一露天采煤技术.pdf

7 ， 侈 扛， ， ／ 露天采煤技术 1 9 9 6 年 第2 期 j7I 榘 一 39一 ， 彳 一 ≯ 7 - 伊 敏 矿区 供 水 水 源 及 布 井方 案 1 u | 腓髓蜩 抽’要 本文通过对伊敏矿区供水水源的自然地理及含水层地质特征的介绍． 论述 了单排井供水方案的合理性， 为今后有计翊地施工供水井提供参考依据。 关键词水文地质特征物理 化学性质入渗 补给设计 方案 1概述 伊敏矿 区供 水水 源地位于伊敏煤 田的 东南 ． 伊敏河河 谷 中． 东西 长 约 4 k in， 南 北 宽 约 3 k m， 面积约 l 2 。水 源地屑 伊敏河 冲积 平原 ， 地 势 平坦 ， 其冲积 物厚 为 l 0 ． 7 - 2 0 ． 9 m， 物质 成 份为 腐 植 土， 砂砾 石、 砾 卵石、 中砂 、 亚 粘土 、 亚 砂土 等。在 冲积物 中岔有丰富的地下水， 是理想的供水地段。 本区冬季严 寒， 夏 季炎热， 年最低 气温 达 一4 4 ． 5 ℃， 最高 气 温达 3 6 ． 8 “ 0， 平 均年 降水量为 3 1 5． 7 mm。年 结冰 日数 平 均 为 2 2 4 ． 5天 ， 季节性 冻结深度为 2 ． 4 1 m。 伊敏河发源 于 大兴安 岭西 南侧． 由南 向北流经本区， 河道弯曲． 牛轭胡、 沼泽发 育， 属老年期长年性河 流。河床宽约 6 0 m， 水深 0 ． 5 --2． 5 m， 最大流速 1 ． 5 6 --2． 5 7 I n ／ s ， 平均流速 1 ． 4 8 ～2 ． 0 5 m／ s ， 最大流量 1 5 0 -- 6 2 6 ／ s ， 平均流量 为 1 ． 4 5 ～4 7 ． 8 ／ s ； 该河于海拉 尔市 后 山汇入 海拉尔 河， 全 长 2 0 0 k m， 流 域面积 9 0 0 5 。 2 主要含水层水 文地 质特征 2． 1 第四纪砂砾 卵石孔 酸含水 层 该层为本 水源 地 主要 含水 层 ． 由砂砾 石 ． 中砂 、 砾 卵石 等组成 ． 枯 水期 最大厚 度 为 1 4 ． 8 9 m， 含水层沿走 向和 倾向方 向其厚 度和水文地质条件均变化不大， 地下水的 水力 坡 度 枯 水 期 为 1 ． 3 ‰， 丰 水期 为 l 8 ‰． 该含水 层 的地 下水 是 上辩地 下 通 流， 伊敏河水和大气降水补给。其水文地质参 数根据主2 孔抽水试验资料 单 位捅水量 q 为 2 9 ． 8 4 L ／ s m． 渗透 系数 K为 2 5 8 ． S 9 m／ d ． 影响半径 R为 2 3 1 m。根据 主1 孔抽水 试验 资料 单 位捅 水 量 q为 2 6 ． 7 7 9～2 0 ． 0 9 6 L ／ S m， 渗透 系数 K 为 2 2 1 ． 8 9 m／ d ， 影 响半径 R为 1 3 0 --2 2 6 m。 2 ． 2 基岩风化裂骧含水层 该层是本 区第四纪地层之下 伏岩 层风 化裂 骧含水层 ． 与第四纪地 层有水力联 系． 其基岩风 化严 重， 与第 四纪地 层接 触地段 的砾岩多半 失去胶结。 3 地下水的物理 化学性质 水源地水质较好， 地下水温度较低 ， 在 4 ～5 ℃之 间， 无色、 无嗅 、 无昧 、 透 明。地下 水化学成份 的形成 以溶滤 作 用为 主 ， 由于 溶滤 作用 的结果 ， 使本 水 源地地 下水 成为 重 碳酸一 氯 化一钠 钙 一 钙 钠 或 镁 型 水。伊敏河水 的矿 化度 比地 下水低 ． 河水 M 0． 0 9 g l L ， 地下水 M 0 ． 1 4 g ／ L以上 ， 并且含有大量的 c O 2 ， 河水的 P H值高于 地下水的 P H值 河水 P H7 ． 8左 右． 地 下水 P H6 8 5～7 ． 