尾矿库回水管道的封堵方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种尾矿库回水管道的封堵方法及装置，其特征在于：在尾库矿的初期坝外部找到回水管道，将封堵装置顶进回水管道，再在尾矿库内找到回水管道钻一个竖井与回水管道相通，通过向回水管道内充填铁矿砂、无纺土工布、砾石和浇筑混凝土，实现第一道封堵，再在回水管道出口处，通过主支撑管、灌浆管向回水管道内注入水泥砂浆，实现第二道封堵。其施工方便、安全可靠，从根本上解决了现有尾矿库回水管道封堵技术存在的施工难度大、封堵效果难以保证的问题，有效的实施了尾矿库回水管道的封堵，防止尾矿库回水外渗，从而实现尾矿库的安全运行。
【专利说明】尾矿库回水管道的封堵方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及尾矿库回水管道封堵技术，特别是一种尾矿库回水管道的封堵方法及
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]尾矿库内各个回水塔因使用年限的增加而逐渐被废弃，因而与各个回水塔相通的回水管道也必将被废弃，而被废弃的回水管道的渗水问题直接关系到尾矿库的安全运行。现有常用的尾矿库回水系统的封堵方式一般有两种:一种为刚性封堵，即在回水塔底部先构设钢筋架，然后在钢筋架上铺设滤布、无纺土工布等，而后向回水塔内直接浇筑混凝土，此类刚性封堵施工相对简单，但在回水塔内一直有水流动的施工环境下进行施工封堵效果差，一般都有库水渗出；第二种是柔性封堵，也是在回水塔底部先构设钢筋架，然后在钢筋架上铺设滤布、无纺土工布等，而后注入矿砂或砾石等，最后向回水塔内浇筑混凝土。这类柔性封堵因由矿砂或砾石等沉积构成防渗层避免了混凝土浇筑过程中出现水流沟缝隙，相对刚性封堵，封堵效果好，但是要求施工比较繁琐精细，不能出现纰漏，若施工中某一个环节出现问题，封堵效果将极差。
[0003]CN 103741702公开了一种矿山尾矿排水井刚性封堵方法，其施工部位位于排水井(相当于回水塔)与排水隧道(相当于回水管道)接口部位，其先在排水井与排水隧道结合部现浇筑混凝土封堵块体，由于排水井深度一般为20多米，而且井内一般有水流动，浇筑混凝土过程中易出现水流沟缝隙，故施工难度大、质量要求高，若在浇筑过程中出现纰漏，封堵效果将极差。另外，该专利申请技术与上述两种封堵方式均是针对封堵回水塔(排水井)，为一次性封堵，一旦封堵失败，再次施工难度非常大。
[0004]CN 203383190公开了一种尾矿库溢洪塔的封堵系统，属于一种用于封堵新塔与老塔之间回水管道的刚性封堵方法，其先对老塔进行封堵，即先利用封堵钢板封堵在旧塔底部端头与回水管道的连接处，并对封堵钢板四周采用粘合剂进行密封，使回水管道内处无水状态，然后将混凝土灌入旧塔底部；再由新塔送入灌浆管道对回水管道进行封堵，即在回水管道内间隔设置隔板，将灌浆管道插入隔板上的插入口后，采用后退式灌浆方式进行灌浆封堵作业。在此过程中，灌浆管道使用C型弯管使物料输送不易堵，提高了封堵效率，但是在回水管道里设置封堵钢板和隔板的施工难度大，安装困难，因此难以保证封堵效果。
[0005]综上，现有的尾矿库回水管道封堵技术亟待改进。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了提供一种施工方便、安全可靠的尾矿库回水管道的封堵方法及装置，从根本上解决现有尾矿库回水管道封堵技术存在的施工难度大、封堵效果难以保证的问题，有效的实施尾矿库回水管道的封堵，防止尾矿库回水外渗，从而实现尾矿库的安全运行。
[0007]本发明的技术方案是: 一种尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤1、首先在尾库矿的初期坝外部找到回水管道，然后从回水管道出口处顶进无缝钢制主支撑管，主支撑管的管头部位焊接有与回水管道内壁紧密接触的伞状塞头，主支撑管管体上另间隔焊接有用于支撑回水管道内壁的托架，伞状塞头由钢制骨架和铺设于钢制骨架上的过滤布组成，主支撑管在距伞状塞头100?150m位置开设灌浆孔，且在回水管道出口处围绕主支撑管布置多根灌浆管；
