铺塑防渗技术在焦家金矿尾矿库的应用.pdf

2 0 0 2年 4月 第 3 1卷第 2 期 有色矿山 No n f e r rou s Mi n e s Ap r ． ， 2 0 0 2 V0 1 ． 3 1 NO ． 2 铺塑防渗技术在焦家金矿尾矿库的应用 赵传卿，王红岩 山东黄金集 团有限公 司焦家金矿 ， 山东 莱州 2 6 1 4 4 1 [ 关键 词】新工艺 ； 铺 塑防渗 ； 环境保护 [ 麓要】叙述了最新 的铺 塑防渗工艺技 术以及首次在尾矿库垂 直防渗工程 中的应用， 焦家金矿利用此技术解 决 了尾矿 库的渗水污染 问题 ， 此技术值得推广应用。 [ 中圉分娄号 】 T V5 4 3 8 9 [ 文献标识码 ]1 3 [ 文章编号]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 2 0 0 3 2 - 0 3 Ap pl i c a t i o n o f pl a s t i c p e ne t r a t i o n r e s i s t a n t t e c h ni qu e i n t a i l i n g s p o o l i n J i a o j i a Go l d Mi n e ZHAO C h u a n q i n g ，W ANG Ho n g - y a n J i a o j i a Go l d Mi n e ，S h a n do n g Go l d Gr o u p C o ，L t d，La i z h o u 2 6 1 4 4 1 ．C h i n a Ke y wo r d s n e w t e c h n o l o g y；p l a s t i c p e n e t r a t i o n r e s i s t a n t ；e n v i r o n me n t p r o t e c t i o n Ab s t r a c t Th e p a p e r p r e s e n t s a n e w p l a s t i c p e n e t r a t i o n r e s i s t a n t t e c h n i q u e ．I t i s fi r s t u s e d i n v e r t i c a l p e n e t r a t i o n res i s t a n t e n g i n e e r i n g ．B y u s i n g t h i s t e c h n i q u e ，t h e l e a k a g e p o l l u t i o n h a s b e e n a v o i d e d i n J i a o j i a G o l d Mi n e I t i s wo r t h s p rea d ． 1 前言 焦家金矿位于山东省莱州市莱州湾畔， 是我国 著名的大型黄金矿山。焦家金矿现用尾矿库位于莱 州湾畔沿海防风黑松林空旷地带， 利用海沙平地 四 面筑坝， 初期坝相对高度为 5 m， 长 6 0 0 m． 宽 3 0 0 m， 库容约 1 0 0万 m ； 1 9 9 2年投入使用。 随着生产能力的扩大， 处理矿量的增加， 尾矿库 1 9 9 7年底基本满容。1 9 9 7年开始尾矿库二期工程 建设 ， 用毛石与尾砂筑坝． 