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科技向未來 ▏守護綠水青山 當好環保衛士 ——長沙有色院排泥庫建庫技術創新紀實
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廣西百色地區是全國重要的鋁土礦生產基地之一,排泥庫作為堆積型鋁土礦山的配套排尾設施,對鋁土礦的開發至關重要。由于廣西喀斯特巖溶地質條件的復雜性,排泥庫建設面臨風險和挑戰。長沙有色院水工專業經過數十年的不懈攻關和實踐,對喀斯特巖溶地區建設濕式排泥庫的多項難點進行技術攻關,創新了一批關鍵核心技術,形成一套排泥庫建設專有技術包,有效解決了巖溶區排泥庫泄漏難題,先后在廣西百色地區設計建設排泥庫16座,榮獲中國有色金屬建設協會(部級)優秀工程設計成果一等獎3項、二等獎5項。
1、強巖溶發育區巖溶治理技術
排泥庫庫區巖溶發育強烈,極易產生滲漏和氣爆事故。設計團隊將深層巖溶阻斷技術、淺層隱伏巖溶治理技術、通氣排水系統聯合形成一套強巖溶區巖溶治理技術,排泥庫庫底塌漏和氣爆現象得以有效控制。
長沙有色院設計的靖西華銀礦業有限公司龍山排泥庫加高擴容工程,位于廣西壯族自治區靖西市,于2017年6月投產。該項目在進行邊坡巖溶處理時,全面應用深層阻斷+淺層治理+通氣排水的強巖溶治理技術,將該庫建成安全環保的排泥庫,打造成廣西百色市標桿工程。
龍山排泥庫
2、地下水分區分級導排系統技術
廣西百色地區的部分排泥庫地下水位較高,為保證庫底的滲漏安全,長沙有色院創新提出地下水分區分級導排系統技術方案。該系統包含隧洞排水系統、膜間排滲系統、邊溝排水系統、地下水排滲系統和地下水直排系統5個子系統,各系統協同發揮排水排滲作用,一方面將庫底地下水位降至原地面以下,另一方面將庫區劃分若干區域,有效提升了排泥庫運維管理效率。
由長沙有色院總承包的隴峒排泥庫位于廣西靖西市,庫址內地下水系發育,溶洞溶斗與裂隙、斷層破碎帶、巖溶管道及地下暗河相連,雨季庫內地下水上漲至地面以上15米。項目設計采用地下水分區分級導排系統,將庫內地下水排出庫外,水位降至原地面以下不小于1.5米。該技術突破了隴峒排泥庫建設的關鍵難題,隴峒排泥庫被譽為“廣西巖溶地區排泥庫建設項目標桿工程”,獲中國有色金屬建設協會優秀工程設計一等獎(2018年)、中國勘察設計協會行業優秀勘察設計獎,入選2020年《全國勘察設計行業工程項目管理和工程總承包經典項目案例集》。
排泥庫實施導排系統前庫底水情
排泥庫實施導排系統后庫底景象
地下水導排系統水情
3、排泥庫斷層處理技術
斷層處理是排泥庫建設的一大技術難題。巖溶地區斷層內巖溶發育強烈,常并伴有地下暗流,表層一般填充軟土。若不有效治理,極易發生不均勻沉降和集中滲漏。
長沙有色院在隴峒排泥庫工程項目中采用斷層處理技術處理排泥庫庫底覆蓋層較厚的張性斷層,一方面可有效解決由放礦后斷層區域發生不均勻沉降和管涌破壞引發的庫底塌漏;另一方面增加了斷層上方水的滲透路徑,提高了庫底防滲性能。此外,選擇該技術處理斷層還可避免局部深度開挖,降低了斷層處理難度,可減少工程費用。
隴峒排泥庫
4、梯級消能池明渠排泥技術
巖溶地區建庫四周地勢較為峭壁,排泥管道勢能高,管內泥漿流速快,管道極易磨穿,加厚或更換耐磨管道運行費用又大幅增加。長沙有色院在廣西華銀鋁業有限公司隴懷排泥庫項目中提出梯級消能池明渠排泥技術方案,通過消散泥漿動能和加強結構抗沖刷能力,有效解決了排泥管道漏泥又降低了運行成本。該項目獲2018年度中國有色金屬建設協會(部級)優秀工程設計一等獎。
隴懷排泥庫
5、數字化排泥庫技術
長沙有色院水工專業以EPC總承包為依托,逐步創立數字化排泥庫管理系統,將傳統在線安全監測系統、環保監測以及地下水水質監測集成至公司運行維護綜合系統內并接入云端。該系統實現了全天候庫區巡查的運行管理目標,能滿足及時發現隱患、快速判斷癥結、及時查找漏點、將漏點處理在萌芽狀態的功能需求,使排泥庫的運行逐步進入發現問題及時、通報及時、整改及時的良性循環。長沙有色院創立的數字化排泥庫管理系統已應用于江灣排泥庫、隴懷排泥庫、龍山排泥庫和隴峒排泥庫等多個工程項目中。
長沙有色院水工專業經過數十年的技術創新實踐,逐步突破巖溶區建設濕式排泥庫的技術難點,把“不可能”變為“可能”,使廣西百色地區排泥庫遍地開花,百色鋁工業基地得到蓬勃發展。