利用水平钻机进行尾矿坝水平排渗

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。在长达十多年甚至数十年的期间里，各种天然的和人为的不利因素时刻威胁着它的安全。
　　设置排渗设施可有效地降低浸润线，并有利于尾矿泥的排水固结，是增强坝体稳定性的重要措施。
　　目前尾矿坝的排渗设施有水平排渗、竖向排渗和竖向水平组合排渗等三种基本类型。对已堆积到一定高度而未预埋排渗体的尾矿坝，可用水平钻机在下游坡面上向坝内设置水平滤管。水平滤管具有不耗能源，管理简便，施工快，造价低的优点。所以，寻找一个安全可靠、方便快捷、经济实用的铺管施工方案是摆在大家面前的一个重要课题。
　　一、目前两种施工方案
　　1、PE整体护管方案
　　准备材料：
　　护管：整体护管，采用直径110mm壁厚7mm的聚乙烯管材，外敷设直径8mm钢筋笼加固提高纵向抗拉强度。
　　排渗管：采用直径75毫米壁厚6毫米聚乙烯管材，径向均匀开8个沟槽，管外缠100目不锈钢金属网两层，木工骑马钉固定。
　　密封：采用Φ100×12×75规格的骨架油封三道，防止矿砂流进护管。
　　慢速绞车：14T慢速绞车一台，滚筒缠Φ18.5mm钢丝绳200米。
　　施工工艺：
　　钻导向孔：在尾矿坝上的指定地点，利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔，形成从坝体下部通向坝体上的导向孔，并在指定的位置出孔，同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。
　　托管：将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等，再连接护管（内含排渗管），然后利用钻机将护管及排渗管托入尾矿坝上钻出的孔道内。
　　蜕皮：将排渗管的尾端固定，将护管的前端和14T慢速绞车绳头连接，开动绞车脱掉护管，将排渗管留在坝体内。
　　方案评价：
　　优点：1、初期投资少，实施速度快。
　　2、整体护管蜕皮简便，施工速度快，减少停顿时间可防止护管在导向孔中抱死。
　　3、软体护管可沿随最佳设计走向。
　　不足：1、整体护管一次蜕皮受场地空间限制。
　　2、整体护管重量、体积大，搬运不便。
　　3、现场拉槽、钻孔、缠过滤网准备工作时间长。
　　2、钢制分节护管方案
　　准备材料：
　　护管：分节护管，采用Φ108mm石油钢管制作，每节长度2.4m，两端焊接螺纹端口。
　　钢制分节护管结构图
　　托管头：护管和转环连接的短节。
　　托管头、变头结构图
　　变头：钻杆、动力头和护管连接的短节。
　　排渗管：采用Φ75mm壁厚7mm的PE管材，径向均匀开12个沟槽，管外缠100目不锈钢金属网一层，木工骑马钉固定。每根长度9米到施工现场后再焊接成所需要的长度。
　　排渗管结构图
　　密封：采用聚乙烯透明塑料板制作，中间挖去Φ75mm的孔洞，塑料板厚度2mm。一共四道密封，间隔10mm。
　　密封装置结构图
　　施工工艺：
　　钻导向孔：在尾矿坝上的指定地点，利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔，形成从坝体下部通向坝体上不的导向孔；并同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。
　　托入护管：将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等，再用托管头连接护管，然后利用钻机将护管托入尾矿坝上钻出的孔道内，随着护管的拖入人工连接下一根护管，直至将全部护管拖入孔道内。
　　穿排渗管：全部护管拖入孔道后，护管前端在坝体下方的钻机处露头，再将连接好的排渗管人工从护管上方全部穿入护管内。同时对钻机的液压钳装置进行改造，拆掉钳牙块和钻杆护轮。
