鋁土礦巖溶區如何治理排（赤）泥庫在運行中產生滲（泄）漏問題

蔣宗權，肖尚惠，楊盛勇，李香蘭

（1.廣西壯族自治區水文地質工程地質隊，廣西 柳州 545006；2.廣西壯族自治區生態環境監測中心，廣西 南寧 530022）

巖溶區建排（赤）泥庫，略處置不當就可能在運行中產生滲漏，發生庫滲漏原因是多方面的,主要表現在以下幾點：

（1）庫的選址不合理。

（2）水文地質工程地質勘察不夠。

（3）未按地質資料要求進行設計、施工。

（4）施工順序不當。

綜合上述，在巖溶區建庫稍有不甚，就可能發生庫在運行中發生滲（泄）漏，從而對周邊環境造成污染，同時也增加了滲（泄）漏處理費用。這就要求參建單位對建庫每個環節嚴格把控，按相關規范進行勘察、設計、施工，在建庫、運行過程中做好監督、管理。這樣一來，庫的滲（泄）漏問題是可以避免的。

可喜的是目前對巖溶庫區滲（泄）漏的治理積累了大量的治理經驗。下面結合具體的工程實例，對巖溶庫區滲（泄）漏的治理進行探討。

1 工程實例

1.1 工程概況

某鋁業公司赤泥庫位于一不規則封閉狀巖溶洼地內，長約800m，底寬50m～250m。庫區四周被峰叢山體包圍，峰坡較陡，局部直立，巖石裸露，巖石裂隙發育。庫底標高約800m，環庫路標高875m，現存赤泥面標高866.15m，庫周峰叢山頂標高991m～1018m。

某年10月20日10時許，公司接到赤泥庫巡庫員報告在庫區一側壁處發現漏水漩渦，接到泄漏匯報后公司隨即啟動應急預案，組織企業員工對泄漏點進行隔離圍堰施工，圍堰合攏后泵送C20混凝土封堵隔離圍堰內漏點區域。截至10月21日20時，庫內泄漏點初步隔離成功。

1.2 泄漏原因分析

赤泥庫泄漏事故原因可能有兩方面：一是因庫區上部山體石塊滾落，造成庫區邊坡與庫底結合部土工膜破損；二是庫底土工膜在庫底壓力過大而庫底不平整有尖銳突起，從而造成庫區邊坡與庫底結合部土工膜破損。總之是工膜破損引起庫區積水滲漏引發滲（泄）漏事故。應急搶險工作完成后其庫外東南側仍有廢液外漏，漏點豐水期最大滲流量約15m3/h，枯水期約3m3/h，PH為11～12，為此業主在泄漏點建設了集水池通過水泵回抽堿水回赤泥庫內。

1.3 泄漏點水文地質條件

場地位于某小背斜的北東翼，巖層向北東傾為單斜地層，巖層產狀為40°～50°∠18°～20°。據區域地質資料及庫區工程地質勘察報告：庫區內斷層不屬活動性斷層，斷層導水富水性差，對庫區建設無影響。但受該斷層影響，場區內巖石節理裂隙較發育，山坡(庫邊)上溶蝕裂隙亦比較發育，多呈垂向發育，該類裂隙形態一般呈“楔體”狀，口寬底窄，豎向裂隙底部常有塊碎石、粘土充填，可測深度0.5m～5.0m不等。庫區為相對獨立的巖溶水子系統，漏點區域地下水主要賦存于巖溶管道、溶洞、溶蝕裂隙中，接受大氣降水和上層孔隙水的垂直滲入以及地表水的側向補給，豐水期（9月份）地下水水位最高標高801.12m，枯水期（11月份）地下水水位標高778.23m～780.23m。漏點區域巖溶管道主要沿層面發育，裂隙較發育。為控制源頭、切斷污染源，采用帷幕灌漿堵漏處理最為適宜。

1.4 帷幕灌漿鉆孔布設

本次灌漿堵漏工作在赤泥庫內泄漏點應急搶險的基礎上分析庫內漏點與庫外漏點的徑流關系，同時結合現場施工條件，確定在庫區東南側環庫路上布置帷幕灌漿線以攔截滲漏通道。據庫區勘察鉆探揭露赤泥庫漏點帷幕灌漿止水區段為東崗嶺組（D2d），中厚層狀灰巖，局部溶洞裂隙發育。考慮到巖溶區巖溶發育的不均性及灌漿風險，先在灌漿線布設勘察孔，孔距15m～20m，同時在成孔后作物探電磁波CT孔對透視，再依據物探CT判斷的溶洞裂隙或破碎帶分布布設灌漿孔。

1.5 帷幕鉆孔孔深及孔徑控制

帷幕灌漿止水鉆孔深原則上孔深進入庫底標高以下不小于5.0m，確保帷幕灌漿止水效果。

帷幕灌漿鉆孔開口孔徑不小于150mm，終孔孔徑不小于90mm，以保證直徑50mm灌漿管送達設計孔深，有一定的止漿空間。若遇空洞高度較大時，則以170mm口徑擴孔深度至溶洞底板，以滿足孔內投碎石或礫石料要求。

1.6 灌漿施工

工程采用純壓式灌漿，采用單管壓漿為主，全孔一次性灌注。工程根據物探CT、鉆探成果資料，先對揭露有溶洞的CT1、CT2、CT3號鉆孔及帷幕灌漿孔2、4、5作為Ⅰ序孔先行灌漿，再沿剖面線向四周輻射施工、灌注Ⅱ序孔CT4、1、3、6。并對重點部位采用分段壓漿，后向外圍擴散加固灌漿。

