一种尾矿坝淤堵负压排渗加固装置的制作方法

本发明涉及尾矿库辅助装置技术领域，特别是指一种尾矿坝淤堵负压排渗加固装置。

背景技术：

尾矿库溃坝、边坡滑坡是制约安全生产的重大危险源。近十几年来，我国矿山企业生产规模扩增，尾矿排放量加大。但由于技术及管理的落后性，尾矿库风险逐渐显露出来，部分尾矿库甚至成为重大危险源，如发生暴雨、地震液化等极端环境，一旦尾矿库发生溃坝，后果不堪设想；多雨地区的狭长型公路边坡，交通要塞等，虽然采取很多治理方法，但效果不佳，主要原因是由于极端恶劣地质、天气条件造成的土石方过饱和，使得防护工程的功能弱化；溶浸采矿还处于不断的发展过程中，但面临着溶解液渗透性差等问题，面临矿产品的回收率低、周期长等问题。

排渗设施是控制尾矿坝浸润线的有效手段，常见排渗设施有辐射井、虹吸井、排渗盲沟以及排渗管等，但都面临随着运行时间的推移，会发生一定程度的物理、化学及生物淤堵，造成后期维护成本高，施工周期长等问题。当前国内对于有关排渗设施主要集中于水力工程中堤防减压井的优化与保护方面，针对极端工况条件下，较为便捷有效应对极端工况条件下的应急技术及设备还处于空白阶段；边坡滑坡现象在我国南方多雨地区时常发生，目前防护方法主要通过砂浆锚杆联合挂网支护、种植植被等，但无法从根源上解决强降水造成土石方的过度饱和引发的滑坡泥石流地质灾害；目前，溶浸采矿主要通过改变喷淋强度、溶浸液、矿石的堆存渗流通道对矿物质的浸出进行工业应用，对于调控溶浸液渗流设备还处于空白阶段。

技术实现要素：

本发明为解决尾矿坝淤堵排渗水能力差、土石方边坡的含水过饱和、溶浸采矿溶解液渗透运移方向等问题，采用负压原理，将尾矿库、边坡，溶浸采矿中集中收集，提供一种尾矿坝淤堵负压排渗加固装置。

该装置包括集水钻头、连接螺纹管、金属网过滤管、土工织物、塑封膜、抽汽管、螺纹夹管盖、压力表、汽液分离容器、负压泵和应急注浆泵，集水钻头与金属网过滤管通过连接螺纹管分段连接，用土工织物将金属网过滤管紧密包裹竖直压入尾矿砂内，用塑封膜包裹裸露在液面以下部分及液面以上的排渗管；抽汽管置入装置的集水钻头内，抽汽管用螺纹夹管盖与金属网过滤管密闭连接封口，保证能够有效抽出集水钻头内积水且不发生抽汽管内的物理淤堵，抽汽管上设置压力表，抽汽管连接汽液分离容器、负压泵和应急注浆泵。

其中，集水钻头由圆形钢管与内空锥形钢焊接而成，能够集水。

金属网过滤管由金属网编制成圆形，两端分别与变径钢管焊接而成，连接螺纹管外径与金属网编制的圆形管同径；螺纹夹管盖中心孔径与抽汽管同径。

土工织物通过金属丝紧紧包裹金属网过滤管。

螺纹夹管盖与金属网过滤管连接，螺纹夹管盖中间的夹管口能够将抽汽管固定，且不会与外界发生气体交换。

塑封膜缠绕在土工织物浸润线以上及以下部分深度，保证装置在负压抽汽时，不会发生与液面上大气发生气体交换，要求该材料具有密闭性，紧紧贴附在土工布表面，遇水不会发生脱落，气密性减弱。

抽汽管置于集水钻头内，保证能够抽出部分粒径的含水尾砂，且要求抽汽管不置于集水钻头内部底端，避免发生粗粒径尾砂造成的物理淤堵。

根据不同的工程条件，设计安装m行、n列、q个装置，通过负压原理达到快速排渗的目的，其中，m、n和q均为大于1整数。

在尾矿坝使用中，在该装置外环使用一层透水石子。

压力表安装在抽汽管上，对装置内负压进行调节，同时检验装置的气密性。

汽液分离容器用于分离排渗水装置中的水，且保证装置的气密性。

负压泵用于整个运行系统的负压抽采。

注浆泵用于突发情况下，排渗水过后，及时注浆加固。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

针对尾矿坝，可以解决尾矿坝局部淤堵排渗效果差等问题，且不需要破坏已有工程，该装置操作简单，灵活性强；针对面临的极端工况条件的尾矿坝，病坝，采用该装置，能够一定程度上抑制尾矿坝溃坝事故的发生，通过应急性管内注浆加固技术，地表施工防护网，降低尾矿坝的运行风险。

针对多雨地带的边坡工程，通过使用该装置，负压排渗水，能够有效解决边坡过饱和造成的滑坡风险，同时，通过注浆泵，针对极端工况条件，采用能够快速注浆，保证交通要塞，土石方剥采量较大的边坡防护工程的稳定性。

