石Lu露天铜矿深部地下水疏干探讨.pdf

／ i ， 一 石菜露天铜矿深部地下水疏干探讨 广 东 石 纂 铜 韭 公 司 I一 7 【 摘 要】石藁铜矿床的水文地质条件复杂，地下东量大．经过二十余年的硫干．地 下水位降 低了5 o 步 米 ． 现已进八深都地下术疏干阶段． 根据 一期和第二瓤前阶段的疏千实姨．重斯推算预测各中最的涌水量 ．井探讨深部地下东疏 -7 等 问 关 巡 ⋯坑勃 司 衫 } 关 键 诲 ； 水 文 地 亟 地 下 水 疏 干 涌 水 量 露 天 矿 坑 ／ 一 ， 一 一 ， ’， 1 矿 区水文地质简况 矿 区位于 阳春盆 地西 南的石慕 石根 小 向斜盆地的西北边缘，地层主要有构成阿 斜 的石炭 系各 组段和泥盆系等 ，第四系 厚 度1 0 3 5 m覆盖于上面， 断裂发 育，是控 制岩溶及其地下水的最主要构造}矿床 指 次生氧 化矿体 赋存于 中石炭统 黄龙群灰岩 的 溶蚀 洼地之第 四系松散沉 积物中，处于 当 地侵蚀基准 面之下，直接 受岩 溶水 的影 响， 如 图I 。 矿 区岩溶 发育 存在 平面 区 域 和 垂 向 分 层的强弱不 同的规律 ，平 面上 以黄龙群捉 岩溶洞裂晾最发育 面积 达1 2 k in ，梓 门 桥 、测水和石 蹬子段灰岩较弱I垂 向上一般 上强 深度8 0 m以上 下弱，稿岩蒋层厚 度 约4 8 m，岩溶率8 ． n％。矿区北，西部由 下 石炭 统测水段 、孟公 坳组和 石英 闲长 玢 岩 、 矽 卡岩 组成 相对隔水边 界，’ 使矿 区成 为准 封 闭盆地。 区内气候温 热 、潮 湿，雨量充沛，年平 均雨量2 3 0 0 多毫 米，雨量 受台风暴 雨影响多 集 中于夏秋 。 ● ***** *一* ● } **** ● *****- } ********* *一 } 应列入 国家科研计划，使矿柱尺寸的确定建 立在岩石 力学 的基础 上。两步 骤 回 采 的 采 场 ．矿柱布 置应在满 足回采工 艺的条件下 ， 使结构受力合理化，作为永久损失不予 回采 韵矿柱，应在保证安全的条件下达到最小。 寻录新的采场结构。一方面寻求不留矿 柱的连续 回采方案 ，另一 方面是减 小和增大 矿柱尺 寸。对薄 矿脉 开采应 尽量少 留矿柱或 经济上合算时采用人工矿柱；对厚矿体开采 采用胶结或事后胶结充填 回采矿房能用劳动 生产率高和回收率高的方法回采矿柱时，可 增 大矿柱规格， 以提 高矿房和矿柱 的综合 效 果 。 完善矿柱 回采方法 。 目前有色 金属 矿 山 在矿柱 回采方面 已积累了不 少经验，但在某 些工艺技术上有待进一步的提高和完善，应 在 一些有代表性 的矿 自开展试验研究 。开 采 缓倾斜矿床时，矿柱回采应完善顼板维护与 检 查措 施 ，提 高凿 岩、爆破 和 出矿 的机械 化 程度。采用大量崩落回采矿房敞 空 的 矿 柱 时．应使矿柱矿石得以良好的破碎，使底嚣 结构顺利地放出崩落矿石。对矿房充填的矿 柱回采，要寻求合理的充填强度，既降低充 填成本，又保证矿柱 回采所必须的充填体强 度，同时采用商效率的 回采方法，改善矿柱 回采技术经济指标，提高其综合经济效益。 参考文献 略 责 任 编辑肖泽铭 ～ l 8 一 行 色矿 山一 1 9 9 3 ． 2 维普资讯 圈l 石慕 矿区水文地质略 图 l 一 中石炭统黄龙群石灰窘 ．大理岩2 一下石炭统翮永段砂页岩 ；3 一下石炭统石蹬子段古怩 嵌 质 灰岩I 4 一孟甚幻组石藏岩 ． 砂页岩 5 一上怩盆统泥页岩 粉砂岩． 