某新型窗口式排水井的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

陳 歡,唐文超,張強(qiáng)強(qiáng)

（金建工程設(shè)計(jì)有限公司,山東煙臺(tái) 264670）

某新型窗口式排水井的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

陳 歡,唐文超,張強(qiáng)強(qiáng)

（金建工程設(shè)計(jì)有限公司,山東煙臺(tái) 264670）

針對(duì)傳統(tǒng)窗口式排水井使用過程中存在的缺陷,提出了一種新型窗口式排水井。該新型窗口式排水井在窗口位置預(yù)埋異徑管作為進(jìn)水窗口,使用盲法蘭進(jìn)行封堵,不僅封堵方便、密封性較好,且泄流能力增大,使排水井更為穩(wěn)定。

尾礦庫(kù)；排水井；窗口式；盲法蘭；封堵

排水井是礦山尾礦設(shè)施的重要構(gòu)筑物之一,降落在尾礦庫(kù)匯水面積內(nèi)的雨雪水和尾礦澄清水大都通過它排出,再經(jīng)過排水涵管或隧洞等構(gòu)筑物排出庫(kù)外,以確保尾礦壩不致被洪水漫頂并使尾礦澄清水返回選礦廠重復(fù)使用[1]。目前,國(guó)內(nèi)使用比較普遍的排水井主要有窗口式和框架式。一般而言,當(dāng)排水構(gòu)筑物所需的泄流量較小時(shí),大多使用窗口式排水井。窗口式排水井系一次建成,于井壁不同標(biāo)高處留有圓形或方形窗口,這種井具有結(jié)構(gòu)整體性好、井徑小時(shí)使用維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。官家山、銅官山、錦屏、大吉山和東鞍山等均采用這種型式[2]。本文擬介紹一種新型的窗口式排水井,該新型排水井對(duì)傳統(tǒng)窗口式排水井進(jìn)行了改進(jìn),更適應(yīng)尾礦庫(kù)的實(shí)際排水狀況。

1 傳統(tǒng)窗口式排水井的局限

傳統(tǒng)的窗口式排水井井身由鋼筋混凝土制作而成,窗口封堵使用混凝土塞子?；炷寥右?guī)格一般為Φ300 mm×Φ350 mm×250 mm的圓臺(tái)形,重達(dá)52 kg。安裝時(shí),需要兩名工人才能將其從岸上搬到船上,再?gòu)拇习惭b到井身上,不僅搬運(yùn)費(fèi)力,且容易封堵不嚴(yán)而導(dǎo)致泄漏礦漿。且塞子施工時(shí)往往偏差較大,有可能安裝不上。

鋼管式排水井也是一種窗口式排水井,井身全部由鋼管焊接或法蘭連接而成,直徑一般為Φ400 mm～Φ1 000 mm。其進(jìn)水窗口為焊接在井筒側(cè)壁上的鋼管(直徑小于井筒直徑),泄流量較小。鋼管式排水井的進(jìn)水管封堵采用盲法蘭,操作較簡(jiǎn)便。但由于鋼管式排水井井身直徑較小,壁厚較薄,重量也較輕,其抗傾覆能力要小于同直徑的鋼筋混凝土窗口式排水井。對(duì)于同壁度的鋼管井身,隨著井身直徑的加大,其抗變形能力也隨之變差。如新城金礦3#尾礦庫(kù)的窗口式排水井在使用過程中就出現(xiàn)過傾斜。礦方管理人員使用斜拉索,防止其傾斜度繼續(xù)加大。

2 對(duì)窗口式排水井的改進(jìn)

研究上述排水井的局限,選取了窗口式排水井和鋼管式排水井各自的優(yōu)點(diǎn),筆者提出一種新型的窗口式排水井。在鋼筋混凝土窗口式排水井施工時(shí),在窗口位置處預(yù)埋異徑管[3],作為進(jìn)水窗口。隨著尾礦面的升高,再采用盲法蘭對(duì)進(jìn)水窗口進(jìn)行封堵[4]。

經(jīng)過改進(jìn)后,該種新型的窗口式排水井有以下優(yōu)點(diǎn)：1)窗口封堵方便。1個(gè)盲法蘭重約10.5～23.3 kg (DN350,PN0.25 MPa～PN1.6 MPa)[4],可根據(jù)要求選擇不同厚度的盲法蘭,其重量約為相同直徑窗口用的圓臺(tái)形混凝土塞子重量的1/5～1/2。2)密封性較好。由于異徑管和法蘭均為工廠化制作的成品,表面較平整,標(biāo)準(zhǔn)化較好。采用法蘭盤型式,法蘭盤之間可設(shè)有橡膠墊圈,并用螺栓連接,其封堵的密封性要遠(yuǎn)好于圓臺(tái)形混凝土塞子,安裝也較容易。因此,改進(jìn)后不會(huì)出現(xiàn)安裝不上、封堵不嚴(yán)的情況。3)泄流能力增大。由于鋼管的粗糙系數(shù)(n=0.011)要小于混凝土砌面的粗糙系數(shù)(n=0.014～0.017)[5]。當(dāng)進(jìn)水窗口直徑為0.35 m時(shí),鋼制異徑管的謝才系數(shù)C為66.05,水頭損失系數(shù)λ為0.018;混凝土窗口的謝才系數(shù)C為48.17～37.10,水頭損失系數(shù)λ為0.034～0.057。由此可見,同直徑的新型窗口式排水井的泄流能力要略大于傳統(tǒng)的混凝土窗口式排水井。兩種窗口式排水井封堵型式對(duì)比見圖1。