步骤2、在尾矿库内找到回水管道，并在距离回水管道出口位置400?500m处由地面垂直向下钻一个竖井，钻至回水管道后钻开回水管道顶壁，在竖井内插入钢制套筒并通过钢制套筒向回水管道内充填软性填充料，当观察回水管道出口处未有库水流出时，通过钢制套筒向砾石层外侧浇筑混凝土，形成混凝土封堵层，实现第一道封堵；
步骤3、在回水管道出口处，通过主支撑管、灌浆管向回水管道内注入水泥砂浆，实现第二道封堵；
步骤4、第二道封堵完成后，对回水管道出口作封闭处理；
步骤5、在竖井内钢制套筒与回水管道顶壁接触部位外周填进封堵料，实现第三道封堵;
步骤6、第三道封堵完成后，对竖井作封闭处理。
[0008]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，对所述回水管道出口进行封闭处理的具体作法是:主支撑管和灌浆管外端预先焊接有支撑钢板，支撑钢板外侧焊接有向回水管道出口延伸的连接件，向支撑钢板外侧的回水管道内填入石棉、无纺土工布、砂石组成的填料，待填满后在回水管道出口处采用封堵钢板与所述连接件焊接为一体。
[0009]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，对所述竖井进行封闭处理的具体作法是:向竖井中充填水泥砂浆和水泥快速絮凝剂，并向其中投入多根钢筋，待充填至距离尾库矿地面高于竖井1/3时，加入水泥矿浆至地面位置。
[0010]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，所述主支撑管由多段无缝钢管焊接而成，在顶入回水管道过程中根据使用长度逐段焊接。
[0011]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，所述灌浆管与主支撑管上的托架焊接固定，各灌浆管的长度不同且分别与主支撑管平行。
[0012]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，所述软性填充料为铁矿砂、无纺土工布、砾石，在回水管道内依次形成铁矿砂层、无纺土工布层、砾石层。
[0013]上述的尾矿库回水管道的封堵方法，所述封堵料为黄土、水泥砂浆和尾矿砂。
[0014]一种应用于如上述的封堵方法中的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:由无缝钢制主支撑管、设于主支撑管前端的伞状塞头及间隔设于主支撑管管体上的多个托架组成，所述主支撑管由多段无缝钢管焊接而成，所述伞状塞头由钢制骨架和铺设于钢制骨架上的过滤布组成，所述主支撑管上另开设有灌浆孔。
[0015]上述的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:所述钢制骨架由排列成圆锥伞状的多根钢筋、布置于伞顶部的圆形挡片焊接而成。
[0016]上述的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:所述托架由套装于主支撑管上的同心支撑环、围绕同心支撑环周面均匀排列且中部与同心支撑环焊接的多个弧形支撑钢板组成，所述主支撑管上的首个托架位于伞状塞头内侧，该托架的弧形支撑钢板前端向伞状塞头顶部聚拢并焊接固定，后端利用管箍与主支撑管焊接固定，其余托架的弧形支撑钢板的前、后端分别利用管箍与主支撑管焊接固定。
[0017]本发明的有益效果是:
1、采用上部灌浆封堵、下部顶管封堵的双道封堵方法，有效控制了回水管道的漏水问题，相对单纯的井下钢性或柔性封堵方式显著增强了安全性和可靠性；
2、通过竖井在伞状塞头外侧的回水管道进行封堵施工时，采用的是柔性封堵方式，待铁矿砂层、无纺土工布层和砾石层密实后，回水管道出口未有水流流出的情况下，再进行混凝土浇筑，则避免了混凝土浇筑过程中出现水流细缝，出现封堵纰漏，保证了封堵效果；
3、通过主支撑管和灌浆管在回水管道出口未有水流出的情况下灌入水泥砂浆封堵，作为第二道封堵，在此过程中，托架作为支撑其随主支撑管的顶进一同设置在回水管道内，并最后成为封堵层中的骨架，保障了施工安全，施工难度小，施工效果好；
4、第三道对竖井的封堵防止了竖井内套管与回水管道顶壁接触部位向外漏尾矿浆，进一步保证了尾库矿的安全运行。
