專利名稱：高水位地區的鋪膜渣場的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業廢渣和尾礦渣堆場的鋪膜渣場。
背景技術：
工業廢渣(如磷石膏、脫硫石膏等)和尾礦渣通常都需要以水力填充的形式(即把廢渣或尾礦稀釋成漿后用管道輸送的形式)在工廠或采礦區的附近堆存。由于我國礦產資源主要集中在山地較多的中西部地區，我國的廢渣及尾礦堆存設施以山谷型為主。許多廢渣和尾礦渣中存在含量較高的污染物，隨著我國對環境保護的要求不斷提高，許多此類型的堆存設施都需要在其底部鋪設防滲膜進行防滲處理。工業生產和選礦都需要大量用水，因此這些設施通常建在離大型水體(湖泊、江河等)較近的地方。同時，由于管道輸漿最大距離的限制和運輸成本控制的要求，堆存廢渣的山谷需設置在工業生產設施或選礦設施數公里范圍內。因此，許多可選的堆存場地都存在地下水位較高的問題。如果堆存場地下游河流水位上漲，還存在河水倒灌入堆存區的可能性。一旦防滲膜被地下水隆起，防滲膜將被破壞，失去防滲功能。為了防止地下水位的抬升或者下游河水的倒灌破壞防滲膜，通常的做法是將渣場中處于常年最高地下水位或者下游河流最高洪水位以下的部分用土石回填，然后在回填土之上進行鋪膜防滲工作(如
圖1所示)。以一座占地面積為50萬平方米的渣場為例，如果其處在常年最高地下水位或下游河流最高洪水位之下的部分為5米，則需要回填土石250 萬立方米。以每立方米40元的材料及工程費用計算，回填成本高達1億元。同時，回填土占用了 250萬立方米的存渣空間，以每立方米30元的存渣費用計算，因回填造成的存渣成本損失高達7500萬元。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種避免在鋪膜防滲前進行大規模土石回填、節省工程成本、縮短施工周期、保留大量堆渣空間的高水位地區的鋪膜渣場。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種鋪膜渣場，其特征在于，所述鋪膜渣場為山谷型，鋪設有防滲膜；所述鋪膜渣場的蓄渣區域底部高于旱季地下水位、而低于雨季最高地下水位；所述蓄渣區域內、防滲膜上方裝有壓住防滲膜的水，所述壓住防滲膜的水的水位高于防滲膜下的地下水位。在所述防滲膜下方的山體中設有地下水導排系統，所述地下水導排系統包括主導滲盲溝、支導滲盲溝和導水盲溝；所述主導滲盲溝設置在山谷最低處、沿堆場尾端向堆場下游延伸；所述支導滲盲溝沿環繞堆場的山坡呈環繞堆場設置，在構成支導滲盲溝的導水管上開有容山坡滲水流入的多個滲水槽，所述支導滲盲溝在位于渣場下游處設有出水口 ；所述支導滲盲溝與所述主導滲盲溝之間以間隔布置的多條所述導水盲溝或實壁HDPE導水管道相連通。所述主導滲盲溝由主導滲盲溝體及置于其內的實壁導水管和主導滲開槽管組成；所述主導滲盲溝體由抗刺穿土工布包裹碎礫石構成；所述實壁導水管將堆場尾端的積水直接導往堆場下游；所述主導滲開槽管與所述支導水盲溝連通、匯集來自支導滲盲溝的水，并收集堆場下方底部滲水，導往渣場下游；所述主導滲開槽管的管身開設有多個滲水槽；所述導水管為一根HDPE實壁管，在其兩側并排各設有一根所述主導滲開槽管；所述主導滲盲溝位于渣場下游端的排水口處設有防止外部水倒灌入內的單向閥。所述支導滲盲溝為分布在山坡不同高度處的至少兩級，相鄰兩級支導滲盲溝之間通過所述導水盲溝相連通，最低處的支導滲盲溝與所述主導滲盲溝通過導水盲溝相連通。