朱長(zhǎng)江

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025)

準(zhǔn)格爾旗煤礦采掘場(chǎng)防排水設(shè)計(jì)

朱長(zhǎng)江

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025)

[摘要]通過(guò)對(duì)準(zhǔn)格爾旗煤礦的地質(zhì)地形條件、礦層賦存條件結(jié)合其水文地質(zhì)條件、安全生產(chǎn)等因素進(jìn)行綜合考慮，根據(jù)礦山防排水設(shè)計(jì)的原則，通過(guò)對(duì)坑內(nèi)匯水量的計(jì)算，選出了與之相匹配的排水設(shè)備。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)條件；防排水；排水設(shè)備

露天礦的防排水工作影響著礦山的安全和礦山的生產(chǎn)順利進(jìn)行，解決不好露天礦的防排水問(wèn)題，會(huì)直接影響礦山的人員、材料、設(shè)備等的安全和礦山的正常生產(chǎn)。準(zhǔn)格爾旗煤礦的地質(zhì)地形條件一般，地形相對(duì)比較復(fù)雜，采掘場(chǎng)面積較大，所以要更加重視該礦山的防排水工作[1]。

1礦區(qū)基本情況概述

1.1礦區(qū)簡(jiǎn)介

準(zhǔn)格爾旗煤礦位于位于東勝煤田勃牛川普查區(qū)東部及其東側(cè)外圍，行政隸屬鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗川掌鎮(zhèn)。

礦田位于鄂爾多斯高原東北部，受黃河支流向源侵蝕的影響，礦田內(nèi)地形切割甚劇，“V”字型沖溝呈樹(shù)枝狀分布，屬典型的侵蝕性丘陵地貌類型。礦田總體位于峁梁之上，四周被溝谷切割和包圍，地形十分復(fù)雜。區(qū)內(nèi)一般標(biāo)高1 290～1 360 m，相對(duì)高差70 m左右。

礦區(qū)位于東勝煤田東南部，構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造，傾向200°～260°，傾角1-3°，由于發(fā)育寬緩的波狀起伏，使巖煤層產(chǎn)狀沿走向和傾向均有變化。礦區(qū)內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷層和明顯褶皺，也無(wú)巖漿巖侵入，故礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬于簡(jiǎn)單類型。

1.2氣候與水系特征

礦田的氣候特征是夏季炎熱、冬季寒冷，春季干旱多風(fēng)，秋季涼爽多雨。全年降水量小且集中，每年7、8、9三個(gè)月為雨季；年蒸發(fā)量是降水量的7～8倍。無(wú)霜期短，結(jié)凍期較長(zhǎng)，屬于干旱的高原大陸性氣候。

礦田位于東勝煤田區(qū)域性分水嶺“東勝梁”南側(cè)，礦田四周溝谷屬于勃牛川和納林川的上游。勃牛川位于礦田西側(cè)，納林川位于井田東側(cè)，二者均為黃河支流。礦田正處于勃牛川流域和納林川流域分水嶺壩梁之處，其西側(cè)的溝谷由東至西匯入勃牛川，而中東部溝谷由西至東匯入納林川。上述溝谷除勃牛川和納林川常年有溪流之外，其余均為季節(jié)性干谷。

2水文地質(zhì)條件分析

2.1工程地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)可采煤層的頂板以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖為主，底板以泥質(zhì)巖類、粉砂巖類為主，巖石質(zhì)量等級(jí)為中等。礦區(qū)內(nèi)6-1、6-2兩煤層的頂?shù)装宥鄬儆谲浫鯉r類，個(gè)別為半堅(jiān)硬巖類，巖體各向異性，巖層抗壓強(qiáng)度低、穩(wěn)固性差，礦井實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中常出現(xiàn)頂板掉渣、掉塊現(xiàn)象和局部片幫現(xiàn)象，根據(jù)原普查報(bào)告初步確定該礦區(qū)圍巖層狀巖類、工程地質(zhì)條件中等礦床。

2.2礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，在煤田深部亦接受側(cè)向徑流的補(bǔ)給。由于區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育，地下水的徑流條件較差，大氣降水成為區(qū)域地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。第四系潛水直接接受大氣降水及地表水的滲入補(bǔ)給，中生界承壓水在深部則以接受側(cè)向徑流補(bǔ)給為主。礦區(qū)內(nèi)無(wú)地表水體及較大溝川，一般對(duì)煤礦開(kāi)采不會(huì)造成大的水害。

3采掘場(chǎng)防排水設(shè)計(jì)

3.1坑內(nèi)排水系統(tǒng)

由于露天礦由移交至達(dá)產(chǎn)時(shí)期過(guò)渡時(shí)間較短，因此兩個(gè)時(shí)期共用一套排水設(shè)施即可，設(shè)計(jì)按照達(dá)產(chǎn)時(shí)期選擇排水設(shè)備，本設(shè)計(jì)坑內(nèi)排水?dāng)M采用坑底儲(chǔ)水、移動(dòng)式泵站排水方式，管路沿端工作幫明設(shè)排至地表的澄清池內(nèi)進(jìn)行沉淀處理。

3.2坑內(nèi)匯水量計(jì)算

露天礦坑內(nèi)匯水主要為礦坑匯水區(qū)內(nèi)的降雨徑流量和煤層裂隙含水層的涌水兩部分。坑內(nèi)排水?dāng)M采用坑底儲(chǔ)水、半固定泵站排水方式[2]。降雨徑流量計(jì)算如下：

1)暴雨設(shè)計(jì)頻率采用二十年一遇，P=5%;