加高 5 m． 扩容 7 6万 m 。 由于坝体是渗 水坝． 尾矿库坝体 是海沙、 尾砂和 毛 石． 周围的土地是沙地， 渗透系数大， 透水能力强； 随 着尾矿库高度的增加， 浸润线也随之升高， 渗水能力 加大。 尾矿库中的水和尾砂中含有不利于植物生长的 化学成分或者其浓度远大于适合植物生长的正常浓 [ 收稿 日期 ] 2 0 0 2 0 1 2 5 [ 作 者简升】赵传卿 1 9 6 9一 ， 男， 山东 临晌人 ， 采矿工 程师， 从事矿山管理与技术工作。 度。其 中尾矿库的水中 c 1 一 含量为 6 8 0 0 mg ／ L ， 基本 达到海水中的浓 度， 这样严重地影 响了周 围农作物 和森林树本的正常生长， 破坏了其生存环境， 致使离 尾矿库较近的部分树木叶子发黄． 处于病态， 植物存 在着生存危机。尾矿库南部、 东部、 西部为黑松林和 农作物耕地 ， 面对这种严峻的形势， 为严防尾矿库内 含高浓度 a一 水的渗 漏造成环境污染． 保证同围群 众利益， 保护森林树林， 焦家金矿决定对尾矿库采取 防渗措施。 根据焦家金矿尾矿库的实际情况． 经过讨论， 处 理尾矿库渗漏的方案有 3个 ①三山岛金矿 已首次 应用成功的塑性混凝土防渗墙法 ； ② 围绕尾矿库周 围垂直挖沟到粘土淤泥层， 施工厚度约 0 ． 3 ～0 ． 5 m 的混凝土墙 ； ③借鉴水库、 河堤的防渗技术， 用铺塑 法垂直隔离海抄渗透层。 第一种方法在三 山岛金矿已经成功应用， 并且 效果较好。但其工艺复杂， 机具特殊 ． 投 资较大， 工 期较长， 并且 目前尚无 明确的技术规范。第二种方 法和第一种相似， 技术上很有把握 ， 也一定能达到预 定效果， 但劳动强度高． 工作量太大， 并 且浇注混凝 维普资讯 第 2期 赵传卿等 铺塑防渗技术在焦家金矿尾矿库的应用 3 3 土费用很高， 投资大。经过多方论证考察后， 最后决 定采取借鉴水库防渗的最新技术垂直铺 塑法。 这种方法是新兴 的防渗技 术， 已经 应用于水库 、 河 坝、 江堤等工程的防渗． 应用效果 良好。 铺塑 防渗 工 程 1 9 9 9年 3月 1 0日开 始施 工， 1 9 9 9年 4月 5日竣工． 历时 2 5天。 2 地质概况 2 ． 1 地层的构成 尾矿库区地势平坦。场地地层主要 为中粗 沙、 中细沙、 淤泥质沙、 淤泥、 粉质粘土层以及粉土， 粉土 层下为强风化的花岗岩 见图 1 。 丝查 中粗沙、中细沙 擞泥质沙 层 粉质粘 花 岗岩 圉 1 地层构成示意 围 中粗 沙层 、 中细沙层 厚度 为 1 ． 8 5 ～2 ． 7 m 左 右， 比较均匀稳定。中粗沙层与中细沙层分布不是 十分明显。 淤泥质沙层 呈流塑状态， 含 贝壳， 局部夹淤 泥 以及粗沙， 该层厚 度变化较大． 由几十厘 米到 2 ． 5 m 不等。 淤泥层 饱和呈流塑状态， 属高 压性土， 局 部含 淤泥质沙。层厚 由几十厘米到 2 m不等。 粉质粘土层 湿一饱和， 呈可塑到硬塑状态， 密 实度为中实一密实。粘土层连续稳 定存在， 局 部夹 粘土和粉土薄层。顶板埋深一般为 3 --4 m。 粉土层 饱和， 呈可塑性状态， 中密． 夹粉质粘土 层， 本层最大揭露厚度为 7 ． 8 m． 舍承压水。 花岗岩 已风化成粘性 土。局部风化成 粉砂． 湿， 呈可塑到硬塑状态． 中实一密实． 强风化层揭露 厚度为 9 ． 3 m。 