一種排洪隧洞改造技術在某尾礦庫加高擴容工程中的應用

徐 微

（長沙有色冶金設計研究院有限公司）

某尾礦庫位于十堰市竹山縣，屬山谷型尾礦庫，采用上游法堆壩，原設計尾礦堆積標高為1 005 m，其中尾礦最大堆高為71 m，總壩高為89 m，總庫容為230余萬m3，為三等庫，于1992年建成投入使用。目前，該尾礦庫運行已接近原設計最終堆積標高，為保證選廠正常生產，適應公司的長遠發展，切實保護環境，需對該尾礦庫進行加高擴容。

加高擴容擬在原設計尾礦堆積標高1 005 m的基礎上繼續采用上游法加高10 m，平均堆積邊坡坡比為1∶4，最終至1 015 m標高。加高擴容后總庫容為300余萬m3，總壩高為99 m，仍為三等庫［1-2］。

1 排洪系統改造緣由

尾礦庫排洪系統采用排水井—排水隧洞型式，目前使用庫內4號排水井排洪。1#～3#排水井已封堵，分別于支洞與主洞連接處往里約2 m處采用毛石混凝土封堵，封堵長度為1.8 m。

經計算，1#～3#排水井原封堵結構不能滿足尾礦庫加高后的穩定及安全要求，因此，需對排洪系統進行升級改造，以滿足加高擴容后排洪系統穩定安全要求。

2 各支隧洞封堵加固驗算

根 據《水 工 隧 洞 設 計 規 范》［3］（SL 279—2016）9.8.9節，封堵體的抗滑穩定計算如下。式中，K、S等字母含義見《水工隧洞設計規范》。根據工程具體情況，取底面λ=1，側面λ=0.8。

根據公式，對各支隧洞封堵體進行計算，計算結果見表1。

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3 排洪系統改建方案優化

根據計算，尾礦庫加高后，1#～3#支隧洞最小封堵長度分別為7.13，11.35及10.91 m，現排水井原封堵結構不能滿足尾礦庫加高擴容后穩定要求，且封堵體至主隧洞距離僅2 m，支洞內加固封堵距離也不夠。因此需要新建符合規范的排洪系統，或對現有排洪系統進行升級改造。

新建排洪系統方案具有設計約束條件少、可靠性高等優勢，但是由于該方案存在施工周期長、投資過大等劣勢，本次加高擴容工程不推薦該方案。因現有排洪系統原封堵體已到主洞與支洞連接處，支洞內不具備封堵加固條件，對現有排洪系統進行升級改造只能在主隧洞內進行封堵加固。為保證尾礦庫防洪安全，1#～3#排水井封堵加固前需對主隧洞改道，有2種隧洞改道方案如下。

（1）方案一。以主支洞連接處前后約15 m位置作為進出口新增并聯隧洞，新增1#支隧洞長36 m，2#支隧洞長36 m，3#支隧洞長36 m，共計108 m，1#～3#支隧洞斷面尺寸為2.0 m×2.3 m（b×h）。然后對各支洞封堵進行加固，1#～3#支洞加固長度均為30 m（從連接處向前后各10 m）。

（2）方案二。新建1條進口位于3#支隧洞支洞上游，出口位于1#井下游的并聯隧洞，長340 m，斷面尺寸為2.0 m×2.3 m（b×h）。各支洞封堵加固同方案一。主隧洞改道方案如圖1所示。

2個改造方案均能滿足尾礦庫加高擴容后的穩定要求，方案二施工較方便，但施工周期更長、工程量更大。綜合考慮，本次改造推薦采用方案一。

4 調洪演算

沉積灘平均坡度結合現狀及經驗取1%，死水位取1 028.0 m。調洪庫容計算結果見表2。

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通過內徑為2.6 m排水井和斷面為2.0 m×2.3 m排洪隧洞排洪，調洪演算［4］結果見表3，泄流過程曲線［5］如圖2所示。

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根據調洪演算結果干灘長度大于70 m，安全超高大于0.7 m，滿足三等庫最小安全超高和最小干灘長度要求。

5 結語

對某尾礦庫庫內排洪系統工程進行改造，采用對主隧洞改道新建并聯隧洞后，在主隧洞加固支隧洞封堵結構的方案，安全經濟地解決了尾礦庫加高擴容后的隱患，同時改造后的排洪系統在設計頻率洪水情況下，仍然滿足尾礦庫的防洪安全要求。改造后尾礦庫具備了加高擴容條件。