第06章露天礦防水與排水工作

1、露天采礦學(xué)第6章 露天礦防水與排水工作6.1 概述l6.1.1露天礦防水與排水工作的重要性露天礦的涌水來源：大氣降水地表徑流地下涌水l露天采場(chǎng)，特別是凹陷露大采場(chǎng)本身就相當(dāng)于一口大井，從客觀上它具備了匯集大氣降水、地表徑流和地下涌水的條件。因此，在露天礦的整個(gè)生產(chǎn)期間，甚至基建期間都要采取有效的防、排水措施。露天礦涌水對(duì)開采工作的影響和危害降低設(shè)備效率和使用壽命。如挖掘機(jī)在有水的工作面上作業(yè)時(shí)，其工作時(shí)問利用系數(shù)一般只達(dá)到正常時(shí)的 1/21/3、對(duì)于運(yùn)輸設(shè)備不僅降低效率而且威脅行車安全。水還增加了設(shè)備故障并降低使用壽命。 降低礦山工程下降速度。采場(chǎng)底部匯水受淹會(huì)降低掘溝速度，從而降低礦山工程下

2、降速度，給新水平的準(zhǔn)備工作造成很大困難。 破壞邊坡的穩(wěn)定性。水是促使滑坡的一個(gè)主要因素，它能使巖體的內(nèi)摩擦角和粘聚力等物理性能指標(biāo)降低，從而削弱邊坡巖體的抗剪強(qiáng)度。l6.1.2露天礦涌水的影響因素l自然因素l氣候條件、地表水體、地形條件、巖石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造l人為因素l大氣降水的滲透是地下水獲得補(bǔ)給的主要來源，而蒸發(fā)又是潛水的主要排泄方式之一，所以氣候?qū)Φ叵滤乃看笮?；水位高低有直接的影響。在氣候條件中又以降水量和蒸發(fā)量對(duì)地下水的影響最大。氣候條件具有較強(qiáng)的地區(qū)特征，從而決定了礦床的含水性不僅具有季節(jié)性的特征，而且也有明顯的區(qū)域性特征。 l地表水體和地下水在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化和補(bǔ)給，兩者之

3、間有著密切聯(lián)系。因此，在地表水水網(wǎng)密度大的地區(qū)建設(shè)礦山時(shí)，必須查明地表水體與礦體之間的水力聯(lián)系情況，特別是在裂隙發(fā)育、透水性較好的巖層中，地表水體很可能成為礦山涌水的水源。 l地形影響到地下水的循環(huán)條件和含水巖層埋藏的深度。一般在地形切割較為劇烈的地區(qū)，地表徑流量大而地下徑流量?。环粗?，在地形比較平緩的地區(qū)，地表徑流量小，而地下徑流量大，地下水比較充沛，礦床的充水量比較大，而且比較穩(wěn)定。 l巖石結(jié)構(gòu)致密、節(jié)理裂隙不發(fā)育時(shí)，其透水性很弱，不易充水，甚至隔水；反之，透水性就較強(qiáng)，充水量也較大。巖石中的孔隙不僅是大氣降水和地表水補(bǔ)給的通路，而且往往也是匯集和貯存地下水的場(chǎng)所。 l 巖石的產(chǎn)狀和揩皺、

4、斷層等構(gòu)造也影響地下水的靜貯量，有時(shí)還構(gòu)成地表水與地下水之間的水力聯(lián)系。如斷層破碎帶是地下水的導(dǎo)水通路，也經(jīng)常是礦山涌水的渠道，但是由壓應(yīng)力形成的斷層，由于破碎的巖塊被擠壓成粉狀并膠結(jié)十分緊密，以至透水性很低甚至隔水，形成自然的隔水帷幕。露天礦涌水人為因素對(duì)防、排水工作的重要性認(rèn)識(shí)不足，或不掌握礦山的水文地質(zhì)資料，不采取有效的防、排水措施等，往往容易導(dǎo)致突然涌水，引起不必要的損失。由于開采工作的錯(cuò)誤而打通了含水層，使礦山涌水突然增大。對(duì)邊坡參數(shù)確定不合理或維護(hù)不善，發(fā)生大面積滑坡時(shí)，容易誘發(fā)涌水，甚至造成滑坡與涌水之間的相互誘發(fā)廢棄的礦坑常有大量積水，當(dāng)排水工作停止后，廢坑內(nèi)的積水水位將會(huì)上漲