[0018]综上，本 申请人:经实践证明，该尾矿库回水管道的封堵技术先进、应用简便、显著增强封堵效果，安全可靠，渗漏量<10m3/h，避免了旧回水管道爆炸事故的发生，经济和社会效益显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的施工示意图；
图2是本发明的封堵装置的结构示意图；
图3是图2的左视图；
图4是本发明的封堵装置的立体图。
[0020]图中序号说明:1竖井、2水泥矿浆、3水泥砂浆、4回水管道、5初期坝、6填料、7封堵钢板、8连接件、9支撑钢板、10灌浆管、11主支撑管、12托架、1201同心支撑环、1202弧形支撑钢板、13伞状塞头、1301钢筋、1302圆形挡片、14铁矿砂层、15无纺土工布层、16砾石层、17混凝土封堵层、18钢制套筒、19灌浆孔、20水泥砂浆封堵层、21管箍。
【具体实施方式】
[0021]如图所示，该尾矿库回水管道的封堵方法，包括如下步骤:
步骤1、首先在尾库矿的初期坝5外部找到回水管道4，然后从回水管道4出口处顶进无缝钢制主支撑管11，该主支撑管11的管头部位预先焊接有与回水管道4内壁紧密接触的伞状塞头13，主支撑管11管体上另间隔焊接有用于支撑回水管道4内壁的托架12，伞状塞头13由钢制骨架和铺设于钢制骨架上的过滤布(图中省略)组成，主支撑管11在距伞状塞头13的100?150m位置开设灌浆孔19，且在回水管道4出口处围绕主支撑管11布置多根灌浆管10。
[0022]其中，主支撑管11、伞状塞头13和托架12形成回水管道4内的封堵装置，主支撑管11由多段无缝钢管焊接而成，在顶入回水管道4过程中根据使用长度逐段焊接。伞状塞头13的钢制骨架由排列成圆锥伞状的多根钢筋1301、布置于伞顶部的圆形挡片1302焊接而成，以利用钢筋1301较好的挠度与回水管道4内壁紧密接触。托架12由套装于主支撑管11上的同心支撑环1201、围绕同心支撑环1201周面均匀排列且中部与同心支撑环1201焊接的多个弧形支撑钢板1202组成，主支撑管11上的首个托架12位于伞状塞头13内侧，该托架12的弧形支撑钢板1202前端向伞状塞头13顶部聚拢并焊接固定，后端利用管箍21与主支撑管11焊接固定，其余托架12的弧形支撑钢板1202的前、后端分别利用管箍21与主支撑管11焊接固定。本实施例中，主支撑管11的直径为Φ 159mm、伞状塞头13的最大活动直径为L 2m，灌浆孔19距伞状塞头13的距离为150m，采用三根长度分别为100m、40m、1m的灌浆管10，灌浆管10的直径为Φ50πιπι，灌浆管10与主支撑管11上的托架12焊接固定，分别与主支撑管11平行。
[0023]步骤2、在尾矿库内找到回水管道4，并在距离回水管道4出口位置500m处由地面垂直向下钻一个直径为650_的竖井1，钻至回水管道4后钻开回水管道4顶壁，在竖井I内插入直径为450mm的钢制套筒18并通过钢制套筒18向回水管道4内充填软性填充料，本实施例中，依次充填铁矿砂、无纺土工布、砾石，从而在伞状塞头13外侧依次形成铁矿砂层14、无纺土工布层15和砾石层16，当观察回水管道4出口处未有库水流出时，通过钢制套筒18向砾石层16外侧浇筑混凝土，形成混凝土封堵层17，混凝土封堵层17浇筑至与竖井处回水管道4的顶壁平齐即可，实现第一道封堵。
[0024]步骤3、在回水管道4出口处，通过主支撑管11、灌浆管10向回水管道4内注入水泥砂浆，形成水泥砂浆封堵层20，实现第二道封堵。
[0025]步骤4、第二道封堵完成后，对回水管道4出口作封闭处理，具体作法是:主支撑管
11和灌浆管10外端预先焊接有支撑钢板9，支撑钢板9外侧焊接有向回水管道4出口延伸的连接件8，向支撑钢板9外侧的回水管道4内填入石棉、无纺土工布、砂石组成的填料6，待填满后在回水管道4出口处采用封堵钢板7与所述连接件8焊接为一体。
[0026]步骤5、在竖井I内钢制套筒18与回水管道4顶壁接触部位外周填进封堵料，本实施例中，依次填进黄土、水泥砂浆和尾矿砂，实现第三道封堵。
[0027]步骤6、第三道封堵完成后，对竖井I作封闭处理，具体作法是:向竖井I中充填水泥砂浆3和水泥快速絮凝剂，并向其中投入多根直径为Φ4πιπι的钢筋，待充填至距离尾库矿地面高于竖井1/3时，即充填至距离尾库矿地面1m后，加入水泥矿浆2至地面位置。
