深凹露天转地下开采矿山防排水措施的探讨.pdf

第 2 4卷第 4期 2 0 0 1 年 7月 非金 属矿 No n Me t a l l i c M i n e s Vo l 24 No． 4 J u l y ， 2 0 0 1 深凹露天转地下开采矿山防排水措施的探讨 刘景 秀 武随理工太学 l膏韩学院， 武漶4 3 0 0 7 0 摘要结鲁某金剐石矿聋天转地下开采的实践． 就其防排水问题． 提出1鲸奢曲防排水措施． 以确保矿山岳仝生产。 关键词毒天开采地下开采排水防水 深凹露天矿 山转入地下开采后， 特 别是当地 下 开采采用非充填采矿法时， 露天坑与地 下采场之间 有 良好的水力通道， 上部残存的深凹露天坑所汇集 的大气降水会直接侵入地下生产系统。由于露天坑 汇集暴雨水量大， 短历时洪峰量大， 会对地下开采构 成威胁和危害。因此． 在确定深 凹露天转地下开采 的防排水措施时 ， 不仅要考虑井下正常基岩裂隙涌 水， 还必须考虑露天坑 汇水 的渗入和露天坑的防洪 措施。而 目前所使用的矿 山建设规范中， 尚没有这 方面明确的规定。本文以山东某金剐石矿露天转地 下开采为例， 对其防排水 问题及防水措施进行探讨。 1 矿山概况 该金剐石矿矿体呈管状． 由相互毗邻的两个岩 管和一条盲矿脉组成。矿体倾角 8 5 。 ． 倾 向不定， 总 体 上 呈直 立状 。 矿 { 奉由地 表 2 6 0 F r 1 下 延 至 一 4 0 m处尚未 尖灭。矿区地形属 中低山区。第四纪 地层分布甚广， 以洪坡集物为主。矿区年平均降雨 量 8 9 6 mm， 雨季 多集 中在 7 、 8月份， 据 当地县气象 局记载， 1 9 7 5年以来最大 日降雨量为 1 6 9 8 mm。 根据总俸开采计划， 1 7 0 m 以上矿体 为露采， 以下转为地采。露采采用螺旋式公路运输开拓。露 天坑处于南高北低的山前坡地， 其上 口为一个长轴 近东西向 约 3 0 0 m、 短轴约 2 3 0 m 的似椭圆形， 汇 水面积近 6 3 0 0 0 m 。在露天 坑 口外． 主要 受南坡上 两条坡地背脊 间地表迳 流入坑 的威胁， 东、 西、 北三 面地表迳流外泄条件良好 图 1 。露天坑 口南侧已 建有一条截水沟， 将流入的地表迳流截住并引至西 侧河沟。露天坑 内建有移 动泵站， 可将坑底积水直 接扬至坑外排水沟。 地下开采范围为 1 7 0 m 至 一4 0 m标高间的矿 体， 设计 生产能 力为年 产矿石 1 1万 t ， 设 1 1 0 、 6 0 、 1 0和 一4 0 m 四个主要 开拓 阶段水平， 采用无 底柱分段崩落采矿法， 地下 采场与露天坑底闻不 留 过渡隔离矿柱。在 l l 0 m水平设永久性泵房． 将水 扬至 3 2 0 m标 高处 的储水池， 排水高 差 2 1 0 m， 1 1 0 m 以下水平的水都扬至 l l 0 m水平水仓。 图 1露 天坑平 面图 2 井下排水能力确定 露天转地 下开采矿 山的排水． 既有一般地下开 采矿山排水的共性问题， 又有雨后 、 特别是暴雨时井 下涌水规律与露天坑集水规律近似的特殊问题。按 照我国现行 安全规 程要 求， 矿 山应 在 2 0 h内排 除 2 4 h 矿井最大涌水量。显 然， 井下最大涌水量应 出 现在暴雨时。