5、。這種水源一旦與采場(chǎng)溝通，在一瞬間就會(huì)以很大的水壓和水量突然涌人采場(chǎng)。 地質(zhì)勘探工作結(jié)束后，必須用粘土或水泥將鉆孔封死，否則，未封閉或封閉不嚴(yán)的鉆孔一經(jīng)開采就成為溝通含水層和地表水的通路，將水引人作業(yè)區(qū)。6.2 露天礦防水l露天礦防水工作的目的在于防止地表水和地下水涌入采場(chǎng)。l防水的措施很多，其中礦床疏干就是一項(xiàng)防止地下涌水比較全面而徹底的防水方法。l防水工作必須貫徹以防為主，防排結(jié)合的原則，并應(yīng)與排水、疏干統(tǒng)籌安排。l地面防水措施C截水溝C河流改造C調(diào)洪水庫C攔河護(hù)堤l地下涌水防治E探水鉆孔E防水墻和防水門E防水礦柱E防滲帷幕6.3 露天礦排水l排水是排除礦坑涌水所采取的方法和設(shè)施的總稱l6

6、.3.1露天采場(chǎng)排水量計(jì)算l露大采場(chǎng)的水量組成Z地下水涌水量地下水涌水量按水文地質(zhì)條件計(jì)算Z降雨徑流量降雨徑流量是降雨經(jīng)自然下滲后積存在地面上的水量。降雨徑流量的大小分別按正常降雨量和設(shè)計(jì)暴雨頻率的暴雨徑流量計(jì)算.l正常降雨徑流量是按歷年的雨季的平均降雨量計(jì)算:l設(shè)計(jì)暴雨頻率的暴雨徑流量是按一定的暴雨頻率計(jì)算出來的最大降雨徑流量FHQ ppFHQ 6.3.2 暴雨貯排平衡l降雨徑流量的波動(dòng)與排水設(shè)備的相對(duì)固定是露天礦排水的基本矛盾，兩者間的差額就需用貯水池來平衡。貯水池的合理容量取決于設(shè)計(jì)暴雨頻率和水泵排除積水所需的時(shí)間（歷時(shí)）。l 貯水池的合理容積可按下圖用圖解法確定。l 在確定貯水池容積時(shí)

7、，還必須考慮到露天采場(chǎng)的允許淹沒程度。l允許淹沒程度用允許淹沒時(shí)間和允許淹沒高度表示。l當(dāng)暴雨出現(xiàn)時(shí)，允許露天坑底貯水，短時(shí)間淹沒最低工作臺(tái)階，排除該積水的期限即為允許淹沒時(shí)間，一般為l7天。允許淹沒高度應(yīng)保證受淹后仍使排水工作能繼續(xù)進(jìn)行。l當(dāng)采用露天固定式或半固定式水泵排水時(shí)，其允許淹沒高度不應(yīng)超過水泵的吸水高度；而對(duì)于移動(dòng)式水泵、潛水泵、水泵船和地下固定式水泵，就不受淹沒高度條件的限制。6.3.3露天礦排水系統(tǒng)l露天礦排水方式：l露天排水（明排）l地下排水（暗排）l這兩種排水方式的選擇，不僅要對(duì)比它們的直接投資和排水經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，而且還需要考慮到它們對(duì)采礦工藝和設(shè)備效率的影響，以及由此而引起的對(duì)礦山總投資和總經(jīng)營(yíng)費(fèi)的影響。 l排水系統(tǒng)是排水工程、管道、設(shè)備在空間的布置形式。露天礦的排水系統(tǒng)主要形式及其適用條件如表61。l 選擇排水系統(tǒng)除考慮的因素排水方式選擇礦區(qū)降雨情況水文地