1.6.1 灌漿設備

本工程投入造孔工程鉆機2臺，BW-160/10泥漿泵2臺,拌漿機2臺。

1.6.2 灌漿材料

本工程采用當地某水泥廠生產的PO42.5普通硅酸鹽水泥，容重2300kg/m3，拌漿用水取自河水，使用的水玻璃（35°Bé）產自某水玻璃廠。現場操作漿液配比情況見表1。

表1 現場操作漿液配比參數

根據現場試驗性灌漿情況，綜合土巖層的可灌性、壓漿機性能、攪伴漿機速度，確定選擇0.8∶1、1∶1兩級作為本工程水泥漿配比級別。

1.6.3 灌漿壓力

灌漿壓力是影響灌漿質量的重要參數，如果灌漿壓力取值過大，會引起巖石層與地面抬動，造成漿液擴散，影響灌漿效果。如果壓力取值過小則難以確保漿液充分流動，漿液無法進入一些小裂隙，對整體灌漿的質量帶來負面影響。因此本工程灌漿壓力通過現場灌漿試驗確定，本次灌漿壓力控制在0.3MPa～2.0MPa之間，即能保證灌漿效果也能避免灌漿壓力過大對庫岸土工膜產生頂托破壞影響。

1.6.4 灌漿結束標準

采用純壓灌漿法時，灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于10L/min后，繼續灌注60min，或在吃漿量明顯減少且壓力較快上升至2MPa，則可以結束灌漿。對于第一序孔吃漿量較大，要求壓力達0.30MPa,延續注漿12h，可結束灌漿，或采取間斷性灌漿。

1.6.5 灌漿孔的封填

帷幕孔采用孔內預埋管（鍍鋅管）、孔口濃漿堵塞回結蓋帽，全孔一次性灌注，灌漿結束后，把高出地面0.5m左右的Φ50mm短管據斷或反出，孔內注漿管一般因為水泥漿結拔不出而置于孔內，孔口原管道空隙濃漿堵塞，待水泥漿干硬后，對未被填滿部分排除孔內積水后，再直接用干硬性水泥漿封填。

1.6.6 灌漿特殊情況處理

灌漿中斷處理：本工程的灌漿工作一般為連續進行。若因停水停電或機械故障中斷，立即啟動備用方案的措施盡快恢復灌漿。中斷時間超過30min者，立即設法沖洗鉆孔，必要時進行掃孔，然后再恢復灌漿。恢復灌漿使用漿液由稀到稠逐漸加濃。

泥面冒漿處理：灌漿過程中，發現泥面冒漿時，根據具體情況采用壓蓋、表面封堵，加濃漿液與水玻璃、降低壓力以至中斷間歇等方法加以處理。

漿液串孔處理：在灌漿過程中與鄰孔發生串通時，采用下述方法處理。如串漿量不大時，在被串漿孔內采取沖洗措施，使水泥漿不致充填孔內，繼續灌漿；如串漿量大時，與被串漿孔同時灌漿，并適當降低壓力，防止巖層抬動，若無同時灌漿的設備條件，則用灌漿塞將被串漿孔塞住，單對灌漿孔灌漿，結束后，立即將被串漿孔的灌漿塞取出，并掃孔洗凈，進行補灌；如被串漿孔正在鉆進，則立即停鉆。

特大耗漿處理：增加水泥漿稠度,增大速凝劑水玻璃用量，亦可采用間歇灌漿，即灌注水泥20t后，中斷30min后續灌，反復進行灌漿。

灌漿質量綜合評價：根據庫區側壁防滲層結構特點及灌漿目的要求，采用鉆孔抽芯觀測水泥膠結狀況及灌漿前后漏點流量變化來判斷灌漿效果。

鉆孔取芯水泥膠結狀況從施工的二序孔看，鉆孔孔深在25.8m以內均返水，取芯發現巖石裂隙間水泥結塊呈脈狀嵌入，膠結良好。

該鋁業公司赤泥庫漏點經過帷幕灌漿止水后，庫區堿水向外滲漏的裂隙通道被水泥漿充填固結，漏點流量由8.5m3/h逐漸減小到0m3/h即漏點斷流干涸，帷幕灌漿止水效果良好，達到了帷幕灌漿止水目的及預期效果。

圖1 廣西某公司赤泥庫某滲漏點帷幕灌漿止水工程電磁波CT工程地質剖面圖

圖2 廣西某公司赤泥庫某滲漏點帷幕灌漿止水工程鉆孔布置平面圖

2 結語

（1）排（赤）泥庫庫區發生泄漏后，工程地質技術人員第一時間應到現場，了解、調查泄漏時間，庫內是否形成塌陷及影響半徑，庫底原始巖溶發育情況，施工單位處置情況。

（2）初步判定泄漏徑流方向、途徑提出應急處理方案。

（3）由于巖溶裂隙、溶洞發育空間形態分布不具規律性，應根據初步判定泄漏徑流方向、途徑布設CT鉆孔，CT孔應垂直泄漏徑流方向，CT孔距不應大于20m，孔深至孔底且不小于5m完整基巖。

（4）應根據廢液及地下水特征選定水泥類型并在現場進行試驗以便確定灌漿壓力、水灰比、是否加水玻璃及其比例。

（5）在鉆內注漿過程中應觀察出水口水質、水量的變化，以便調整相應的灌漿液。

（6）出水口不再出水時應將出水口底泥清除。