2 ． 2 地层的渗透性及场地地震裂度 中粗沙为中一强透水层， 渗透 系数为 9 ． 4 1 0 ～ 5 ． 8 1 0 ～ m／ s ， 几何平均值为 2 ． 0 x1 0 ～c ml s 。 淤泥质沙为弱透水层， 渗透 系数 为 5 ． 21 0 ～ 3 ． 51 0 一c ml s ． 几何平均值为 1 ． 2 1 0 ～o m／ s 。 淤泥为弱透 水层， 渗透 系数 为 6 ． 8 x 1 0 ～ m ／ s ～ 7 ． 4 x1 0 ～c ml s ． 几何平均值 为 1 ． 0 x1 0 c ml s 。 粉质 粘 土 为 很 弱 透 水 层． 渗 透 系 数 最 大 为 8 ． 5 x 1 0 c m／ s ． 最小小于 1 ． 0 x 1 0 一 c m／ s 。 该场地地震裂度为 7度。 2 ． 3 地下水情况 场地地下水属于潜水型， 地下水位埋深为 1 ． 2 5 -- 2 ． 3 m， 场地水位东部比西部高。地下水 由东向西 方向流动 ； 含水层为 1 --2 ． 5 m。 3 铺塑防渗工艺 3 ． 1 防渗设计 由于粉质粘土层属于很弱的透 水层， 可 以做为 防渗工程隔水 层． 设计 要 求防渗 墙下 部嵌 入该 层 0 ． 5 ～ l m。 防渗 墙 连 续 轴 线 长 8 0 0 m， 平 均 墙 深 3 ． 7 m， 连续墙 面积 为 2 6 0 0 。做 防渗设计 中为 了 控制防渗深度， 地质勘探， 海相粉质淤泥粘土层不超 出 1 m时， 穿透海相粉质淤泥粘土层； 若淤泥沉积层 超出 l m时， 即以 l m 为控制深度， 不穿透海相 淤泥 沉积层 。 由于该工程防渗位置主要为沙层， 其深度较小 一般为 3 ． 5 m 左右 ， 地下水水头差较小， 所 以采用 的防渗体材料为塑料薄膜， 垂直铺入地层． 以达到隔 水防渗 目的。焦家金矿尾矿库铺塑防渗工程见示意 图 2 堂 至 要 环海公路 兰 圉 2 焦寒金矿尾矿库铺塑防渗工程示意围 3 ． 1 ． 1 防渗墙 材料 P E聚 乙烯 防渗 土 工 膜 厚 度 0 ． 2 5 ram、 幅 宽 3 ． 8 m， 此膜具有寿命长 据资料提供约 3 0 ～5 0年 、 抗震、 抗折 、 耐腐蚀等特点。 在施工 中铺塑工 程 C点与 D点之间有上坝公 路隔开． 虽 不能连接 在一起， 但 不影 响防渗效 果。 A B C段铺塑墙 长度为 3 8 0 m， D E F段铺塑墙长度为 42 0 m 。 维普资讯 有色矿山 2 0 0 2年 第 3 1卷 3 ． 1 ． 2技 术 要 求 1 塑膜插入海相淤泥沉积层不少于 0 ． 5 m。 2 塑膜接头采用缝合或搭接法。用缝台法时 搭接不少于 2 0 c m， 折叠后缝合。用搭接法时搭接长 度 不少 于 1 ． 5 m。 3 塑膜不能破裂， 淘槽 回填密实， 不能有架空 现象。 3 ． 2 铺塑施工 根据地质条件及设计要 求开 机造 槽到设 计深 度， 水由水泵送至沟槽内并加入澎润土泥浆护壁， 然 后往复式垂直铺塑机铺塑膜， 最后人工 回填沟槽。 1 平整场地 为保证机械开槽及铺塑的顺利进 行， 沿铺塑轴线平整场地宽度为 4 ． 5 m。 2 开沟造槽 为保证施工 中开沟造槽连续稳定 确保深度， 采 用超开沟， 槽深 3 0 c m 以上 槽深视地 质条件而定， 如果 地面有碎石或废 石， 可能要深一 些， 以免碎石破坏浆泵 ， 槽宽是铺塑机开槽宽度的 2倍。