一种赤泥堆场排水系统

本发明涉及赤泥堆场排水系统建设，具体涉及一种赤泥堆场排水系统。

背景技术：

1、赤泥尾矿库排洪系统分为库内和库外排水系统，库内排水系统包括在堆场内设置一座或者多座竖井，竖井沿竖直方向布置排水孔，当赤泥填筑到排水孔高度时，用木塞或混凝土块封口，竖井底部布置排洪管道或廊道，接出库外后进入回水泵房。这种设置的缺点很明显，因为排洪管道长达数百乃至上千米，一旦发生阻塞或者破坏，都可能导致排洪系统失效，堆场长期处于浸水环境中，极有可能引发安全事故。库外排水系统主要由截洪沟和坝坡排水沟组成，在堆场周边设置截洪沟主要对堆场表面雨水进行排出。若雨水较大，杂物等进入截洪沟，会发生阻塞，因此需要经常清理，只作为辅助排洪设施，可靠性较差。

2、赤泥尾矿库溃坝原因一般是由以下几种方式：第一种，洪水漫顶，尾矿库排水系统失效或者排洪能力不足，导致堆场内形成洪水超过坝体，最后形成漫顶破坏。漫顶破坏范围极大，洪水夹杂赤泥颗粒，形成泥石流，将造成极为严重的后果。第二种，长期高水位运行造成坝体稳定性减弱，赤泥遇水极易软化，抗剪强度急剧减小，坝体下部长时间含水率过高，容易产生赤泥坝体的渗透破坏。第三种，人为因素，包括勘查和设计不当，施工不规范，管理不良等造成赤泥坝体存在溃坝风险。无论是干法堆存还是湿法堆存，影响赤泥坝体安全的主要因素还是因为赤泥堆场中存在高含水率的赤泥，如果可以有效降低堆场中赤泥的高含水率，将会避免具有严重后果的溃坝事故。

3、赤泥的渗滤液ph值在12-14之间，具有强碱性，赤泥对环境的污染主要以碱污染为主，除此之外赤泥渗滤液还包含危害身体的重金属，因此在赤泥堆场建设前，需要在底部和周边做好防渗处理，以免对周围造成环境污染，尤其需要保证对底部防渗层的设计及施工。目前，赤泥堆场的防渗措施主要以铺设hdpe膜来达到防渗目的，但是如果在施工或者其他原因下造成防渗膜的破损将会导致渗滤液对周边环境造成污染。在现场勘查及调查中，常常会发现赤泥堆场中存在一定高度水位线的情况，如果在赤泥堆场建设过程中可以有效将堆场中的水位线降低，将会消除这样的安全隐患。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种赤泥堆场排水系统，在堆场建设过程中就考虑到堆场的渗滤液排渗问题，首先在底部设置具有防渗和排水功能的底部排水系统，随着筑坝高度的提升，随之建立竖向排水系统，消除堆场中及坝体中的水位线，以解决上述背景中提出的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种赤泥堆场排水系统，包括底部排水系统和竖向排水系统，所述竖向排水系统位于底部排水系统的上方，且竖向排水系统与底部排水系统贯通连接；

4、所述底部排水系统由下而上依次布置基础层，所述基础层上布置地下水引流层，所述地下水引流层由再生粗骨料组成，所述地下水引流层上设置衬层，所述衬层由黏土或再生细粉组成，所述衬层上设置一层hdpe膜，所述hdpe膜上部设置毛细阻滞层，所述毛细阻滞层由黏土或再生细粉组成，所述毛细阻滞层上设置有水平排水层，所述水平排水层由再生粗骨料组成，所述水平排水层上设置第一水平反滤层，所述第一水平反滤层由再生细骨料组成；

5、所述竖向排水系统包括竖向排水通道，所述竖向排水通道的底部与第一水平反滤层贯通连接，所述竖向排水通道由外而内依次设置竖向反滤层和竖向排水层，所述竖向反滤层由再生细骨料组成，所述竖向排水层由再生粗骨料组成，所述竖向排水通道顶部铺设有第二水平反滤层，第二水平反滤层位于竖向反滤层和竖向排水层的上方，所述第二水平反滤层由再生细骨料组成。

6、在本发明优选的实施方式中，所述毛细阻滞层与所述水平排水层形成横向排水通道，赤泥堆场中的渗滤液通过所述第一水平反滤层进入所述水平排水层，所述第一水平反滤层阻止细粒赤泥进入水平排水层，防止阻塞横向排水通道。

7、在本发明优选的实施方式中，所述再生细骨料由颗粒粒径小于4.75mm的再生混凝土组成，再生粗骨料由颗粒粒径为4.75mm～37.5mm的再生混凝土粗骨料构成，所述毛细阻滞层渗透系数≤1.0×10-7m/s。

