尾礦壩排滲輻射井施工工藝方法研究試驗(yàn)

尾礦壩排滲輻射井主要用于礦山尾礦壩以自流形式排除壩內(nèi)積水，以降低壩內(nèi)水的壩體安全度。該項(xiàng)目主要由成井工藝和輻射孔施工工藝組成，針對(duì)尾礦特點(diǎn)，井筒采用以“沖吸法”為主、人工掏控為輔的沉井方法，以及應(yīng)擴(kuò)底鉆進(jìn)法”打輻射孔的工藝，有效地解決了目前國(guó)內(nèi)用其它排滲方法滲效果選擇排滲管的方向和深度問(wèn)題。取得了優(yōu)于其方法的降水效果，工程開(kāi)發(fā)了一種新方法。 2100433B

“輻射井傍河取水成井工藝試驗(yàn)研究”是國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目第三十八項(xiàng)課題中的一門(mén)峽西能源基地供水方案研究”中的重點(diǎn)工程。其目的是利用幅射井在傍河取水；通過(guò)河床的砂、礫石層天然過(guò)濾使渾水變清，經(jīng)輻射孔的濾徑豎井內(nèi)泵送地面，以解決食用及工業(yè)的大量用水。以便在渾水期能從供使用的清凈水源，為供水方案研究提供依據(jù)。 經(jīng)努力，河南局探工藝研究隊(duì)已摸索出一套較完整而可行的施工方法和成井工藝如沉箱法、鋼筋混凝土豎井井筒澆制工藝、井下輻射孔鉆進(jìn)方法和成井工藝、輻擋砂濾水方法、水平孔濾水管安裝方法及水平孔撥管技術(shù)等。其中輻射經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，與普通水井供水相比，能擴(kuò)大取消范圍，供水能力m普通水井出水量的7～13倍φ1.5m大口徑井出水量的7倍；取水費(fèi)用噸水成低45％，比大口徑水井低24％；試驗(yàn)表明，在渾水期輻射井可提供清凈0m3/日，最大為7840m3/日，且供水集中、減少了地面的供水設(shè)備與管道、動(dòng)化的實(shí)施。與引黃取水方法相比，它全年均能穩(wěn)定開(kāi)采、保證正常供，不需進(jìn)行泥沙處理，可節(jié)省大量土地、勞力和資金；取水費(fèi)用噸水成低45～78％，若按日產(chǎn)水量10～20萬(wàn)立方米的規(guī)模計(jì)算，每建一個(gè)水廠8～3242萬(wàn)元。輻射井傍河取水成井工藝的試驗(yàn)研究為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用黃河的水利資源開(kāi)解決了黃河渾水期的供水問(wèn)題，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要的意義。 2100433B

在礦業(yè)開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，人們?cè)讷@得有價(jià)值的礦產(chǎn)品的同時(shí)也排棄了大量的尾礦。大部分尾礦以漿狀形式排出，以堆筑尾礦壩的方式儲(chǔ)存在尾礦庫(kù)內(nèi)。尾礦壩的潰壩及失穩(wěn)破壞時(shí)有發(fā)生，造成了大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其災(zāi)變機(jī)理及穩(wěn)定性問(wèn)題是礦山安全生產(chǎn)中急需解決的重要課題。本項(xiàng)目采用實(shí)驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，以多個(gè)工程實(shí)例為依托，對(duì)尾礦壩的災(zāi)變機(jī)理及其穩(wěn)定性進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。完成了計(jì)劃任務(wù)書(shū)的研究?jī)?nèi)容，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。取得的主要成果如下： 　　1.通過(guò)土工試驗(yàn)，對(duì)尾礦的物理、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和流變特性進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試和研究。 　　2.應(yīng)用自行研制的尾礦與土工材料界面作用特性試驗(yàn)系統(tǒng)，以尾礦作為填料土，采用拉拔試驗(yàn)研究了土工合成材料(筋帶和土工格柵)與填料土的界面作用特性。 　　3.通過(guò)堆壩模型試驗(yàn)，獲得了秧田箐尾礦壩不同堆筑時(shí)期的干灘面形狀、尾礦顆粒級(jí)配分布、壩體分層情況、浸潤(rùn)線位置及其變化特點(diǎn)等，據(jù)此分析了上游式尾礦壩結(jié)構(gòu)特征、尾礦沉積規(guī)律和壩體滲流特性。 　　4.應(yīng)用自主研制的尾礦庫(kù)潰壩模擬試驗(yàn)裝置，以秧田箐尾礦壩潰決泥砂流體為研究對(duì)象，依據(jù)相似理論，采用潰壩模型試驗(yàn)，分析了壩體高度、泥漿濃度、溝槽坡度、潰決口門(mén)大小以及溝槽底部粗糙條件對(duì)潰決泥砂流動(dòng)特性的影響。 　　5.在相似模型試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用量綱理論建立了適合尾礦庫(kù)潰決泥砂流動(dòng)特性的流速和沖擊力計(jì)算方法，并對(duì)泥石(砂)流在彎道處的超高計(jì)算公式進(jìn)行了修正。 　　6.根據(jù)BP算法和混沌優(yōu)化算法優(yōu)缺點(diǎn)的互補(bǔ)性特點(diǎn)，將二者結(jié)合構(gòu)建了一種新的砂土液化優(yōu)化預(yù)測(cè)模型(COBP)，并將其應(yīng)用于羊拉銅礦尾礦的液化評(píng)價(jià)中。 　　7.采用SLIDE、ANSYS、FLAC、FLUENT等多種數(shù)值模擬軟件，對(duì)尾礦壩的滲流場(chǎng)和靜、動(dòng)力條件下的應(yīng)力、變形特征進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析計(jì)算了尾礦壩的靜、動(dòng)力穩(wěn)定性。 　　8.根據(jù)尖點(diǎn)突變理論建立了尾礦庫(kù)潰決泥砂流體起動(dòng)的尖點(diǎn)突變模型，從力學(xué)的角度運(yùn)用尖點(diǎn)突變模型對(duì)泥砂流起動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析，得到了泥砂流起動(dòng)的充要條件。 　　9.在綜合分析尾礦壩加固處理措施和加固特殊性的基礎(chǔ)上，提出了加筋梯田法加固細(xì)粒尾礦堆積壩；并在壩體穩(wěn)定性計(jì)算中，提出了將加筋材料的作用抵減部分地震力作用的抵減地震力法。 2100433B