为避免沟槽收缩塌 陷， 加入大量膨润土。 增加 泥浆浓度以利固壁， 同时也能够在沙层 中形成一道 泥土防渗墙。 3 塑膜铺设 根据铺塑 的设计深度， 选择 塑膜 的宽度。本次尾矿库的平均设计铺塑深度为 3 ． 5 m， 故选择了塑膜宽度为 4 ． 0 m。顶部余 留部分倒 向沟 槽的一侧， 塑膜连续拖放过程 中的接头大 于 2 O c m 折叠缝合， 缝 合不得开裂。 4 沟槽回填 塑膜铺设完毕后， 利用反循环 系 统排出的泥浆 、 泥沙一起沉淀回填沟槽． 最后人工回 填淘槽， 完成淘槽回填工序。 5 顶部处理 塑膜 沟槽回填密实后 ， 在余 留部 分塑膜上部覆 盖 1 0 ～3 0 c m 的沙土， 以保证塑膜不 被氧化或风化而受到破坏， 失去防渗隔离作用。 4 工程质量的检查及效果检测 4 ． 1 工程质量控制与检测 铺塑防渗工程为地下隐蔽工程， 确保工程质量 是防渗工程施 工中的首要问题。为确保工程质量， 施工现场设监理 人员三班跟班作业 i 建立 了以主任 工程师全面负责技术质量、 监理 人员严格把关 、 施工 队技术人员具体 负责、 机组 人员认 真执行 的四级 质 量管理体系。四级质量管理体系的有关人员都认真 做好原始记录并写出分段施工小结， 从地质资料、 防 渗设计 、 原料质量、 造槽深度、 泥浆浓度到铺塑成墙、 淘槽回填质量上， 逐一把关 ， 都做 了详 细的工作记 录． 使整个施工过程和工程质量处于受控状态。 工程完成后． 在防渗墙两侧设观测孔组， 用于化 验检测水质及观测铺塑墙两侧的水位情况， 可以观 察出铺塑墙是否隔水防渗 。 根据防渗墙的长度， 可适当选择观测孔组的轴 向间距， 以最能方便地观 测防渗墙两侧的水质为原 则。本次设计观1侧孔轴向间距 为 1 0 0 ～1 5 0 m。选用 直径为 1 2 7 mm或 1 1 0 ram 的钢管， 在管子周 围钻 直 径为 0 ． 5～ 1 ． 0 mm 的 滤 水 孔。滤 水 孔 间 距 为 1 0 0 mm1 0 0 mm。观 测孔高度 为 3 ． 5 m． 尾部做成 尖状， 以利于插入地下 ； 顶部设盖， 以利于取水观测。 观测孔安装 ①钢管观测孔用有纺土工布包扎 一 层， 以防止砂等颗粒物质从滤水孔渗入水中或堵 住滤水孔。②用地质钻机钻和钢管观测孔一般粗的 孔， 将钢管观测孔订入钻孔中即可。③要保证钢管 观测孔插入海相淤泥粘土层以下 2 O c m。 4 ． 2 工程评价 1 铺塑 防渗法 比塑性混凝土墙和施工混凝土 墙的防渗方法造价低得多； 本次铺塑 防渗工程完成 铺塑工程长度 8 0 0 m 2 6 0 0 m ； 设观 测孔 4组 计 8 个 ； 投资 1 4 ． 3 4万元。 2 施工工艺简单、 可靠， 操作容易。 3 P E聚乙烯防渗 土工膜原料来源广、 寿命长 3 0 ～5 0年 、 抗震、 抗折 、 耐腐蚀。 4 施工质量优， 工期短， 仅用了 2 5天。 5 结语 经过几年应用证明， 观测孔两侧水的成分比较 稳定， 有相对稳 定的水位差 ； 尾矿库外侧是淡水层， 内侧是焦家金矿选冶车间的处理水。焦家金矿尾矿 库的铺塑防渗墙的实践是成功的， 达到了预期截 水 防渗的目的， 为我国平地建筑尾矿库、 库区垂直防渗 积 累了经验。 焦家金矿尾矿库的铺塑 防渗有效地保护了森林 树林， 也保护了周围群众的利益． 