5 。 因此 ． 本 水 源地 的地下水补给源应以河 水为主。 4 生 产井 的设计方 案 生产井的设计开采量应 以抽取地 下水 维普资讯 一 4 0 一 露天采煤技术 1 9 9 6 年 第 2期 的动储 量和调 节储 量为 原则， 考虑到 水源 地 中部有伊 敏河流过 ， 伊 敏 河水 又是 地 下 水的主要补 给来源 ， 所 以其 生产井应 以沿 伊敏河方 向布置 。其 开采量不应局限于动 储量和调 节储 量， 而要 充分 考虑 随着 需水 量的 日益增 大． 将有 大量 河水转 化为 地下 水 ， 形成开采补给量 ， 使 开采 量和补给量达 到新 的平 衡状 态。 4 ． 1 河水入渗 补给量公式 O ． sBK M2 - 一h z 1 式 中Q 一 河水对地 下水 的入 渗补 给量， ／ d B 一河水 对 供 水 井 群 的补给 宽 度。 m ； K 一 渗透 系数 ， m／ d ； M一 河水位 至 含水 层底 板 的高 度． m h 一 抽水 时的水 柱高 度， m； b --生 产井 至河 流 岸 边垂 直 距 离， mo 4． 2 根 据 当 前 水 源 地 抽 水 井 直 径 为 3 7 7 mm， 流量为 1 4 0 ／ h进 行井群 开采设 计 比较 。 4 ． 2 ． 1 抽 水井星单 排井且 平行 于河流 岸 边分布时 中心孔水 位下降值 S接 下式计算 H 一h F F 1 F 2 一b 2 Hh 3 S S WAS 4 式中F； ； F 1 2 n1 l g ； F 2 -l g ； 1 卷 ；l g n ” ； H 一 含水层计 算厚 度， m； Q一每个生产井的出水量 ， m ／ d； 7 w 一 生产井半径 ． m； 。 L 一 井的间距 ， m； n 中心井至一端 的井数 ； P _井 的总数 n 一 中心井至一端的井数的阶乘 ； i 一依 次计 算 的井 个数 i l ， 2 ， 3 ， ⋯ ， n ； s w 一井 壁水位下降值 。 m； s 一 中心孔水位下降值 ， m； △s 一水位附 加下降值 ， m。 单排井取水方案计算见表 l 。 表 1 单排井取水方案计算结果 单 位 m 4 ． 2 ． 2 抽水井呈双捧井且平行河流岸边 分 布时 ， 每捧 孔其 中心孔 位下降值 按 以下 两种方案计算 1 第一捧孔其中心孔水位下降值 S 1 按下式计 算 H 一h { ； F E 1 E 2 一 5 S w l Hh l 6 S 1 ；s w 1 A S 1 7 式中 2 n1 1 g 维普资讯 露天采煤技术 1 9 9 6年 第 2期 一4 1 一 I g n E J ] ‘ E 1 ] E 3 _l g n I 2 ； [ 1 ‘ h I ． S W J ， S 1 ， △S l 一 为两排孔 同时抽 水时第一 排孔 的 中心孔水柱 高 度． 井壁水位下降值， 水位下降值及水 位附加下降值 ； b 。 b 2 一分别 为第一排孔及第二捧 孔至河流 岸边垂直距离 ； 2 第二排孔其中心孔水位下降值 按 下式计算 H 一琏F A l 一 岛 8 s m Hh 2 9 S m △ 1 0 式 中 2 n1 l g A 2 I g [ 1‘ i L ] [ H ‘ ] h 2 ， s 唧 ， ， △ 一为两捧孔同时抽 水时第二捧孔的中心孔水柱高度， 井壁水位下降值， 水位下降值 及水 位附加下降值； 3 根据 1 2 计算 各排井 中心孔的 水位下降值 s 见 表 2 。 表 2 双排 陬 水方案许算结果 5 ． 结 论 水源地 中部 有伊敏 河 流过， 东西 两侧 均 为隔水边 界及水源地地形 条件与 上各 方案 比较， 单 排井 近 岸 距 离 5 0 m， 井距 5 0 m 供 水 较 合 理；中 心 孔 水 位 下 降 2 ． 