【权利要求】
1.一种尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、首先在尾库矿的初期坝外部找到回水管道，然后从回水管道出口处顶进无缝钢制主支撑管，主支撑管的管头部位焊接有与回水管道内壁紧密接触的伞状塞头，主支撑管管体上另间隔焊接有用于支撑回水管道内壁的托架，伞状塞头由钢制骨架和铺设于钢制骨架上的过滤布组成，主支撑管在距伞状塞头100?150m位置开设灌浆孔，且在回水管道出口处围绕主支撑管布置多根灌浆管； 步骤2、在尾矿库内找到回水管道，并在距离回水管道出口位置400?500m处由地面垂直向下钻一个竖井，钻至回水管道后钻开回水管道顶壁，在竖井内插入钢制套筒并通过钢制套筒向回水管道内充填软性填充料，当观察回水管道出口处未有库水流出时，通过钢制套筒向砾石层外侧浇筑混凝土，形成混凝土封堵层，实现第一道封堵； 步骤3、在回水管道出口处，通过主支撑管、灌浆管向回水管道内注入水泥砂浆，实现第二道封堵； 步骤4、第二道封堵完成后，对回水管道出口作封闭处理； 步骤5、在竖井内钢制套筒与回水管道顶壁接触部位外周填进封堵料，实现第三道封堵; 步骤6、第三道封堵完成后，对竖井作封闭处理。
2.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:对所述回水管道出口进行封闭处理的具体作法是:主支撑管和灌浆管外端预先焊接有支撑钢板，支撑钢板外侧焊接有向回水管道出口延伸的连接件，向支撑钢板外侧的回水管道内填入石棉、无纺土工布、砂石组成的填料，待填满后在回水管道出口处采用封堵钢板与所述连接件焊接为一体。
3.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:对所述竖井进行封闭处理的具体作法是:向竖井中充填水泥砂浆和水泥快速絮凝剂，并向其中投入多根钢筋，待充填至距离尾库矿地面高于竖井1/3时，加入水泥矿浆至地面位置。
4.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:所述主支撑管由多段无缝钢管焊接而成，在顶入回水管道过程中根据使用长度逐段焊接。
5.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:所述灌浆管与主支撑管上的托架焊接固定，各灌浆管的长度不同且分别与主支撑管平行。
6.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:所述软性填充料为铁矿砂、无纺土工布、砾石，在回水管道内依次形成铁矿砂层、无纺土工布层、砾石层。
7.根据权利要求1所述的尾矿库回水管道的封堵方法，其特征在于:所述封堵料为黄土、水泥砂衆和尾矿砂。
8.一种应用于如权利要求1所述的封堵方法中的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:由无缝钢制主支撑管、设于主支撑管前端的伞状塞头及间隔设于主支撑管管体上的多个托架组成，所述主支撑管由多段无缝钢管焊接而成，所述伞状塞头由钢制骨架和铺设于钢制骨架上的过滤布组成，所述主支撑管上另开设有灌浆孔。
9.根据权利要求6所述的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:所述钢制骨架由排列成圆锥伞状的多根钢筋、布置于伞顶部的圆形挡片焊接而成。
10.根据权利要求6所述的尾矿库回水管道的封堵装置，其特征在于:所述托架由套装于主支撑管上的同心支撑环、围绕同心支撑环周面均匀排列且中部与同心支撑环焊接的多个弧形支撑钢板组成，所述主支撑管上的首个托架位于伞状塞头内侧，该托架的弧形支撑钢板前端向伞状塞头顶部聚拢并焊接固定，后端利用管箍与主支撑管焊接固定，其余托架的弧形支撑钢板的前、后端分别利用管箍与主支撑管焊接固定。
【文档编号】E02D19/16GK104452788SQ201410739284
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】黄贵臣, 包鹏程, 马纪鑫, 陈小艳, 傅国辉 申请人:鞍钢集团矿业公司