砂岩j 6 一石英闪长岩 ’7 一疏干 井泵；8 一等水位线 ；口 一上升泉；l o 一} 日 泽j 1 1 一地下永天然流向l 2 一矿床抽水后地下东流向； I 3 一断层；1 { 一地质界线l 5 一隔亦层 ；l 8 一地表塌陷 矿 区西北 的西 山和 信蓬山脉 南东 面的地 表水迳流过区内向斜盆 地J主要河流有石根 河 、石慕 溪、榕 溪和 人工渠 ，它们与矿 区地 下 水有着 密切的水力联 系。 区内地面平 均标 高3 6 m，矿床 原始地 下 水位标高2 0 ． 6 7 m，设计最大开采深度1 2 0 m， 为露 天开采 。 2 矿床浅部地下水 疏干 及其工程简介 根 据7 0 4 ，9 3 9 、9 3 3 等 j { t 质 队的 勘 查 结 果 ，经过各 方专家会审制定 的 “ 以地表深井 为 主 的预先疏 千方案 ， 自1 9 6 9 年开始实施抽 水 ，至1 9 8 1 年 累计抽 出地下 水量 约2 ． 3 亿m。 ， 地下 水位 降 低3 1 ． 5 - 4 m 标 高1 0 ． 8 7 m，采 剥工作面为一4 m， 达到第一期疏千工程的要 隶。 1 9 8 2 年开始进行 的第二期疏 干工程 是在 第一期 已有的排水疏干能力基础上 ，继续开 展水文 地质工作 ，找井位 ，打琉干大井 ，使 整个矿床 的地下水疏 干能 力不断增强 ，地下 水位持续降低，满足采剥生产要求。至1 9 9 1 年底 ，共 打成琉 干大井6 6口，如 图2 ，除 去报废的2 2 口，现能够使用的有4 4 口井，最 大排 水能 力达1 3 万 m。 ／ d，目前平 均每天开动 深井 泵 及 潜 水 泵 2 8台 左 右 ，排 水 量 达 9 ． 4 万m。 ／ d ，地下水位降低5 6 ． 6 9 m 海拔标 高 一3 6 ． 0 2 m基 本满 足 了生产的 需 要 。 3矿床地 下水大降深的可能 性 及其对策 3 ． 1 可能性研究 本矿生产 指东段次生氧化矿已进入 后期阶段 ，矿 湖 即露 天矿坑 向深部掘进 速度加快 ，要求 地下 水疏干继 续超前，这不 仅难度 大，且存在 可能性问题。现有的水文 石慕露天铜矿深部地下承疏干探讨 蒋基莲 固回四田园团圈圃 9 儿 垤 伯 H 蝤 圆圈 圆圆圆圆田圆 ● 2 3 4 6 7 8 维普资讯 s 圆 田 固 e 囫 圈2 矿床蘸千井泵分布圈 1 一单井生产井泵 ‘2 一职井生产井泵}3 报废井l 4 一水位长穗孔j 5 一矿朔让界 ； e 一 } 土及出矿路 表I 历年矿床地下水疏千统计衷 时 间开泵台散 排承置 水位降低值地下东位标高 年 月 台／ d r t l 。 ／ d m 中心平均．m 一 1 5 0 4 0 0 6． 2 0 8． 6 0 一 e． 2 0 一 l 0 8 T l 3． 04 1 6 舯 一 2 2 40 2 7． 7 0 2 8． 1 0 一 Z 8 5 5 2 8 8 7 3 1 3 0 3 3 5 5 3 6 0 2 地 质资 料是 广东有色垃 勘9 3 3地 质 队 等 于 1 9 8 2 年以前所做 ，当时 矿湖 深度 仅为 { O 多米 标 高 一1 0 m ，地 下水 位 一l 2 m，降 低 值 3 3 m，由于条件限制，预测矿床涌水量只 计 算 至 一4 0 m，且 估计 到 一2 0 m以下 的计 算 精 度较差 ；据 近几年 的矿床 疏干实践 证 明，以 前 几个单位对本矿 的地下水涌水量的预 瀵 I 均 有较大偏差 。