圖1 兩種窗口式排水井封堵型式對(duì)比

3 應(yīng)用實(shí)例

云南某礦山尾礦庫(kù)排洪設(shè)施設(shè)計(jì)采用井—管式,排洪設(shè)施進(jìn)水構(gòu)筑物采用3座框架式排水井。其中1#框架式排水井距離初期壩約480 m,初始進(jìn)水標(biāo)高比初期壩頂?shù)? m,根據(jù)洪水計(jì)算和調(diào)洪演算的結(jié)果,可滿足尾礦庫(kù)的防洪要求。

設(shè)計(jì)在壩前增設(shè)0#排水井,為便于窗口封堵,設(shè)計(jì)采用窗口式,用于排除尾礦庫(kù)使用初期庫(kù)內(nèi)澄清水。0#排水井距離初期壩約290 m,滿足澄清距離的要求。其初始進(jìn)水標(biāo)高比初期壩頂?shù)?2 m,可大大提前回水的時(shí)間,返回選礦廠生產(chǎn)工藝重復(fù)使用。此0#排水井可加快壩前尾砂排水固結(jié),降低壩體內(nèi)浸潤(rùn)線,增加壩體穩(wěn)定。該窗口式排水井井徑D=2 m,井筒高H=9 m,每層有6個(gè)窗口,1共12層,2層窗口中心高差ΔH=0.65 m。在窗口位置預(yù)埋異徑管(DN300～350),DN350段設(shè)有法蘭,窗口封堵采用 PN0.6 MPa的盲法蘭盤,見圖2、圖3。

圖2 新型窗口式排水井平面

圖3 新型窗口式排水井剖面

此種新型窗口式排水井使用了鋼制管件,在使用中應(yīng)注意鋼制管件的腐蝕問題。該0#排水井僅用于排初期回水,使用時(shí)間較短,設(shè)計(jì)中解決腐蝕問題的辦法是在鋼制管件的內(nèi)壁和外側(cè)刷不小于0.5 mm的環(huán)氧樹脂或?yàn)r青,即可滿足使用要求。

4 結(jié)論

綜上所述,可以得出以下結(jié)論：1)對(duì)于尾礦庫(kù)所需的排水構(gòu)筑物泄流量較小時(shí),可使用窗口式排水井。2)針對(duì)傳統(tǒng)的窗口式排水井進(jìn)水口封堵上的缺點(diǎn),提出了一種在窗口上安裝鋼制異徑管的窗口式排水井,并采用盲法蘭對(duì)進(jìn)水窗口進(jìn)行封堵。該排水井穩(wěn)定性較好,使用方便,進(jìn)水口封堵較容易。3)針對(duì)鋼制管件腐蝕性問題,在這種排水井使用過程中應(yīng)注意鋼制管件的防腐。

[1] 董俊愷,胡汝洲.懸掛環(huán)式擋板排水井[J].鈾礦選冶,1981(3)：68-72.

[2] 尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)參考資料編寫組.尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)參考資料[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1980.

[3] 02S403,鋼制管件[S].

[4] JB/T 81-1994,凸面板式平焊鋼制管法蘭[S].

[5] 高速水力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(四川大學(xué)),吳持恭.水力學(xué)[M].3版.北京：高等教育出版社,2003.

Design and Application of a New Window-type Drainage Well

CHEN Huan,TANG Wenchao,ZHANG Qiangqiang

(Jinjian Engineering Design Co.,Ltd.,Yantai,Shandong 264670,China)

Present new window-type drainage well,according to defects of traditional window-type when use it.The new windowtype well embed taper pipe as inflow window at window position.Use blank flange to block off,not only convenient sealing and leakproofness,but also magnify discharge capacity so as to make drainage well more stable.

tailings pond;drainage well;window-type;blank flange;blocked

TV551.4+1

B

1004-4345(2014)05-0092-02

2013-12-18

陳 歡(1986—),男,工程師,主要從事工業(yè)固體廢物處置堆存場(chǎng)的設(shè)計(jì)和研究工作。