　　蜕皮：将排渗管的尾端固定，护管前端利用变头和钻机动力头连接，开动钻机逐节脱掉护管，将排渗管留在坝体内。
　　方案评价：
　　优点：1、分节护管脱皮时占用场地空间小。
　　2、分节护管便于操作，劳动强度较低。
　　3、钢制护管抗拉、抗压强度大。
　　不足：1、初次投资较大。
　　2、钢制护管可弯曲性能差，对排渗管走向设计及导向孔线路要求严格。
　　3、需要对钻机液压钳装置进行改造，以适应钢制护管。
　　4、护管拖入导向孔后至开始蜕皮之间停顿时间较长，存在护管在导向孔中抱死风险。
　　二、新方案设想：
　　1、钢丝复合分节护管法：
　　该方案是在以上两个方案基础上改进而成，就是用钢丝pe复合分节护管代替钢制分节护管，主要为了解决钢制护管的初期投资大、可弯曲性能差的两个不足及"中冶方案"的三个不足。
　　准备材料：
　　护管：分节护管，采用Φ110mm厚度7mm钢丝复合PE管材制作，每节长度2.8m，两端特殊方法连接螺纹端口，两侧加焊10×10mm方钢连接螺纹端口。
　　钢丝网复合PE管护管接头
　　钢丝复合分节护管图
　　排渗管：同"华冶方案"。
　　变头：同"华冶方案"。
　　施工工艺：
　　同"华冶方案"。
　　方案评价：
　　优点：1、可随设计走向弯曲，对导向孔曲率要求不严。
　　2、护管随导向孔弯曲，有效降低托管阻力
　　不足：1、需要对钻机液压钳装置进行改造，以适应护管。
　　2、护管拖入导向孔后至开始蜕皮之间停顿时间较长，存在护管在导向孔中抱死风险。
　　2、直接托管法：
　　该方案是省掉前两个方案的护管蜕皮工序，将特制的排渗管进行必要的防护和加固后，直接将排渗管按着设计线路埋入坝体中。
　　准备材料：
　　护管：采用Φ160mm壁厚10mm长度4米的钢丝复合PE管，一头和特制带管头连接另一头可安装密封圈。护管的作用是保护刚扩孔后的钻孔使之逐渐趋于稳定，孔壁光滑并且能够分散径向扭矩，从而起到保护排渗管的作用，可重复使用。
　　带管头：分为护管带管头和排渗管带管头，大小两个带管头组合一起使用，结构如图
　　带管头结构图
　　排渗管：采用Φ75-90mm壁厚7-8.2mm的PE管，均匀开8-12个沟槽，再用PE条料绕PE管均匀缠绕，外部先缠绕80目尼龙渗水滤网，再缠绕20目不锈钢保护网，用木工骑马钉固定。将做好的排渗管每间隔1米焊铁板箍，铁板箍两侧分别焊Φ8mm圆钢加固。每根长度9-12米，现场焊接到需要的长度，加大渗水面积，提高渗水速度。
　　螺旋槽孔排渗管方案对比
　　排渗管加固保护结构图
　　排水管：采用Φ75-90mm壁厚4mm的PE管，长度根据现场条件而定。一头用特制接头和排渗管连接，另一头至集中排水沟内。
　　施工工艺：
　　钻导向孔：在尾矿坝上的指定地点，利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔，并在指定的位置出孔，形成从坝体下部通向坝体上不的导向孔；并同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。
　　托管：将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等，再连接护管（内含排渗管），在排渗管上间每隔20米安装扶孔器，然后利用钻机将护管及排渗管托入尾矿坝上钻出的孔道内。
　　托管连接工艺示意图
　　分离：将护管和排渗管分离，拉出护管。
　　清洗：如果在托管过程中排渗管滤网部分被矿砂堵塞，可利用水平钻机高压泵对排渗网进行高压水清洗。
　　滤网渗水原理图
　　方案评价：
　　优点：1、工序简单，施工速度快。
　　2、不受管径限制（最大可铺设Φ110mm排渗管），渗水面积大，排渗效果好。
　　3、施工劳动强度低。
　　不足：1、直接拖排渗管会对滤网有一定的损伤。（损伤程度需要试验后得出结论）
　　2、排渗成本略有增加。