根据该矿地下开采的规模， 确定暴雨 设计频率为 2 O ％， 即排水按五年一遇 暴雨设防。 根据县气象台提供 的最近连续 2 3年 的 日最大 降雨量资料， 用数理统计方法计算 出矿区五年一遇 暴雨 2 4 h最大暴雨量为 1 2 3 ram； 从气象水文资料查 得矿区暴雨衰减 系数， 得 出该矿 区五年一遇暴雨的 暴雨历时与暴雨量的关系为 H2 8 7 ￡ 。式中 H， 频率为 2 0 ％的暴雨量， F r l m； z ， 暴雨历时， m[ n 。 2 ． 1 排水 能 力确 定 2 1 ． 1 按正常涌水量确定最小排水能力 井下正常 涌水量包括基岩裂麒水和正常大气降水渗入量。据 水文地质和露天坑实际涌水资料， 果至4 0 m水平 时， 井下涌水量将达最大， 为 1 6 0 6 F r l 3 ／ d 。按矿 山安 全规程， 矿井最小排水能 力为 8 0 ． 3 m3 ／ h ， 据排水高 差和常用水泵性能表， 选用 1 5 0 D 3 09型水泵。 2 ． 1 ． 2 按暴雨频 率 2 0 ％设 防确定最 大排水 能力 维普资讯 按地 下矿山排水规 范的一般 要求， 暴雨时排水能力 应按防范设计频率的短历时 2 4 h 暴雨量来 定。 暴雨时排水量包括井 下正常涌水量、 露天坑外 开采错动区暴雨迳流渗入量和露天坑暴雨迳流涌入 量 露天坑外开采错动区暴雨迳流渗入量和露天坑 暴雨迳流的涌入量都与暴雨量有关 系， 而露天坑暴 雨迳流的涌入更直接， 其过程与露天坑暴雨迳 流量 和渗入采场的水力通道状况两 固素有关 ， 采场上方 覆盖层对迳流洪峰的渗入起到一定的削峰和延时作 用。参照一些露天 转地 下矿 山排水的经验， 为便于 计算， 对短历时暴雨， 采取对迳流量乘上一个渗入系 数的方式来反映这种作用。这 样， 虽然 尚不能给出 具体某一特定历时暴雨露天坑内迳流渗入过程的描 述， 但可根据暴雨历时和暴雨量的关系式、 汇水面积 和渗入系数， 从安全设防的角度 ， 估算 出在某一水平 回采过程中， 矿区遇 不同历 时的五年一遇暴雨时暴 雨迳流最大可能涌入量． 再迭加上正常涌水量． 即为 某一水平回采时井下最大可能总涌水量。 对各水平涌水量的分析计算结果． 综合考虑正 常和暴雨时排水 的需要， 确定主排水泵房选用 3台 1 5 0 D3 09型水泵。 总排水能力为 4 8 6 m’ ／ h 。正常 排水一台运行两 台备用， 暴雨时排水三台同时运行。 2 ． 2 贮排平衡分析 根据排水能力和 暴雨时暴雨 历时与井下最大涌水量的关 系， 对最上l 1 0 m 和 最下 4 0 m 阶段水平开采的贮排平衡分析。 结果 如下 ①在 1 1 0 m水平 回采中遇五年一遇暴雨时． 暴雨开始后 l 2 ． 3 h内可达到贮排平衡。井下最大积 水量可达 3 1 4 0 m’ 左右， 除去水仓的贮水能力外， 会 淹没本水平防水闸门外的部分平巷。②在 一4 0 m水 平回采中遇五年一遇 暴雨时， 暴雨 开始后 1 8 ， 4 h内 可达贮 排平衡。井 下最大 积水量 可达 4 6 9 1 m’ 左 右， 除去水仓的贮水能力外， 会淹没 一4 0 m水平防水 闸门外的阶段平巷和部分天井。 3 综合防水安全措施 上述排水能力的确定， 是按最不利的情况设防 的。为尽量减少暴雨对井下生产的威胁和影响， 还 必须同时采取下列安全 防范措施。 