辐射井在尾矿库排渗工程技术中的优势

范仕勇 崔良忠 马文 李小忠（安徽地矿建设工程有限责任公司）

一、引言

尾矿坝的稳定性验算中，最敏感的计算参数之一就是浸润线，因此浸润线又称之为尾矿坝安全生命线。为保证尾矿坝安全储备，如何降低浸润线，无外乎截、堵、排三个方面，顾名思义，也就是采用截流、堵水、排渗进行治理。众所周知，由于堵的方法（如防渗墙、注浆），容易受后期施工震动或渗流变化影响造成失效，现在已很少采用，而截和排一般结合使用，以获得理想的排渗治理效果。

二、排渗的工程措施概述

目前降低浸润线的工程措施概况起来有：排渗褥垫、预埋排渗管、盲沟、干砌块石贴坡、坝外水平排渗管、垂直沙井或插板、辐射井等，前三种为新建筑坝阶段直接预埋的排渗设施，由于建设期浸润线尚未达到排渗设施位置，地下水位较低，设施未起作用，待到浸润线上升到一定高度后，该预设设施因建设期施工干扰和胶凝材料固结等因素造成排渗能力大打折扣，大部分老尾矿库均有此现象出现。

随着尾矿堆积不断增高，浸润线也随之不断上升，坝体逐渐出现沼泽化、坡面变形等状况，排渗能力开始显现不足，此时就必须增设一些排渗设施或治理措施，如干砌块石贴坡、防渗墙、坝外水平排渗管、垂直沙井或插板、坝前盲沟、辐射井等。这些排渗设施由于能针对坝体渗流现状而进行的灵活应用，一般都能起到一定的功效。

由于干砌块石贴坡、防渗墙、垂直沙井或插板、坝前盲沟等比较常见，这里只简单介绍一下坝外水平管和辐射井排渗系统的构成。

坝外水平管分为近水平铺设和顺坝铺设两种，管出口段为实管，其它为滤水管段，直接将渗水导引至坝外。其布置形式如下图：

辐射井排渗系统由竖井、水平滤水管和水平导水管三部分组成，通过渗水通过水平滤水管汇集至竖井中，再由导水管排出坝外，以实现自流排渗的效果。对于堆积体中夹有近水平的隔水层或尾矿中含有较多泥粒成分，存在垂直方向上渗透系数差异性大，为加强垂直排渗能力，可在水平排渗管头增设多根沙井或一组插板，如下图。

辐射管（或者水平排渗管），根据现场具体情况，采用不同类型的滤水管：如堆积体颗粒大、渗透系数大则采用花管外包土工布方式，如颗粒细、渗透系数小则增大开孔率，采用带肋排渗管。

三、排渗治理工程措施对比

以上各种工程措施的使用功能和功效以及应用范围均有不同，如干砌块石贴坡只有护坡和减少流土发生，对降低浸润线毫无帮助；防渗墙可以堵住上游水源，但受施工限制，并且容易受损而失去堵水功效；坝前盲沟虽然在预埋的时候可以埋设较深，但容易结垢堵塞，而后期埋设的盲沟又埋深太浅，效果有限。因此真正有效的降低浸润线的排渗设施只有坝外水平管和辐射井系统了。

但是在工程技术应用实践中，坝外水平管有一定的应用局限性，在粗颗粒并且堆积均匀的的尾砂堆积坝中所施工的坝外水平管均获得了成功，排渗效果良好，但在粘土坝或细粒尾砂坝以及含有较多的尾矿泥的堆积坝中，其排渗效果就不太理想。如某初期坝为粘土混石坝，由于浸润线较高，在初期坝一级马道和二级马道分别布置了15和13根坝外水平管，间距10m，东部先施工，采用水平铺设方式，单根长度100m，完工后水位监测表明，浸润线降幅较小，最大降幅6m，最小仅0.5m，未能达到安全警戒线以下。为配合设计要求，西部坝外水平管全部采用顺坡铺设方式，单根长度230m，然而西部的坝外水平管全部施工完成后，浸润线降幅依然较小，甚至局部还有上升。为此重新进行了排渗设计，分别在两端布置了1口辐射井，井深27m，3层辐射管，辐射管沿线增设了沙井。工程完工后浸润线迅速降低，最大降幅达19m，辐射管涉及范围内浸润线埋深全部达到设计要求。经过多方仔细论证，究其原因，发现此类坝体由于有粘性土或尾矿泥存在，形成多种形态的隔水层，因而造成其渗透系数在各个位置和各个方向水泥均有较大差异。

总之对于坝外水平管这种点式截水方式，需要根据不同坝体特性有选择的应用。而辐射井排渗系统由于其几乎适用所有地层，采用面状截水方式，拦排范围大，效果显著而大受青睐。

为对比各种措施的优缺点，我们把多种排渗设施进行列表说明：

四、结语

1、辐射井自流排渗应用于尾矿坝治理的降水加固（或排渗治理），可有效降低坝体的浸润曲线，效果显著，能够长期保持稳定渗流，后期管理工作简单。

2、虽然初期需要建集水井，但由于其运行寿命长，效率高，在较长的时期内不再需要增加其它排渗设施，省去大笔续建费用，因此总体来说，辐射井排渗措施经济效益也是最好的。

3、对于有隔水层的坝体，降低浸润线的最好办法就是辐射井排渗系统。增加沙井的辐射井排渗系统是适应性最强的排渗设施。

4、坝外水平管不论是顺坡铺设还是水平铺设，均有一定地层局限性。

5、辐射井在排渗工程技术中有着无可比拟的优势地位。