某新型窗口式排水井的设计及应用.pdf

第 3 5卷 第5期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 4年 1 0 月 某新型窗口式排水井的设计及应用 陈 欢， 唐文超， 张强强 ( 金建 工程设 计有 限公 司， 山东 烟 台2 6 4 6 7 0 ) ( 摘 要 针对传统窗口式排水井使用过程 中存在的缺陷， 提 出了一种新型窗 口式排水井。该新型窗口式 排水井在 窗12位置预埋异径管作为进水 窗口， 使用盲法兰进行封堵， 不仅封堵方便 、 密封性较好， 且泄流能力 增 大， 使排 水 井更 为稳 定。 关键词 尾矿库 ； 排水井； 窗 口式； 盲法兰； 封堵 中图分类号： T V 5 5 1 4 1 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 4 4 3 4 5 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 9 2 0 2 De s i g n a n d Ap p l i c a t i o n o f a Ne w W i n d o w- t y p e Dr a i n a g e W e l l C H E N Hu a n ， T A N G We n c h a o ， Z HA N G Q i a n g q i a n g ( J i n j i a n E n g i n e e r i n g D e s i g n C o ， L t d ， Y a n t a i ， S h a n d o n g 2 6 4 6 7 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t P r e s e n t n e w w i n d o w- t y p e d r a i n a g e w e l l ， a c c o r d i n g t o d e f e c t s o f t r a d i t i o n a l w i n d o w- t y p e wh e n u s e i t T h e n e w w i n d o w t y p e w e l l e mb e d t a p e r p i p e a s i n fl o w wi n d o w a t wi n d o w p o s i t i o n Us e b l a n k fl a n g e t o b l o c k o f f ,n o t o n l y c o n v e n i e n t s e a l i n g a n d l e a k p r o o f n e s s ， b u t a l s o ma g n i f y d i s c h a r g e c a p a c i t y S O a s t o ma k e d r a i n a g e w e l l mo r e s t a b l e Ke y wo r d s t a i l i n g s p o n d ； d r a i n a g e we l l ； w i n d o w - t y p e ； b l a n k fl a n g e ； b l o c k e d 排水 井 是 矿 山尾 矿设 施 的 重要 构 筑 物 之一 ， 降 落在尾矿库汇水面积 内的雨雪水和尾矿澄清水大都 通 过它排 出， 再经过排水涵管或隧洞等构筑物排出 库 外， 以确保尾矿坝不致被洪水漫顶并使尾矿澄清 水返 回选矿厂重复使用 1 。 目前， 国内使用 比较普遍 的排水井主要有窗 口式和框架式。一般而言， 当排水 构筑物所需的泄流量较小时， 大多使用窗 口式排 水 井 。窗 口式排水井系一次建成， 于井壁不同标高处留 有 圆形或方形窗 口， 这种井具有结构整体性好 、 井径 小时使用维护简便等优点。 官家山、 铜官山 、 锦屏 、 大 吉 山和东鞍 山等均采用这种型式2 1 。 本文拟介绍一种 新 型的窗 口式排水井， 该新型排水井对传统窗 口式 排水井进行 了改进， 更适应尾矿库的实际排水状况。 1 传统窗口式排水井的局限 传统的窗 口式排水井井身 由钢筋混凝土制作而 成， 窗 口封堵使用混凝 土塞子 。混凝土塞子规格一般 为 中3 0 0 m mx 3 5 0 mmx 2 5 0 m m 的圆台形。重达 5 2 k g 。安 装 时，需 要 两名 工人 才 能将 其 从 岸 上搬 到 船 上， 再从船上安装到井身上， 不仅搬运费力， 且容易封 堵不严而导致泄漏矿浆 。且塞子施工时往往偏差较 大， 有可能安装不上。 钢管式排水井也是一种 窗 1：3 式排水井。 井身全 部 由钢管焊 接或法兰连接 而成， 直径 一般为 中4 0 0 mm 中1 0 0 0 mm。其进水窗 口为焊接在井筒侧壁上 的钢管( 直径小于井筒直径) ， 泄流量较小。钢管式排 水井 的进水管封堵采用盲法兰， 操作较简便 。但由于 钢管式排水井井身直径较小， 壁厚较薄， 重量也较轻， 其抗倾覆能力要小于同直径 的钢筋混凝土窗 口式排 水井 。 对于同壁度的钢管井身， 随着井身直径的加大， 其抗变形能力也随之变差。 如新城金矿 3 #尾矿库的 窗 口式排水井在使用过程中就出现过倾斜。