每級所述支導滲盲溝包括由抗刺穿土工布包裹碎礫石構成的支導滲盲溝體和置于盲溝體內的支導滲開槽管組成；所述支導滲開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個所述滲水槽。所述導水盲溝是實壁管道或者是由抗刺穿土工布包裹碎礫石形成的導水盲溝體和置于盲溝體內的導水盲溝開槽管組成；所述導水盲溝開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個滲水槽。本實用新型利用了高密度聚乙烯材料(HDPE材料)化學穩定性高、滲透性極低的特點，使用HDPE防滲膜對渣場的堆存設施進行防滲處理。并充分利用了 HDPE防滲膜為柔性結構、在防滲膜上部水壓力大于膜下水壓力情況下，防滲膜不隨膜下水壓力的變化而產生顯著形變的特點，在旱季地下水位較低的時候平整施工場地、鋪設HDPE防滲膜，構建高于雨季最高地下水位的完整的蓄渣區域；并在雨季來臨前抽水到已經鋪設了防滲膜的蓄渣區域內、壓住防滲膜，使得HDPE防滲膜上部的水位始終高于膜下地下水位。此外，在HDPE 防滲膜下鋪設導滲系統，使得山坡滲水能流到渣場底部，避免了鋪設在山坡上的防滲膜被山坡滲水隆起變形。在鋪膜渣場投入使用時，以水力填充的形式向蓄渣區域內排放稀釋成漿液的工業廢渣或尾礦渣，在排渣的過程中將前期注入蓄渣區壓膜的水擠出蓄渣區。在此過程中，始終保持膜上部的水壓力大于膜下部的地下水壓力，直至排放在蓄渣區內的廢渣完全把防滲膜壓住。此方法不僅防止了鋪膜渣場內部的酸性工藝水下滲所造成環境污染問題，而且避免了鋪膜防滲前進行大規模土石回填的要求，節省了大量的工程成本，縮短了施工周期，并保留了大量的堆渣空間。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明
圖1是背景技術以土石回填方法鋪膜防滲的渣場剖面示意圖。圖2是本實用新型鋪膜防滲方法的鋪膜渣場剖面示意圖。圖3是本實用新型的地下水導排系統剖面示意圖。圖4是主導滲盲溝的剖面示意圖。圖5是支導滲盲溝的剖面示意圖。
具體實施方式
本實用新型的高水位地區渣場鋪膜防滲的方法，首先在旱季地下水位202低于堆場底部的時期平整施工場地，在山體鋪設導排水系統，使得山坡滲水將來能導流到待建的渣場底部，并排出堆渣區域，再鋪設HDPE(高密度聚乙烯)防滲膜10，構建高于雨季最高地下水位201的完整的蓄渣區域；然后在雨季來臨前抽水到防滲膜內的蓄渣區域壓住防滲膜 10，使得防滲膜上方的水位始終高于膜下的地下水位。這種鋪膜防滲的方法在如圖2所示的工業廢渣或尾礦渣的鋪膜渣場100中得到應用，該鋪膜渣場100為山谷型，鋪設有防滲膜 10，其蓄渣區域底部最低處高于旱季地下水位202、而低于雨季最高地下水位201，在蓄渣區域內、防滲膜10上方裝有壓住防滲膜的水103，壓住防滲膜的水103的水位高于防滲膜下的地下水位。這是在堆場鋪膜完成后、投入使用之前的鋪膜渣場。使用上述鋪膜渣場100的方法是以水力填充的形式向蓄渣區域內排放稀釋成漿液的工業廢渣101或尾礦渣，將蓄渣區內壓住防滲膜的水103擠出蓄渣區，在此過程中，始終保持防滲膜10上方的水壓力大于其下方的地下水壓力，直至排放在蓄渣區內的工業廢渣101或尾礦渣完全把防滲膜10壓住。以后需要排渣時繼續往蓄渣區域排放即可。為了導排山坡滲水和庫尾積水，本實用新型還優選提供了一種地下水導排系統， 如圖3所示，工業廢渣101堆場100底部設有防滲膜10，圖中可見廢渣堆場的底部低于雨季水位，本實用新型的地下水導排系統，位于廢渣堆場下，埋設在防滲膜10下方的山體20中， 該系統包括主導滲盲溝30、支導滲盲溝40和導水盲溝50。