取得了较好的经济 效益、 环保效益和社会效益。 [ 参考文献 】 [ 1 ] 李辅立 ． 获取 尾矿 坝沉 积规律及 物理 力学 性能 指标 的 简 易方法 [ J ]有色矿 山． 1 9 9 7 ． 2 [ 2 ] 周力 地下塑性混 凝土 防渗连续墙 在 尾矿库 的应用 [ J ] ． 有色矿 山， 1 9 9 8 ， 2 下转 第 3 8万 维普资讯 有色矿山 2 0 0 2年 第 3 l 卷 4 GM 一3的实际应用 本厂于 2 0 0 0年 8月生产了第～批 GM 3衬垫 产品， 用于河南大峪 淘矿务局一矿 J KM 一1 ． 8 5 x 4 多绳摩擦式提升机上， 并 _f 2 0 0 0年 8月底正式投入 运行。经过一年 的实际使用， 未发现 异常， 现场反映 良好。2 0 0 1 年 7月测量。 瞎耗仅为 1 ． 2 ram。 2 0 0 0年 1 1 月， 大电煤 电公司姚桥矿从本厂订 购了 一 套 GM 一3高 性 能 衬 垫，提 升机 型 号 为 J KMD一 4、 5x 4 o 该套衬垫从 2 0 0 1年元月安装使用 至今未见异常现象， 使用取得满意效果。 2 0 0 1 年 2月本厂 叉为淮北 矿务 局祁 南煤矿制 造 了 一 套 GM 一3高 性 能 衬 垫， 提 升 机 型 号 为 J KMD一3 、 5 x 4 。 使用至今令人满意。 通过以上三台 GM 3衬垫产品的实际应用证 明， 该新型高性 能衬垫性 能优 良， 稳定可靠， 满足 了 现场的使用要求。 5 结语 经过三年 多时间的研制和 3台产品的实际运行 考验证明， G M 一3新型高性能衬 垫具有以下优异的 性能。 1 在各种工况下的摩擦 系数均大于 0 、 2 5 ， 完 全可以满足多绳 摩擦式提 升机的使用要求。 2 温度特性 好， 摩擦性 能受温度 影响小， 尤其 是受热不熔化， 为意外情况下衬垫的可靠性提供 了 保证。 3 综合机械性 能优 异， 加工性能 良好， 易于现 场加工绳槽， 且不含损伤钢丝绳的物质。 4 对摩擦脂兼容性 好， 既适用于进 口摩擦脂， 也适用于 国产摩擦脂， 用 国产 L Z M 摩擦脂 效果更 好 。 采用氧化硫杆菌生物调节方铅矿和闪锌矿的表面 通过吸咐、 电动力学和浮选来研究氧化硫杆菌与闪锌矿和方铅矿的相互作用， 研究发现吸附在方铅矿和 闪锌矿上的氧化硫杆菌细胞量几乎与 p H值无关。然而， 与闪锌 矿对比， 吸附在方铅矿上的细 胞量要大得 多。氧化硫杆菌在方铅矿和闪锌矿上的等温吸 附线表示朗莫 依里昂 L a n g mu | r i a n 行为。 电动力学测试表 明， 方铅矿和闪锌矿的等电点大约位于 p H 2 ， 而氧化硫杆菌则大约在 p H 3 。矿物和细菌相互作用之后， 由于 细菌细胞固着所致， 矿物的等电点向较高 p H值处转移， 这表 明吸附很有特效。此外， 在细菌作用之后， 发现 电泳淌度变小， 该数值与时间成函数关系。在细菌细胞与矿物相互作用之后的任何情况下， 在不同的时间间 隔， 均呈现这一趋势。与方铅矿作用之后的细菌量减少。与氧化硫杆菌作用 1小时之后． 闪锌矿的浮选 回收 率没有受到影响， 但是在存在氧化硫杆菌细胞、 p H值范围为 5 ～1 1 的情况下， 方铅矿完全被抑制。针对方铅 矿和闪锌矿混合矿物的选择性浮选试验表明， 在存在氧化硫杆菌的情况下， 可从方铅矿中选择性浮选出闪锌 矿 。 毛义春摘译 维普资讯