王 杰 劉貞表 薛小蒙(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;2金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

魯山鐵礦南露天采場疏干工程

王 杰1,2,3劉貞表1,2,3薛小蒙1,2,3(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;2金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

以處于生產(chǎn)初期魯山鐵礦南露天采場為例，論述了在礦床開采前地表和井下聯(lián)合疏干的必要性,介紹了疏干工程布置、主井提升、通風(fēng)、排水方案，并對井下疏干工程貯排平衡進(jìn)行了驗算,對礦山開采具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

露天采場 疏干工程 貯排平衡

魯山鐵礦北露天采場目前已開采至0 m水平，計劃安排2015年開拓南露天采場，由于已開采北露天采場內(nèi)積水現(xiàn)象頻出，嚴(yán)重影響到南采場的正常開拓延深和采礦作業(yè)。因此，考慮采用井巷排水疏干工程，先行疏干和降低礦區(qū)范圍內(nèi)的地下水位線，以保證露天采場在雨季不淹，增強礦山開采能力，提高露天邊坡的穩(wěn)定性。

1 露天采場境界及涌水量預(yù)測

1.1 露天采場境界

魯山鐵礦南露天采場境界結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。

表1 魯山鐵礦南露天采場參數(shù)

1.2 坑道涌水量預(yù)測

礦區(qū)南部為低山、丘陵，出露地表的基巖(包括礦體)都具有一定的滲透能力，故大氣降水能直接補給地下含水層，在自然狀態(tài)下，大氣降水也是該礦區(qū)地下水的唯一補給源。地下水位標(biāo)高南部高，一般9～13 m，最高達(dá)13.851 m；北部低，一般 9.5 m 左右，最低8.915 m。由此可見，礦區(qū)地下水接受南部大氣降水補給，向北部排泄。

北露天采場排水量穩(wěn)定在2 000 t/d左右，雨季稍有增大，枯季略有減少。采用“比擬法”預(yù)測南露天采場疏干工程的排水量較符合客觀實際[1]：

(1)

式中,Q1、Q2分別為礦山安全涌水量和已知涌水量,m3/d；S1、S2分別為礦山安全水位降深和已知水位降深，m；F1、F2分別為礦山安全疏干面積和已知礦山疏干面積，m2。

參數(shù)選用及計算結(jié)果見表2。

表2 比擬法參數(shù)及計算結(jié)果

值得指出的是：本區(qū)裂隙發(fā)育有隨深度增加逐漸減弱的特點，淺部的富水條件一般比深部強。

2 疏干工程

礦山擬采用聯(lián)合疏干。南采場境界最低水平為-70 m水平,考慮礦區(qū)水文地質(zhì)條件，設(shè)定南采場最低疏干水平為-80 m。為確保露天邊坡穩(wěn)定和最大限度的減少露天采場匯水量，沿露天采場封閉圈約+15 m標(biāo)高邊緣修建截水溝。

露天采場為公路運輸，塹溝落平點變動幅度大，輔助巷打泄水井工程量大，故各泄水井均由-80 m水平直接向上掘進(jìn)，采場排水口布置在塹溝落平點附近，大氣降水由泄水井流入集水平巷，采用最大垂深為50 m的垂直天井，天井底部設(shè)2 m深消能井。

主井掘至-90 m(留10 m水窩)，擔(dān)負(fù)人員設(shè)備材料的運輸,并作排水出口,風(fēng)井兼作第二安全出口;-80 m排水工程具有集水、貯水及疏干等作用。為了增加疏干效果及滿足貯水要求，水平巷兩側(cè)布置了疏干巷道。-80 m泵站設(shè)有泵房、水倉、管子道、防水門硐室等井巷工程。

(1)主井提升系統(tǒng)。主井深101 m，采用單罐籠提升?？紤]到與掘進(jìn)裝巖設(shè)備配套，選用0.5 m3V型翻斗式礦車。選用2#輕型單層罐籠帶防墜器，6△(33)繩纖維芯三角股鋼絲繩。鋼絲繩直徑 25.5 mm，2.64 kg/m，破斷拉力之和為422.5 kN。經(jīng)計算鋼絲繩安全系數(shù)為11.38>9，符合人員提升的安全系數(shù)要求。選用JTK-1.6型礦井提升機。

(2)排水系統(tǒng)。-80 m泵站設(shè)YSE-10A×4耐酸泵2臺，總排能力為1 000 m3/h。

雨頻10%時，水泵全部開動時間為7 h；暴雨時，不設(shè)備用泵;平時僅需開動1臺泵，有較大的富余能力。

鋪設(shè)φ245 mm×8 mm無縫管2條作主排水管。

(3)通風(fēng)系統(tǒng)。采用主井進(jìn)風(fēng)、風(fēng)井出風(fēng)的單翼對角式抽出通風(fēng)系統(tǒng)。新鮮風(fēng)流由主井進(jìn)入，經(jīng)-80 m巷道進(jìn)入排水泵房，再經(jīng)回風(fēng)天井至回風(fēng)巷道中，經(jīng)回風(fēng)井排出地表。

3 貯排平衡驗算

采場匯水面積70 686 m2。地表徑流系數(shù)取值：ψ=0.56，計算雨頻為10%時，泵站暴雨期間20 h最大排水量為20 000 t/d。

對挖掘機被淹和不淹造成的損失與增加的排水

設(shè)施費進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較計算，采場貯水深度10 m在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

貯水量Q：斜溝長70 m，段溝深10 m，溝底寬10 m，Q=7 000 m3。井巷貯水有效容積為 6 700 m3，正常情況下水倉貯水有效容積800 m3,最大排水能力為1 000 m3/h。貯排情況見表3，泵站裝備情況見表4。

表3 -80 m泵站貯排平衡情況

表4 -80 m泵站裝備情況

4 預(yù)期效果

整個疏干工程施工計劃工期12個月。按照開采設(shè)計的要求，分段聯(lián)合預(yù)先疏干礦床地下水。通過整個疏干工程的實施，為后期礦山開采、穩(wěn)定采場邊坡、安全開采創(chuàng)造了條件。同時，能準(zhǔn)確查出南露天采場-80 m標(biāo)高以上水工環(huán)境地質(zhì)條件，兼具探礦作用。

2014-07-30)

王 杰(1983—)，男，碩士，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號。