8、在本发明优选的实施方式中，所述竖向排水通道直径为1m，沿竖向排水通道的直径方向，所述竖向反滤层厚度为0.3m，所述竖向排水层厚度为0.3m，本发明的竖向反滤层利用颗粒粒径小于4.75mm的再生混凝土细骨料，级配再生混凝土细骨料可以阻止细粒赤泥侵入竖向排水层影响排水效果，起到过滤的作用。

9、在本发明优选的实施方式中，所述竖向排水通道平行于坝体方向等间距布置，相互间距为3～5m，垂直于坝体方向间距根据筑坝高度设置，相互间距为10～20m，形成阶梯型竖向排水系统。

10、在本发明优选的实施方式中，所述地下水引流层厚度不小于0.75m，所述衬层厚度不小于0.5m。

11、在本发明优选的实施方式中，所述hdpe膜厚度≥2mm，所述毛细阻滞层厚度≥1m。

12、在本发明优选的实施方式中，所述毛细阻滞层与水平排水层交接部分按坡度布置，坡向向坝体方向，坡度取1～2％。

13、在本发明优选的实施方式中，所述水平排水层厚度≥0.6m，所述第一水平反滤层和第二水平反滤层厚度≥0.4m。

14、在本发明优选的实施方式中，所述毛细阻滞层与水平排水层以及第一水平反滤层与hdpe膜组成两道防渗层。

15、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

16、1、本发明的赤泥堆场排水系统可以变废为宝，赤泥堆场占地面积大，需要使用大量的废旧混凝土，可大量消纳废旧混凝土，实现再生利用，本发明利用废旧混凝土形成排水系统，有效使赤泥堆场的积水排出，具有极好的经济性和耐久性。

17、2、本发明的赤泥堆场排水系统可以实现在赤泥堆场填筑过程中的降排水，加快赤泥堆场的固结，有效增强赤泥堆场的稳定性，消除堆场可能因为水位问题而出现的渗流失稳破坏而造成的溃坝。

18、3、本发明的赤泥堆场排水系统，在堆场建设过程中就考虑到堆场的渗滤液排渗问题，首先在底部设置具有防渗和排水功能的底部排水系统，随着筑坝高度的提升，随之建立竖向排水系统，消除堆场中及坝体中的水位线，可以有效将堆场中的水位线降低，消除高水位带来的安全隐患。

19、4、本发明的赤泥堆场排水系统可以实现赤泥填筑全过程的降排水，在填筑阶段，竖向通道可随着填筑高度一起建造完成，如果在填筑阶段遇到强降雨等极端天气，渗入堆场的雨水可通过竖向通道进入底部排水系统，有效实现填筑过程中的降排水，在堆场建设完成后，堆场内排水系统仍可长时间运行，对于因为强降雨而产生的雨水入渗问题，仍可通过竖向排水系统和底部排水系统，有效将堆场内的雨水排出，避免出现高水位线的情况。

20、5、本发明的赤泥堆场排水系统可以实现赤泥堆场施工全过程的排水，不论在筑坝期间还是堆场闭库之后都可以保障整个赤泥堆场的整体稳定性，并且可以在设计时忽略底部水位线存在而可能出现的安全隐患，增大坡比，增加库容，缓解用地紧张的局势。

21、6、本发明的赤泥堆场排水系统，底部排水系统及防渗的实现：渗滤液穿过第一水平反滤层，第一水平反滤层可以阻止细粒赤泥进入水平排水通道，毛细阻滞层由黏土或再生细粉组成，根据非饱和理论，水平排水通道与毛细阻滞层渗透系数相差很大，绝大部分的渗滤液可以从水平排水层流出，最终流向外部截洪沟，底部防渗层对地下水保护的实现，若因为降雨或者其他原因使地下水位超过基础层，地下水引流层可以将地下水引流，衬层与hdpe膜作为防渗层将超过地下水引流层的地下水隔开；竖向排水系统降排水的实现：在赤泥填筑阶段，当遇到强降雨时，雨水下渗进入赤泥堆场，渗滤液通过第二水平反滤层进入竖向排水层，因为赤泥类似于黏土，水平渗透系数大于竖向渗透系数，因此，在堆场内渗滤液更容易发生水平渗流，当赤泥堆场中渗滤液发生水平渗流时，渗滤液进入竖向反滤层，竖向反滤层可以阻止细粒赤泥进入竖向排水层，通过竖向排水层的渗滤液进入竖向排水层，最终流向底部排水系统，通过竖向排水系统和底部排水系统，有效将堆场内的雨水排出，避免出现高水位线的情况。