3 L 完善地面截排水设施在每年雨季到来之前， 须检查、 清理和加固露天坑南侧的截洪淘， 以确保遇 雨时地表迳流不直接灌入露天坑内。随着开采水平 的下移， 开采引起的错动范围逐渐外移， 须随时在错 动线以外加筑拦洪坝和排洪沟， 减少地 表迳流流入 错动区， 同时重视错动区内地表迳流的导排工作 3 2 建立露天坑 内截排水设施 在地 下开采初期 错动带范围 比较小时， 在坑内 2 i 6 m标高以上阶段 运输公路上修筑简易拦 水坝 ， 使其与路上边坡之间 形成导流明渠， 并在 2 1 6 m标高处的路边边坡上掘 进临时水仓， 利用露天排水泵站， 将汇集的部分坑内 迳流直接排至露天坑外。 3 3 设立雨量监测机构 在矿区设立雨量监测站 监测雨量。 并探索降雨量与井下涌水量之间的关系． 指导井下适时关闭防水闸门。 3 4 布设设备躲避硐室 在回采分段巷道设防水 躲避硐室， 遇暴雨停 产时， 保护主要 回采设备。 3 ． 5 充分利用下水平开拓巷道贮水根据开拓准 备水平巷道掘进的超前量， 在 已具备防排水能力的 前提下， 适当提前贯通与生产水平之 间的某个天井， 使暴雨时生产水平的积 水下泄 ， 利用下部水平平巷 贮水． 以缩短 回采水平固大水停产的时间。 4 结 束语 一 般来说， 如果露天转地下开采矿山按地下矿 山安全规程的要求， 即在 2 0 h内排除包括露天坑汇 水渗入量在内的井下最大涌 水量 的要求， 来确定其 排水能力， 则会 固设计 能力偏大 而造成投 资过大。 但在类似于本文列举的矿山规模 小、 暴雨设 防标准 低的特定条件下 ， 按此要求确定的排水设施， 既比按 正常排水要求所确定的无太大的投资增大问题， 又 能尽量缩短矿山因雨后大水 而造成 的停产时间， 再 辅以一系列的地表防排水措施， 并加强管理， 就一定 能建立起安全 、 经济、 有效 的矿山防排水系统。 参考文献 1 采矿设计手册 ， 北 索 中国建筑工 业出版社 1 9 8 9 2 持长佑霉 王转地 下开采武汉 武汉工生上学 出版社， 1 9 9 0 3 孙 艳被 等 驶长潭 凹霉 王矿排水 措施 的探 讨 空 属矿 山． 1 9 9 7 f 7 收 稿 日期 2 0 01 - 0 2 ． 1 9 ●会讯● 第五届全 国颗 粒测试学术 会议 第一轮通知 J 蛊议将 于 9月 2 1 ～2 4日在丹 乐举行， 邀请 中、 佩著名 专家作专 题报考夏i 并座， 现征文 7月 1日前寄 】 0 0 0 8 3北京学院蹈 丁 1 l号 9 信箱中国矿太北 柬校区曲政l 瞳 ， 会议期同将应魂赴萌进行科考。 联 屋电话 董青云 0 4 1 5 ． 6 1 8 4 4 4 0 ； 蓝政 O l O ． 6 2 3 3 I 5 0 7 。 2 0 0 1 年海南全 国粉体技术 研讨 会 c 第一轮通知 】 会议议题 t 粉淳表面改性与处理； 稆细耪体 在农副产品、 食品、 水 产品、 中西药 食品磊 加齐 u 夏 包装等 领域 的应 用； 纳米栏 料夏 技术。 现征定， 葩文酋止日期 2 0 0 1年 1 O月 3 0刍。 台鞭 2 0 0 1年 1 2 l 7 ～ 2 2日在两口举行。联幕及电话 沌、 瓶、 王 0 】 0 - 8 2 3 1 7 5 】 6 a 4l 一 维普资讯