孔10。然后安置沉砂池16内预留的除砂钉耙13，钉耙13包括耙体和与耙体相连的耙柄，耙柄从冲砂孔10伸出。在冲砂孔10的进口端设置木塞14，钉耙13的耙体端延伸至沉砂池16内，木塞14中间开有供耙柄穿过的孔，木塞14和耙柄之间设有无纺土工布Ⅱ。

[0043] 最后，对涵管5进行修复，观察孔8保持通透，对溢流孔9塞第二土工布塞11。运行过程中，沉砂池16之上形成过水区，一般情况下，水中携带的尾砂，尾砂粗粒（直径大于0.2mm）通过沉砂池16沉淀掉，尾砂细粒通过溢流孔9中的第二土工布塞11过滤，清水通过溢流孔9排出，当流量超常时，水从观察孔8排出。当溢流孔9处流量减小，或无纺土工布Ⅱ变黑，定期将第二土工布塞本体19取出清洗或更换；并定期清理溢流孔9处淤砂，且定期对沉砂池16进行清砂，拔除木塞14，用工具钩出耙柄与冲砂孔10之间的第一土工布塞12，然后来回推动钉耙13清砂，必要时，可从观察孔8放入冲水管，用水泵抽水冲砂，辅助清砂。若发生大规模漏砂，水砂浓度增高，流速增大，尾砂不能通过沉砂池16及时沉淀时，会通过观察孔8流出。当观察孔8出水携砂，应及时进行调查，确认是否发生漏砂，以采取应对措施，所以，观察孔8在一定程度能起到预警作用。

[0044] 本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

[0045] 说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。