所述主導滲盲溝30設置在山谷最低處、其長度沿堆場上游方向(即渣庫尾端，尾端地勢高，水自上往下流動)向堆場下游方向延伸，在圖3中示出該主導滲盲溝的橫截面， 其長度方向是自紙面向外，該主導滲盲溝用于將堆場尾端的積水直接從渣場底部導往渣場下游排出，以及將到達渣場底部的滲水導往渣場下游排出。如圖3和圖4所示，該主導滲盲溝30包括主導滲盲溝體31、置于該溝體內的實壁導水管32和主導滲開槽管33 ；主導滲盲溝體31是由抗刺穿土工布1包裹碎礫石2形成；所述實壁(即管身無開槽)導水管32為一根埋在溝體中間的HDPE管，用來將堆場尾端的積水直接導往堆場下游排出；在該導水管 32的兩側各設一根主導滲開槽管33，該主導滲開槽管33的管身開設有多個滲水槽，以便收集到達堆場底部下方的滲水、導往渣場下游排出。這兩根主導滲開槽管33與導水管32并排布置，三條管均優選采用抗壓HDPE管道。該主導滲盲溝30還包括單向閥(圖中未示出)，設在主導滲盲溝30的出水口處， 導水管32和主導滲開槽管33均設有單向閥，只有當管道內的水壓力大于外部水壓力時，水才會從管道中流出。當下游河流水位迅速上漲，管道出水口外部水壓力大于管道內水壓力時，閥門自動關閉，從而有效避免了下游河水倒灌入堆場的風險。所述支導滲盲溝40沿環繞堆場的山坡呈環繞堆場的形式設置，在圖3中示出該支導滲盲溝的分布。所述支導滲盲溝40為分布在山坡不同高度處的至少兩級，圖3中所示例出一級支導滲盲溝41和二級支導滲盲溝42，實際上可根據需要設置更多級。如圖3、5所示，每級所述支導滲盲溝41、42包括由抗刺穿土工布1包裹碎礫石2形成的支導滲盲溝體 411、和置于溝體內的支導滲開槽管412;所述支導滲開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個滲水槽。支導滲盲溝40用來收集和引導山坡滲水208，山坡滲水208如圖中箭頭所示。 所述支導滲盲溝位于渣場下游處設有出水口，收集到的山坡滲水可直接排出。支導滲盲溝的出口高于渣場下游雨季水位，高于最高洪水位，因此不設單向閥。每相鄰兩級支導滲盲溝的支導滲開槽管412之間通過間隔布置的多條導水盲溝 50相連通，并且，位于最低處的一級支導滲盲溝41與前述主導滲盲溝30的主導滲開槽管 33通過間隔布置的多條導水盲溝50相連通。支導滲盲溝40收集的山坡滲水可通過導水盲溝50導往主導滲盲溝30、并從渣場下游排出。可見，多級支導滲盲溝、導水盲溝和主導滲盲溝三者在廢渣堆場的防滲膜下形成蜘蛛網狀的導滲排水系統。在坡度較緩的區域，所述導水盲溝50由抗刺穿土工布包裹碎礫石形成的導水盲溝體和置于盲溝體內的導水盲溝開槽管組成(可參閱圖5)，導水盲溝開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個滲水槽，這樣可以進一步增強導排水系統收集地下滲水的能力。在坡度較陡、無法埋設導水盲溝的區域，使用實壁HDPE導水管道代替上述導水盲溝50連通主導滲盲溝與支導滲盲溝。本地下水導排系統的各個管道，均采用抗壓HDPE管，滲水槽可以為槽狀或孔狀。 本實用新型包裹各盲溝的抗刺穿土工布選用的有效孔徑為0. 2到0. 6mm之間，在保證滲水順利進入導滲盲溝的同時將土顆粒擋在導滲盲溝之外，保證盲溝始終通暢。組成各溝體的碎礫石采用的粒徑范圍為1到3cm之間，使之在保證水流暢通的情況下能夠充分壓實，從而為HDPE管道提供良好的支持，使得管道在設計的上覆壓力作用下不被破壞。
