露天煤矿残余水治理：管涵方案对比与优化

在露天煤矿开采过程中，残余水的治理是一项关键任务，因为堆积的松散物料一旦与水混合，可能导致严重的滑坡、泥石流事故，如山西省娄烦尖山铁矿和深圳渣土场的惨痛教训所示。为了确保内排土场的安全稳定，对超高松散物料覆盖下的排水管涵方案进行了深入研究和比选。 两种主要的排水管涵方案包括原岩开挖加混凝土盖板和格宾笼配合混凝土涵。首先，通过FLAC3D三维地质建模及数值模拟，分析了这两种方案在不同方面的性能。具体来说，模拟了混凝土在竖向方向的不均匀变形、软岩中的小主应力以及混凝土的小主应力等关键指标。这种方法有助于评估管涵在承受大量积水时的结构稳定性。 原岩开挖加混凝土盖板方案依赖于岩石的天然支撑，而格宾笼配合混凝土涵则提供了更稳定的结构设计。然而，由于缺乏工程类比案例，尤其是针对大排水量和极高松散物料覆盖条件，评估主要基于管涵的自身强度和变形控制。 考虑到现场的实际条件，采用排水管涵作为治理残余水的方法，运用FG8H>I有限差分数值模拟软件，模拟了堆土后排水管涵在实际工作中的受力和变形情况。这有助于确定在不同工况下，哪种方案能提供最佳的工作状态，从而确保内排土场在建设初期就具备足够的稳定性。 项目背景中强调了预防性措施的重要性，即在内排土场形成之前，必须对非工作帮含水层进行疏干、导流和排水处理，以避免管涌和冲蚀空洞的出现，保证排土场安全。这涉及到对地下水和地表水管理的有效策略，以防止它们对内排土场的潜在威胁。 工程地质条件显示，露天煤矿位于一个北北东走向的断陷盆地，地质构造复杂，煤田为南荒向斜且受F<号断层影响。地层主要由灰或灰白色的粗砂岩构成，夹杂着中、细砂岩，地质倾角相对平缓。这些地质特性对排水管涵的设计和施工具有直接影响。 通过对比分析，选择最适合该项目的排水管涵方案，不仅需要考虑技术可行性，还要充分考虑地质条件、成本效益以及施工和维护的长期影响。最终目的是确保在保障安全的前提下，有效地管理和控制露天煤矿排土场的残余水问题。