[发明专利]一种适用于尾矿库的改进型混合坝

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于尾矿库的改进型混合坝。 

背景技术

目前，我国尾矿库数量达12000余座，堆存量100多亿吨。尾矿库安全关系到下游居民生命财产的安全、土地环境的污染，特别近几年频发的尾矿库安全事故，给国家带来了较大的经济损失，安全事故造成的人员伤亡影响社会的和谐稳定。

尾矿库安全问题突出，安全设施投入也很大。尾矿库建设投资在整个矿山建设投资中的比例在逐渐升高。如何在提高尾矿坝安全系数的同时尽可能的降低工程投资，成为矿山发展面临的一个重要课题。尾矿库的安全设施主要由初期坝、堆积坝、排洪系统、排渗系统、观测设施等组成。其中初期坝的建设投资在整个尾矿库建设投资的比例较高，降低初期坝的投资成为降低尾矿库建设投资的一个关键部分。

在尾矿库设计中，为了尾矿坝的后期安全，初期坝坝型一般选用透水堆石坝。透水堆石坝主要由堆石体及其上游面的反滤层、保护层构成，因透水性能好，可降低尾矿堆积坝体内的浸润线，加快尾矿固结，有利于尾矿坝的稳定。透水堆石坝采用的筑坝石料一般为坚硬的花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩、斑岩、辉绿岩、石英岩、桂质砂岩、密度大的石灰岩等，对于页岩、泥灰岩、角砾岩等岩石则不适于筑坝。

工程实践中，尾矿库库区附近往往缺少符合要求的硬岩，若使用硬岩筑坝，则筑坝成本过高，遇到这种情况，大部分将坝型改为当地材料筑坝，即软岩筑坝或者风化料筑坝。工程中使用软岩料的湿化特征比较明显，实际各种软岩料均有一个较为普遍的特点，即软岩料对环境变化的敏感性很强，现场刚开采的各种软岩料尚有一定的强度，但稍经风雨、日晒的影响，其强度迅速降低，颗粒加剧破碎。软岩一般软化系数小，即浸水饱和后强度损失较大，有时只剩下干燥状态下的20%～30%，因此湿化变形较大。同样，风化料筑坝时往往强度低，软化系数小，在尾矿库的初期坝建设实践中，采用软岩和风化料筑坝一般强度低，断面大，投资高。

尾矿库初期坝的施工过程中，为了防止洪水冲坏正在建设中的初期坝，要做施工导流；施工导流管一般选用预制钢筋混凝土管、钢管等，导流管施工完毕后，需要对导流管进行封堵，且封堵要有一定的强度，能够承受尾矿堆积至终期时的尾矿荷载，封堵之后，该导流管基本上没有任何作用。

浸润线对初期坝体的影响表现在四个方面：a)改变坝体内的应力状态，浸润线以下的岩土体有效应力减小；b)降低浸润线以下岩土体的物理力学指标；c)在浸润线溢出部位可能产生管涌、流土等渗透破坏；d)筑坝材料为粉土、砂土时，在浸润线较高的情况下，初期坝存在地震液化的可能性。故在工程实践中，尽量降低坝体内的浸润线对坝体的稳定意义重大。

尾矿库投入运行初期，排洪系统尚未开始进水，尾矿沉积滩面没有形成，透水堆石坝一般会出现短暂的跑浑现象，跑浑的时间取决于初期坝的高度、尾矿排放量及初期库容量等。目前，防止初期坝跑浑的措施为在初期坝上游面底部一定高度范围内设置粘土斜墙，设置粘土斜墙一方面会增加工程投资，另一方面会一定程度上削弱尾矿堆积坝的排渗能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种投资较低、运行可靠、便于维修、功能全面的适用于尾矿库的改进型混合坝。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于尾矿库的改进型混合坝，包括坝体、上游面防渗层、防渗齿槽、排水堆石棱体、上游面排水层、上游面反滤层、反滤齿槽、坝外坡防渗层、坝下反滤层、坝下排水层、排水管、集渗管、坝体与山体接触面防渗层、坝体与山体接触面排水层，所述上游面防渗层位于坝体与排水堆石棱体、上游面排水层之间，所述上游面防渗层的下端位于防渗齿槽中，所述防渗齿槽位于坝下排水层下方，所述上游面排水层、排水堆石棱体位于上游面防渗层与上游面反滤层之间，且排水堆石棱体位于上游面排水层的下方，所述上游面反滤层的下端位于反滤齿槽中，所述坝下反滤层位于坝体与坝下排水层之间，所述排水管位于坝下排水层中，所述排水管的进口与集渗管相连，所述排水管的出口设有闸阀，所述集渗管位于排水堆石棱体中，所述坝体与山体接触面防渗层位于坝体、坝体与山体接触面排水层之间。

进一步，所述坝体由风化料、软岩料、废石、废渣、土料等当地材料建成。

进一步，所述上游面防渗层、坝体与山体接触面防渗层为30cm厚砂砾石垫层-2.0mmHDPE膜-50cm厚粘土垫层，砂砾石垫层的砂砾石D=2～10mm。

进一步，所述上游面反滤层、坝下反滤层为30cm厚砂砾石垫层-400g/m²土工布-30cm厚砂砾石垫层，砂砾石垫层的砂砾石D=2～10mm。