为了使生产能 顺利 进行 ，必须 对矿床 涌水量做好预测工作 ，根 据1 0 多年的 矿床疏 干实践所积累的资料 表1 分 析 绘 成 图 3，经过理论与实践相结合分析对比， 发现矿床涌水量与地下水位降低值存在直线 相关关 系，经推算 得t 回归系 数b1 2 Q 0 常数a 3 0 5 1 6 建 立相关方程式Q3 0 5 1 61 2 o o s 由上式预 测矿 湖各 水平 的地下水量见 表 2 。 一 2 0 一 有 色矿 山一 1 9 9 3 ． 2 固 圆 1 2 盯耵 【二盯 n盯 订蛆 盯 她 髓 蹰曲如 ％盯 驰蚰蚰蚰礼“骗 0 0 O O O 0 0 0 0 m 黜 潞 ∞∞ 如此 业 儿踮 盯 盯 维普资讯 q ， a 图3 矿 床地 下水 位 降低值 s 与 酒水叠 Q关 系围 袭2矿 床涌水量预涮值 夏实谢值袭 从疏 干实践及 图 3可看 出 ，矿床 涌水量 与地下水位降低值存在线性相关关系。但应 试特别说明的是当矿床地下水降低值为强岩 蒋含水层平均厚度 4 8 ． 3 9 m，其中 顼 面 标 高 一4 ． nm，底面标 高 一5 2 ． 5 O re 的三分之 二时，矿床涌水量趋于最大。因 此，一3 6 m 中段左右的地下永涌水量邸开始达到最大值 阶段，其下面中段的涌水量按理诒应基本保 持在1 2 万m。 ／ d 即强岩溶岔水量底面一5 2 m 中段的 涌水量 左右。这是 因为矿床不断抽 水疏干，矿区的地下水静储量被逐渐消耗， 梭往下 部 强含水层 的 涌水 量一般不 会再 明显增大，而应与最大值相近 约1 2 万m。 ／ d 。 目前， 我矿的深井疏干强 力可达l 3 万m 。 ／ d 以上 ，所 以，本矿深部 地下水 疏干基 本 可 行 。 3 ． 2 对策 我矿地下水疏 于经 历了第 一期和第 二期 前阶段，使地下水位降低了5 O 多米，有效地 控制了地下水 ，使采掘生产顺利开展，这说 明了地表深井疏干在 大水的岩溶矿山是可行 的，也是 比较经济的防排水方法 。现在矿湖 已挖掘至一3 6 m中段，矿湖深度7 0 多 米，要 求排术高度也是7 O 多米，且地下水量正达最 大值阶段，这样，排水疏干能否成功，关系 重大 ，我们 根据多年的经验 和实 践 ，制订 出 如下方案和对策。 3 ． 2 ． 1 继续开展矿区和水文地质 研 究，观 测掌握地下水变化运动规律，根据岩溶发育 程 度和 涌水量状况 ，把整个 矿湖 的主要进 水 边界翅分 为三个 级 即 强 ，中 、弱 三 个 等 级 ，四个段 即北段和南 段为弱 区段 、中 南段为强区段、中北段为中等区段，从而 有 目的地将强岩溶大 水区段作为 治 水 的 重 点 。 3 ． 2 ． 2 在强溶岩大承区段加强排水 疏 干， 增如必要的疏千井，合理调整所开动的深井 泵及潜水泵台数和位置，为了节约电能，根 据采剥生产需要，在主要采剥工作面附近的 相应 地段多 开井 泵，使地下水水 位得到强化 降深，其它地段则少开一些井泵}目前全矿 总开泵数量每天2 8 台左右，但在强岩溶大水 区段就开动了2 O 台左右，因此取得了较佳效 率和经 济效果 。 3 2 ． 3 把疏干井下移至矿湖内部 的蹿 定 台 阶，提高排水疏干效果。第二期地下水疏干 的前期，在矿湖中部 4 m 固定平台打成 0 日大井，从 1 9 8 9 年 1 9 9 1 年 又先 后在 矿湖南 中部强岩溶区段钻成 5口疏千大井，使排水 疏干效果 大大得到提 高，经过试验对 比，发 现矿湖内部的疏 干井泵 的单位效率是矿湖境 界外井泵的1 ． 5 倍以上。 石菜 露天铜矿蒹郭地下水碗子探讨林基递 ～ 2l 一 维普资讯 3 2 4 修理废旧井、节省钻井费 用 。