曹躍進(jìn) 張建宏

(1.馬鋼(集團(tuán))控股有限公司姑山礦業(yè)公司;2.馬鋼(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司)

姑山鐵礦生產(chǎn)規(guī)模為100萬t/a，開采深度為+8～-148 m,礦區(qū)面積為0.759 km2，經(jīng)多年開采，姑山鐵礦露天開采已結(jié)束，形成了東西長(zhǎng)約1 100 m、南北寬約1 000 m的圓形露天坑，邊幫駐留礦的回收工作在進(jìn)行中。礦床保有資源主要集中于采坑西翼、-148 m 以下，為實(shí)現(xiàn)姑山鐵礦資源綜合利用及礦山生產(chǎn)順利接續(xù)，開展露天轉(zhuǎn)地下開采工程的基建工作。與此同時(shí)，為了消除露天采坑對(duì)周邊環(huán)境的不利影響和安全隱患[1]，公司擬開展《姑山鐵礦露天坑生態(tài)復(fù)墾技術(shù)研究》以實(shí)現(xiàn)露天采坑安全、高效排砂，為復(fù)墾創(chuàng)造條件。因此，雖然露天開采已結(jié)束，但邊坡安全管理和采坑排水工作仍需長(zhǎng)期開展。

1 工程概況

露天礦山生產(chǎn)期間，由于采剝位置經(jīng)常變動(dòng)，原有的各臺(tái)階匯、排水溝基本都是零散、局部和雜亂的，出水口處均是無組織自由散水隨邊坡流入坑底。而姑山露天采場(chǎng)邊幫主要為第四系邊坡，無組織自由散水在流入坑底的過程中，長(zhǎng)期沖刷邊坡，特別是每年汛期的地表徑流、流域匯水對(duì)邊坡構(gòu)成較大危害，極易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。為此，按照800 m3/h(姑山露天采場(chǎng)150萬t/a設(shè)計(jì)、姑山掛幫礦開采設(shè)計(jì))水量計(jì)算，設(shè)計(jì)并實(shí)施一種邊坡有組織匯水及自流降耗技術(shù)。

2 邊坡匯水技術(shù)方案

由于姑山露天采場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)于邊坡臺(tái)階穩(wěn)定、寬度足夠等有條件的區(qū)域，采用鋼筋混凝土明溝截排水；對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、寬度不足的區(qū)域，采用管道截排水措施[2-5]。

將采場(chǎng)東部-58 m截水溝通過1級(jí)消能跌水槽匯入原排水系統(tǒng)。西南-58 m以上截水通過六級(jí)消能跌水槽有組織匯入-94～-106 m截水溝，通過小流域計(jì)算，擴(kuò)寬、改造原截水溝，增大過水面積。將采場(chǎng)西側(cè)400 m3/h有組織匯水通過導(dǎo)流明渠集中至-106 m臺(tái)階，再通過人工開挖的水溝，將上述滲水、北部滲水引入-130 m， 同時(shí)將掛幫礦-130 m 硐口400 m3/h出水2處匯水進(jìn)入水箱后通過敷設(shè)的高分子管道引入-142 m泵池,減少排水設(shè)施投資,節(jié)能降耗。采場(chǎng)有組織匯水水溝及設(shè)施布置見圖1。

按最大過水量800 m3/h計(jì)算，結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，坡度按3‰設(shè)置。上下臺(tái)階間用鋼筋混凝土消能跌水槽溝通，消能跌水槽內(nèi)底面按規(guī)格300 mm×200 mm(寬×高)設(shè)踏步構(gòu)造進(jìn)行消能，見圖2、圖3。臺(tái)階排水入口設(shè)鋼筋混凝土沉淀、緩沖池。改造原采坑底部至-130 m采場(chǎng)高邊坡，用內(nèi)排土場(chǎng)土夾石再造約100 m臺(tái)階，臺(tái)階上寬3 m，下寬6 m，高約30 m，總方量約14 000 m3。在再造臺(tái)階上敷設(shè)2路φ400 mm×6 mm PE高分子管道,見圖4、圖5。在掛幫礦-130 m硐口出水通過2根鋼管流入鋼制水箱。-130 m硐口以上所有出水自流入現(xiàn)有采場(chǎng)-142 m水池，該水池主要功能是將整個(gè)采坑底部-178 m匯水提升至-70 m泵站，這樣，可減少36 m 高差的動(dòng)能損失。按每年700萬m3匯水，減少電費(fèi)約62萬元/a。

圖1 采場(chǎng)有組織匯水水溝總平面示意

圖2 鋼筋混凝土消能跌水槽

圖3 鋼筋混凝土水溝施工

圖4 再造約100 m臺(tái)階

3 應(yīng)用效果

目前，姑山采場(chǎng)西部、北部-106 m以上滲水及-130 m硐口匯水全部截流成功，徹底解決了地表及坡面匯水的自由散水對(duì)邊坡沖刷安全隱患，減少坑底排水設(shè)施投資，減少二次排水電力能耗，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策。

圖5 2路φ400 mm×6 mm PE高分子管道

4 結(jié) 語

通過縱向跌水槽實(shí)現(xiàn)消能沉淀池與橫向截排水溝的串聯(lián)，將本匯入坑底的水通過管道引入標(biāo)高較高的固定泵站，形成有組織截排水系統(tǒng)，該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施2 a來，順利實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)地表徑流、邊坡各臺(tái)階的零星滲水的截流工作，減小了排水設(shè)施投資，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，為姑山采場(chǎng)下部礦石資源的回采及坑底處理做好準(zhǔn)備；同時(shí)，控制了臺(tái)階滲水與地表徑流水對(duì)邊坡的沖刷幅度，降低了邊坡塌方、滑坡等重大安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)，安全效益、社會(huì)效益顯著。