2)正常降雨量采用多年雨季日平均降雨量為2.73 mm；

3)暴雨降雨量采用地質(zhì)報(bào)告中的數(shù)據(jù)；

4)徑流系數(shù)的采?。?/p>

正常降雨徑流系數(shù)αa=0.3

暴雨降雨徑流系數(shù)采掘場(chǎng) αb=0.4；

5)坑內(nèi)匯水面積根據(jù)各時(shí)期工程位置平面圖量得：

達(dá)產(chǎn)時(shí)期：F=0.42 km2；

6)正常降雨匯水量采用下式計(jì)算：

Qa=F·H·αa

式中：Qa為坑內(nèi)正常降雨徑流量，m3/d；

7)匯水面積；

達(dá)產(chǎn)時(shí)期:F=0.42 km2;

αa為正常降雨徑流系數(shù)，αa=0.3；H為多年雨季日平均降雨量，2.73 mm。

8)正常排水量計(jì)算

9)暴雨徑流量

坑內(nèi)暴雨匯水量采用下式計(jì)算：

QT.5%=F·H5%.T·αb

式中：Q5%.T為T日坑內(nèi)暴雨徑流量，m3； F為匯水面積， 達(dá)產(chǎn)時(shí)期：F=0.42 km2；T為暴雨歷時(shí)，d；αb為暴雨徑流系數(shù)， 采掘場(chǎng)αb=0.4；HT. 5%為頻率為5%時(shí)，T天最大暴雨量 ；HT.5%由H1d。5%推算而得；

經(jīng)查表得H1d。5%=71.9 mm。(根據(jù)全國(guó)水文手冊(cè)查得)

移交時(shí)期及達(dá)產(chǎn)時(shí)期的降雨徑流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　坑內(nèi)降雨徑流量計(jì)算成果

3.3排水設(shè)備的選擇

3.3.1排水設(shè)備選擇的原則

因正常排水量和暴雨排水量相差較大，故分別選擇正常排水泵和暴雨排水泵，設(shè)計(jì)確定排水設(shè)備及材料時(shí)兼顧適用性和通用性，正常排水泵設(shè)有備用泵，暴雨排水不設(shè)備用泵。

露天礦移交時(shí)期至達(dá)產(chǎn)時(shí)期的過(guò)渡中，隨著采掘場(chǎng)位置的推進(jìn)及延伸，要求在新的位置重新布設(shè)集水坑和排水管路；移交時(shí)期和達(dá)產(chǎn)時(shí)期使用一套排水設(shè)備即可，能夠滿足兩個(gè)時(shí)期的防排水要求。

因正常徑流量(降水徑流及地下水涌水量)與暴雨徑流量相差較大，故分別選擇正常排水泵和暴雨排水泵(根據(jù)降雨徑流量成果表的水量及采掘場(chǎng)深度選擇相應(yīng)水泵型號(hào))[3]。

3.3.2選型計(jì)算

正常水泵必須的流量: (達(dá)產(chǎn))Q1=(6.2+17.2)×1.2=28.08 m3/h；

暴雨時(shí)期水泵必須的流量:Q2=155×1.2=186 m3/h

水泵必須的揚(yáng)程: (達(dá)產(chǎn))H1=(65+5.5)×1.2=84.6 m

3.3.3設(shè)備選型

1)根據(jù)流量及揚(yáng)程計(jì)算，達(dá)產(chǎn)時(shí)期正常時(shí)期排水泵：MD46-30×3型離心式排水泵選用2臺(tái)。流量46 m3/h,揚(yáng)程100 m，功率22 kw。其中1臺(tái)備用。

2)根據(jù)流量及揚(yáng)程計(jì)算，暴雨時(shí)期排水泵：MD280-43×3型離心式排水泵選用1臺(tái)。流量240 m3/h，揚(yáng)程90 m，功率110 kw。

根據(jù)選擇的排水電泵選擇排水管道，移交時(shí)期正常排水管路選擇和達(dá)產(chǎn)時(shí)期正常排水管路選擇焊接鋼管DN50×3,采用焊接的方式連接;暴雨排水選擇卷焊鋼管DN200×6，排水管路采用焊接的方式連接。

4結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)格爾旗煤礦礦區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，但地形相對(duì)比較復(fù)雜，采掘場(chǎng)面積較大，露天礦坑內(nèi)匯水主要為礦坑匯水區(qū)內(nèi)的降雨徑流量和煤層裂隙含水層的涌水兩部分。通過(guò)分析決定對(duì)坑內(nèi)排水采用坑底儲(chǔ)水、半固定泵站排水方式，并通過(guò)對(duì)坑內(nèi)降雨徑流量計(jì)算，根據(jù)達(dá)產(chǎn)期和暴雨期的排水要求，分別選出了相應(yīng)的排水設(shè)備和備用設(shè)備，保證了礦山在雨季的正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]周遠(yuǎn)生.煤礦在用主排水系統(tǒng)檢驗(yàn)工作中應(yīng)注意的問(wèn)題[J]. 煤礦機(jī)械.2012(10).

[2]王潤(rùn)和.黑岱溝露天煤礦防排水措施[J].中國(guó)煤炭.2009(06).

[3]周遠(yuǎn)生.煤礦在用主排水系統(tǒng)檢驗(yàn)工作中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].煤礦機(jī)械.2012(10).

[收稿日期]2015-11-23

[作者簡(jiǎn)介]朱長(zhǎng)江(1979-)，男，山東濟(jì)南人，講師，主要從事礦山爆破方面的教學(xué)及研究工作。

[中圖分類號(hào)]P641.4+61

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)03-0097-02