權利要求1.一種高水位地區的鋪膜渣場，其特征在于，所述鋪膜渣場(100)為山谷型，鋪設有防滲膜(10)；所述鋪膜渣場的蓄渣區域底部高于旱季地下水位002)、而低于雨季最高地下水位O01)；所述蓄渣區域內、防滲膜(10)上方裝有壓住防滲膜的水(103)，所述壓住防滲膜的水(10 的水位高于防滲膜下的地下水位。
2.根據權利要求1所述的鋪膜渣場，其特征在于，在所述防滲膜下方的山體00)中設有地下水導排系統，所述地下水導排系統包括主導滲盲溝(30)、支導滲盲溝00)和導水盲溝(50)；所述主導滲盲溝(30)設置在山谷最低處、沿堆場尾端向堆場下游延伸；所述支導滲盲溝GO)沿環繞堆場的山坡呈環繞堆場設置，在構成支導滲盲溝的導水管上開有容山坡滲水流入的多個滲水槽，所述支導滲盲溝在位于渣場下游處設有排水口 ；所述支導滲盲溝與所述主導滲盲溝之間以間隔布置的多條所述導水盲溝(50)或實壁HDPE導水管道相連
3.根據權利要求2所述的鋪膜渣場，其特征在于，所述主導滲盲溝(30)由主導滲盲溝體(31)及置于其內的實壁導水管(32)和主導滲開槽管(33)組成；所述主導滲盲溝體(31) 由抗刺穿土工布(1)包裹碎礫石( 構成；所述實壁導水管(3 將堆場尾端的積水直接導往堆場下游；所述主導滲開槽管(3 與所述支導水盲溝GO)連通、匯集來自支導滲盲溝的水，并收集堆場下方底部滲水，導往渣場下游；所述主導滲開槽管(3 的管身開設有多個滲水槽；所述導水管(3 為一根HDPE實壁管，在其兩側并排各設有一根所述主導滲開槽管 (33)；所述主導滲盲溝(30)位于渣場下游端的排水口處設有防止外部水倒灌入內的單向閥。
4.根據權利要求2所述的鋪膜渣場，其特征在于，所述支導滲盲溝00)為分布在山坡不同高度處的至少兩級，相鄰兩級支導滲盲溝之間通過所述導水盲溝(50)相連通，最低處的支導滲盲溝與所述主導滲盲溝(30)通過導水盲溝(50)相連通。
5.根據權利要求4所述的鋪膜渣場，其特征在于，每級所述支導滲盲溝00)包括由抗刺穿土工布(1)包裹碎礫石(2)構成的支導滲盲溝體(411)、和置于盲溝體內的支導滲開槽管0 ；所述支導滲開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個所述滲水槽。
6.根據權利要求2所述的鋪膜渣場，其特征在于，所述導水盲溝(50)是實壁管道或者是由抗刺穿土工布包裹碎礫石形成的導水盲溝體和置于盲溝體內的導水盲溝開槽管組成； 所述導水盲溝開槽管的管身開設有收集山坡滲水的多個滲水槽。
專利摘要一種高水位地區的鋪膜渣場，所述鋪膜渣場(100)為山谷型，鋪設有防滲膜(10)；所述鋪膜渣場的蓄渣區域底部高于旱季地下水位(202)、而低于雨季最高地下水位(201)；蓄渣區域內、防滲膜上方裝有壓住防滲膜的水(103)，壓住防滲膜的水的水位高于防滲膜下的地下水位。該鋪膜渣場在投入使用時以水力填充的形式向蓄渣區域內排放稀釋成漿液的工業廢渣(101)或尾礦渣，將蓄渣區內壓住防滲膜的水擠出蓄渣區，在此過程中，始終保持防滲膜上方的水壓力大于其下方的地下水壓力，直至排放在蓄渣區內的工業廢渣或尾礦渣完全把防滲膜壓住。本實用新型避免了在高水位地區鋪膜防滲前進行大規模土石回填、節省大量工程成本、縮短施工周期、保留大量堆渣空間。
文檔編號E02D17/00GK202000354SQ20112003440
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月1日 優先權日2011年2月1日
發明者不公告發明人 申請人:劉寧, 周曉暉, 深圳市勝義環保有限公司