针对溶浸采矿中，矿堆表面钻孔，采用该装置，能够解决溶浸液仅靠溶液自重，裂隙通道的运移规律，提高溶浸液的在水平方向的溶浸半径。

附图说明

图1为本发明的尾矿坝淤堵负压排渗加固装置结构示意图；

图2为本发明的尾矿坝淤堵负压排渗加固装置横剖面示意图。

其中：1-集水钻头；2-连接螺纹管；3-金属网过滤管；4-土工织物；5-塑封膜；6-抽汽管；7-螺纹夹管盖；8-压力表；9-汽液分离容器；10-负压泵；11-应急注浆泵。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种尾矿坝淤堵负压排渗加固装置。

如图1和图2所示，该装置中集水钻头1与金属网过滤管3通过连接螺纹管2分段连接，用土工织物4将金属网过滤管3紧密包裹竖直压入尾矿砂内，用塑封膜5包裹裸露在液面以下部分及液面以上的排渗管；抽汽管6置入装置的集水钻头1内，抽汽管6用螺纹夹管盖7与金属网过滤管3密闭连接封口，抽汽管6上设置压力表8，抽汽管6连接汽液分离容器9、负压泵10和应急注浆泵11。

本发明装置针对尾矿库中含水尾砂、边坡含水黏土、溶浸采矿中含矿物质的溶解液渗透收集，采用打孔、装入该装置，通过负压集水原理，使水快速排渗到该装置内，再通过抽汽管，将集水钻头内的水引出装置外设备、设施，实现尾矿库快速排渗、含水边坡的排渗加固及溶浸采矿中含矿物质的溶解液的渗透收集。该装置能够应用于尾矿库淤堵排渗加固；应用于高含水边坡排渗加固；应用于溶浸采矿中含矿溶解液的高效渗透收集及其他工程应用中由过饱和水诱因造成的各项风险。

下面结合具体实施例予以说明。

1)尾矿坝局部淤堵治理实施方案

在尾矿坝日常管理中确定尾矿坝淤堵的具体部位，通过抽水泵等装置将尾矿坝表面积水抽净，确保人工开挖的安全性后，方可施工。针对局部淤堵积水情况及表面积确定设计、施工、安装m行、n列、q个装置。施工过程具体如下：(1)开挖钻坑；(2)集水钻头1与连接螺纹管2连接、再与金属网过滤管3连接，具体连接金属滤水管的长度根据工程需要确定，可地震液化条件(通常认为地震液化深度影响8.0m)确定；(3)连接好后，将已连接的装置外部用土工织物4进行包裹，并将抽汽管6置于金属网过滤管3中，具体位置见附图1所示，然后用螺纹夹管盖7密封上口；(4)用土工织物4将装置紧密包裹，然后置于开挖的钻孔中；(5)用透水石子将钻坑回填，并用塑封膜5将裸露地表的装置密封；(6)在各个装置的抽汽管上安装压力表8机及相应的阀门；(7)将各个抽汽管支护并入总抽汽管网络；(8)建立自动化控制的负压泵、注浆泵房与总抽汽管网络连接。

运行阶段，根据尾矿坝运行情况，进行间断性抽气排水工作并进行相应塑封膜5调节；根据尾矿坝位移监测数据、地质灾害预警进行相应的注浆加固、地表编网加固工作。

2)边坡滑坡灾害的治理实施方案

针对多雨地区、高强度的降水诱发山体、岩体滑坡情况，以及狭长型公路要塞土石方剥离成本高情况，采用该装置治理技术如下：(1)工程设计，根据边坡岩体、岩土的具体情况，确定设计、施工、安装m行、n列、q个装置；(2)凿岩钻孔；(3)集水钻头1与连接螺纹管2连接、在与金属网过滤管3连接，具体连接金属滤水管的长度根据工程需要确定，可根据锚杆支护的原理及强度准则、降水量确定；(4)连接好后，将已连接的装置外部用土工织物4进行包裹，并将抽汽管置于金属网过滤管3中，具体位置见附图1所示，然后连接螺纹管2再用螺纹夹管盖7密封上口(需要说明的是钻孔直径要与装置外径相匹配)；(5)用土工织物4将装置紧密包裹，然后用锚杆机等将装置送入钻孔中，并结合工程地质条件，进行有效封孔技术(聚氨酯封孔、水泥砂浆封孔等)；(6)在各个装置的抽汽管上安装压力表8机及相应的阀门；(7)将各个抽汽管支护并入总抽汽管网络；(8)对裸露外表的装置采用塑封膜5进行包裹，并进行相应的编网加固工作；(9)建立自动化控制的负压泵、注浆泵房与总抽汽管网络连接。

运行阶段，根据边坡降水情况，进行间断性抽气排水工作，并根据相应的位移监测数据、地质灾害预警进行相应的注浆加固。

3)溶浸采矿中的施工方案

针对溶浸采矿中，实现渗流控制具体实施方案如下：(1)溶浸采矿方案的设计、施工及渗流通道的控制过程分析；(2)集水钻头1与连接螺纹管2连接、再与金属网过滤管3连接，再与连接螺纹管2连接，连接好后将已连接的装置外部用土工织物4进行包裹，并将抽汽管置于金属网过滤管3中然后用螺纹夹管盖7密封；(3)在装置的分支管网端部安装流量控制阀门，以便于方便调控渗流液的运移轨迹。

溶浸采矿工艺复杂多样，本装置的核心就是通过安装该装置，调控溶解液的运移途径，实现对溶浸液的精确控制。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。