7 4 7 m， 这样伊敏河水的渗漏 补给量为 3 4 2 0 ． 5 r d ／ d 。根据球源勘 探资料 动储量 为 1 5 7 7 4 ／ d ， 调 节储量 为 3 8 2 9 ／ a ， 则 总开采储 量为 2 3 0 2 3 5 ／ d ， 7口井 日开 采水量为 2 3 5 2 0 ／ d ． 每 日尚缺水 4 9 6 ． 5 ／ d 所缺水量可从静储量中抽取， 待伊敏 河丰球期可得 充分补 充。此 外在开采激 化下， 可减步天然消耗量和蒸发量， 也增 加 伊敏河水 的渗漏 补给， 从 而增加开 采量。 可觅单捧 井 开 采 方案 在 本 水 源 地是 可 行 的。 下转 2 2页 维普资讯 一 2 2 一 蹯天采煤技术 1 9 9 6年 第 2期 用 ； 机车 车 辆 以对 地 比压最 大 的 东德 8 0 t 机车为计算对象 ． 故对其它机 车亦道用 。 4结语 1 采 用该 方法 计算 空巷 区安 全 作业 厚度 ， 经近年来 的实践检验 ， 安 全 可靠， 切 实可行 。 一 2 计算 时岩层按单一种类考虑的， 复 合岩层没有另行计算 。使用计算结果时应 视具体情况酌情考虑 。 3 空巷顶 酃遇有 曲层时， 安全厚度按 表 中结果增 加 1 0 ％。 4 计算 中岩 层 以不遗 破 坏 作为 前提 的。 如空巷上方有堆积物 ． 可视具 体情况增 加 厚 度 。 5 实际 作业 中应视 空巷 上 方地 表 有 无异常变化 ， 决定是 否乘 以安全 系投。 葺 i 一 怍着简介 镛 日， 男 ． 3 2岁 。 工程并 。 覆 任 阜薪謦 州露 天爆矿 采搁场 主任 工程师 【 收稿日期 1 蚰5年 l 2月 上 接 9页 费 4 ． 8亿 元。 该 条系统服务 1 3年可省运 3 结论 利 用投 资偿 还 的方 法计 算 ． 半 连 续工 艺 比单斗一卡 车工艺投 资多 4 2 0 8万元 ． 但 每年 直接 生产成 本 可节 省 1 5 2 8 ． 8 5万元 ， 2 ． 7 5年就可 以偿还两 者投资 差额 ， 该 系统 服务 1 3年 可节 省直 接 生产 成 本 1 ． 9 8亿 元． 因此采用 半连 续工艺经 济 效益优 于单 斗一 卡车工艺。工艺方案 比较见表 4 。 表 4 工艺方案比较结果 随着国民经 济的 飞跃发 展， 我 国露 天 煤矿 产量规模 正逐 步趋 向大 型化 ， 为此 ， 露 天开采技术及 设备 面 向两 个 方 向 的选 择 ． 一 是采运设备大型化． 二是采用先进的开 采工艺。誊林河露天矿采煤半连续工艺的 应用 ， 为我国大型 露 天煤 矿实 现半连 续 工 艺开采积票了 丰富 的经验 ． 实践证 明半连 续 开采工 艺是很有 发展前 途 的工 艺， 经 济 效益明显优于 间断 工艺 ， 相信不 远的 将 来 该开采工艺一定会 得到普遍重视 和应用 第一怍者筒卉 丛庆林， 舅， 5 4岁， 矗鳜工程师． 瑰占 L 事露 天采矿 专生 收靖 日期 l 蚰s年 1 o月 上接 4 1页 当前本矿 区 日用水量 约 1 0 0 0 0 ／ d ， 随着入 口的增加及 附属 设 施 的增加其 用水量 将 日益增 大 ， 故从 现在 起无论 从管 道 布置 ， 还是 供 电都需从 长远 利 益出发 ． 采用 合理的方 案， 以有效地 利用 地下水 资源。 参考文献 1 供水 水 文地 蘑手册 ． 地质 出版社 2 冀 市地下木工】臣与管理手册． 中眉建筑工生出盥杜 3 伊敏矿区佛木木僳勘撵报告． 1 9 7 6年鞠 忭 誊柚卉 王晓膏 ， 鼻 ． 3 l岁， 工程 鼻 。 毕生 予坷 北地 质学院、 一直从 事露 天矿 藏 干 啐水 工 作， 瑰 从事 暑 土试 鸷工 作 段稿 日期 1 9 9 6年 1月 维普资讯