矿方管 理人员使用斜拉索， 防止其倾斜度继续加大。 2 对窗 口式排水井 的改进 研究上述排水井的局 限， 选取 了窗 口式排水井 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 2 1 8 作者简介 ： 陈欢( 1 9 8 6 一) ， 男， 工程师， 主要从事工业固体 废物处 置堆存场 的设计和研究工作 。 第 5期 某新型窗 口式排水井的设计及应用 9 3 和钢管式排水井各 自的优点， 笔者提 出一种新 型的 窗 口式排水井。在钢筋混凝土窗 口式排水井施工时， 在 窗 口位 置处 预 埋 异径 管 【3 J ， 作 为 进 水 窗 口。随 着尾 矿面的升高， 再采用盲法兰对进水窗 口进行封堵 。 经过改进后 该 种新 型的窗 口式排水井有 以下 优点 ： 1 ) 窗 口封堵方便。1 个盲法兰重约 1 O 5 2 3 - 3 k g f D N 3 5 0 ， P N 0 2 5 MP a P N1 6 MP a ) t4 1 ， 可根据要求选择 不 同厚度 的盲法兰。 其重量约为相 同直径窗 口用的 圆 台形 混 凝 土塞 子 重 量 的 1 5 1 2 。2 1 密 封性 较 好 。 由于异径管 和法兰均为工厂化制作 的成 品， 表面较 平 整， 标 准化 较好 。 采 用 法兰 盘 型式 ， 法 兰盘 之 间可 设 有橡胶垫圈， 并用螺栓连接， 其封堵 的密封性要远好 于 圆 台形混 凝 土塞 子， 安 装也 较 容易 。 因此 ， 改进 后 不 会 出现安装不上 、 封堵不严的情况 。3 ) 泄流 能力增 大 。由 于钢 管 的粗 糙 系数 = 0 O 1 1 ) 要 小 于混 凝 土砌 面的粗糙系数 = 0 0 1 4 0 0 1 7 ) t 。当进水窗 口直径为 O 3 5 I n时， 钢制异径管 的谢 才系数 C为 6 6 0 5 ， 水 头 损失 系数 A为 0 0 1 8 ； 混凝土 窗 口的谢才 系数 C为 4 8 1 7 3 7 1 O 。 水头损失 系数 A为 0 0 3 4 0 0 5 7 。 由此 可 见 。 同直 径 的新 型 窗 口式 排 水 井 的泄 流 能 力 要 略 大于传统的混凝土窗 口式排水井 。两种窗 口式排水 井 封 堵型 式对 比见 图 1 传 统窗 口 式 排 永 茹封 堵 型 式 新塑 窗 口 式 排 水井 封 堵 型 式 图 1 两种窗 口式排水 井封堵型式对 比 3 应 用实例 云南某 矿 山尾矿库 排洪设 施设计采 用井一管 式， 排洪设施进水构筑物采用 3座框架式排水井 。其 中 1 #框 架 式 排 水 井距 离 初 期 坝 约 4 8 0 i n ， 初 始 进 水 标高比初期坝顶低 4 I l l ， 根据洪水计算和调洪演算的 结果， 可满足尾矿库的防洪要求 。 设计在坝前增设 排水井， 为便于窗 口封堵。 设 计采用 窗 口式， 用 于排 除尾矿库使用初期库 内澄清 水 。 0 #排水井距离初期坝约 2 9 0 I n ， 满足澄清距离 的 要求。 其初始进水标高 比初期坝顶低 1 2 i n ， 可大大提 前 回水 的时间， 返回选矿厂生产工艺重复使用。 此 0 排水井可加快坝前尾砂排水 固结， 降低 坝体 内浸润 线， 增加坝体稳定 。 该窗 口式排水井井径 D = 2 i n ， 井筒 高 H= 9 I n ， 每 层有 6个 窗 口， 1共 1 2层 ， 2层 窗 口中心 高差 A H= O 6 5 I n 。在窗 E l 位置预埋异径管( D N 3 0 0 3 5 0 ) ， D N 3 5 0段 设 有 法 兰 ，窗 口封 堵 采 用 P N 0 6 MP a的盲法兰盘， 见图 2 、 图 3 。 B 图 2 新 型 窗 口式 排 水 井 平 面 _t _ 图 3 新 型 囝 口式 排 水 井 剖 面 此种新 型窗 口式排水井使用 了钢制管件， 在使 用 中应注意钢制管件的腐蚀问题 。 该 0 #排水井仅用 于排初期 回水， 使用时间较短， 设计 中解决腐蚀 问题 的办法是 在 钢制 管件 的内壁 和外侧 刷不 小 于 0 5 mm 的环氧树脂或沥青， 即可满足使用要求。 4 结论 综上所述， 可以得出以下结论 ： 1 1 对于尾矿库所 需 的排水构筑物泄流量较小时， 可使用 窗 口式排水 井。2 ) 针对传统的窗 I： 1 式排水井进水 口封堵上的缺 点， 提 出 了一 种 在 窗 口上 安 装 钢 制 异 径 管 的 窗 口式 排水井， 并采用盲法兰对进水窗 口进行封堵。该排水 井稳定性较好， 使用方便， 进水 1 5 I 封堵较容易。 3 ) 针对 钢制管件腐蚀性 问题， 在这种排水 井使用过程 中应 注意钢制管件的防腐。 参 考文 献 1 】 董俊恺， 胡汝洲 悬挂环式挡板排水井 J 】 铀矿选冶， 1 9 8 1 ( 3 ) ： 6 8 7 2 2 】 尾矿设施设计参考资料编写组 尾矿设施设计参考 资料【 M】 北京 冶金工业出版社， 1 9 8 0 3 1 0 2 S 4 0 3 ， 钢制管件f S 1 4 J B ， r 8 1 1 9 9 4 ， 凸面板式平焊钢制管法兰【 S 】 【 5 高速水力学 国家重点实验室( 1J I f 大学) ， 吴持恭 水力学【 M】 3版 北京： 高等教育出版社，2 0 0 3 出 璺