第 一 期疏干工程钻 成 的 深 井 大 多 较 浅 7 O ～ 8 O re， 已不能满足 目前生产需要 ， 因 此 ， 列 它们进行捞 砂加深处理，对 于废 井 则根据 情 况 ，如果 有利用价值 ，则 采取措施 修理 ， 重新 下护壁井管 挡泥环和过 滤 同，使废旧 井起死回生，增强了深部疏干能力。 3 2 5 及时 更新 设备 ，过 去使用的深 井 泵 扬 程仅为6 0 m，现在在 矿湖 内沿地段 已 抽不 到地下水，因此换用更高扬程 的深井泵或潜 水泵j同时把扬程较 低的深井泵安装在矿湖 外沿 、地下水 位较 高的地段 继续使用 I使深 部 地下水得 到及时抽排 ，并提 高了设备的利 用 率。 3 2 6 在矿湖最低工作 台 阶 安 装 临 时 性 离心水 泵，及时排 出局部 冒水或 因停 电事 故 造戒 的突水 ，确保工 作台阶不积 水 或 少 积 水。这一方法是我们近年来解决采剥生产下 堑 淘的有藏 途 径，它麓弥补深井疏 干能力 的 揭 部和 暂时不足 ，起到地表排水 与地下水超 前 疏 干相结合 的作 用 。 3 2 7 做 好矿 区地面塌陷的防治 工 作，要 特别及时地对塌陷进行回填治理，阻止地表 永经塌陷直接回灌地下水系，防止它补充或 增 大 地下 水量 。近几年 ，矿 区进行 了大面积 治 理塌 陷 包括 新 旧塌陷 ，使 床 地下水 量 指 排出水量 与矿 湖水 位降深值的关系 出现转向低下的斜率 如 图 3中 的 5 1 9 7 m 以 后的三个 点 ，速 同时也 说 明了治理 地表 塌陷是切断地表水与地下水互相联系的有效 方法 。 4 浅评深井疏干 的经济效益 实践证明，我矿利用深井疏干矿床地下 永 是 可行的，其经济效 果也 是 比较理想 的， 对于 深部 地下水疏 干，其经济效益将 会更加 明显。目前，矿床地下水位处于地表以下7 0 多米 深处 ，水力坡度 大，矿 体围岩的岩溶 发 育既宽 又深 ，假如 采用帷幕注浆堵水 的治 水 办法 ，将会遇到施工量 大、工 期 长、难 度 大 ，收 效难 以预 测等问题 ，若 用离 心水泵 抽 排 地下 水 ，由于 矿湖工作面有 限 露 天矿湖 是漏 斗状 而难 以安装 大型设备 ，大流量 的 离心泵 的扬程一 般不很高 ，势 必要 采取多 次 转 排 ，且又 存在 管遭长 、集水沟 和水 池难 布 置 等 问题 ，这 样将会大大增加能 源消耗 ，而 且不 可能 保证 工作面基本处于 干燥状态 ，因 此 影响 了采 剥生产和原矿的 干燥 。但是 ，采 用 深井 疏千方法，不但 可克 服上 述问题 ，且 能把 抽排 的地下水基本作为生 活 和 工 业 用 水 ， 现在 ， 我 们所排出的地下水有9 0 左 右被 合理 地用于 生活 、 工业和农业灌溉等 ， 实现 了 排供结合，每年可节省供水开支近百万元 5结语 5 l 石蓁露天 铜矿 地表深井疏 干地 下 水 是 经济合理的，它是岩溶大水矿山排水疏千方 法实施 比较 成 功的一例。 5 2 生产 中的岩溶犬水矿山的涌水量 计 算 预 测，应 以 E l 常 所积累 的水文地 质资 料为依 据 ，经过分析研究 ，及时地修正有关水 文地 质参数，这样才能比较准确地预测未来开采 中段的涌水量，为配备必要的疏干能力提供 依 据 。 5 ． 3 进 入深部开采 的大水矿 山 ，因 为 挖掘 速度 可能加快 ，地表深并 疏干有时 会出现被 动情况 如 遇大 溶洞突 水、停 电 或 暴雨 而影响生产，故必需有临时水泵配合排水， 即用 她表排 水作 为地 下水疏 干的补充 。 责任编辑肖泽铭 -- 2 2 -- 有 色矿 山一 l 9 9 3 ． 2 维普资讯