平朔东露天矿采区防排水系统规划.pdf

l 冒 固 露 天 采 矿 技 术 2 0 1 5 年 第 4 期 7 D O I ： 1 0 ． 1 3 2 3 5 ／ j ． c n k i ． h c m． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 0 3 平朔东露天矿采区防排水系统规划 郭炯 ， 韩峰 ， 姚 国栋 ， 赵俊 ( 中煤平朔集团有限公司 东露天矿 ， 山西 朔州 0 3 6 0 0 6 ) 摘要： 针对露天矿 区的水文地质情 况， 分析 出主要影响露天采 区生产 的积水来源为大气降雨， 将 东露天矿分为 7个汇水区域 ， 其 中汇水 区域 1 对坑 内生产影响最大。 对汇水 区域 1 进行 了汇水 量计算 ， 提 出并 实施 了适合 东露天采 区的防排水措施 ， 取得 了明显的效果。 关键词： 露天采 区； 防排水 ； 汇水量 中图分类号： T D 7 4 5 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 1—9 8 1 6( 2 0 1 5 ) 0 4—0 0 0 7—0 3 W a t e r p r o o f a n d d r a i n a g e s y s t e m p l a n i n mi n i n g a r e a o f P i n g s h u o Ea s t Op e n - p i t M i n e GUO J i o n g ，HAN F e n g ，YAO Gu o d o n g ，Z HAO J u n ( Ea s t o pe n - p i t Mi n e， C h i n a C o a l P i n g s h u o Gr o u p C o ． ， L t d ． ，S h u o z h o u 0 3 6 0 0 6 ,C h i n a ) Ab s t r a c t ：A c c o r d i n g t o h y d r o g e o l o g i c a l s i t u a t i o n o f o p e n - p i t mi n i n g a r e a ， t h e a r t i c l e a n a l y z e s t h a t t h e m a j o r p o n d i n g s o u r c e w h i c h a f f e c t s n o r ma l mi n i n g p r o d u c t i o n i s r a i n f a l l ，a n d d i v i d e s t h e wh o l e p r o d u c t i o n r e g i o n i n t o 7 c a t c h me n t a r e a s ．No ． 1 c a t c h me n t a r e a h a s t h e g r e a t e s t i mp a c t o n n o rm a l p r o d u c t i o n ．T h e a r t i c l e c a l c u l a t e s wa t e r — c o l l e c t i n g a mo u n t o f No ． 1 c a t c h me n t a l g a a n d p rop o s e s t h e s u i t a b l e wa t e r p r o o f a n d d r a i n a g e me a s u r e ， wh i c h a c h i e v e s s i g n i fi c a n t r e s u l t s ． K e y wo r d s - o p e n - p i t mi n i n g a r e a ； wa t e rproo f a n d d r a i n a g e ； wa t e r —c o l l e c t i n g a mo u n t 露天矿防排水主要是预防汇集到坑内的大气降 水。随着采排面积的增大 ， 汇水面积也随之增大 。 除 部分 自然挥发 、 渗透和平盘截 留外 ， 绝大部分汇水要 经采场 、 排土场的分水岭进入矿坑底部 ， 进而影响开 采 、 排土 、 边坡稳定性甚至人员和设备的安全。 防排水工作是露天开采的重要组成部分 ，它将 直接影响露天矿的正常生产和安全度汛。为了确保 露天矿边坡的稳定 、 生产设备 的高效运行 、 地面重要 设施 的安全 以及坑底采剥工作的顺利进行 ，提高露 天矿综合 防汛能力 ，建立一套与生产实际相配套 的 防排水系统是必要的[ 1 】 。 件简单 ， 无需专门疏 干 ， 矿坑 水的主要来源是大气 降水汇集 ， 年蒸发量为 1 7 8 6 ． 7～2 5 9 8 mn l ， 一般为 2 0 6 6 ． 7 mm， 从四月至六月 ， 月蒸发量可达 5 8 0 m m， 一 般年蒸发量是降水量 的 5倍左右 ，矿区所有土岩 处在饥渴状态 ， 面对大部分降雨被地表土岩吸收 ， 基 本形不成较大的地表径流。另据东露天矿田内地方 煤矿涌水量情况分析 ，本矿含水层 的地下水对生产 影响较小 ， 故不需设独立的地下水疏干工程。 矿区主要含煤地层为石炭系上统太原组 ，太原 组砂岩含水层富水性弱， 属承压含水层 ， 钻孑 L 抽水试 验成果见表1 。 1 东露天矿水文地质概况 2 东露天采 区水害隐患 平朔矿区东露天矿田位于宁武煤 田北端 ，年降 雨量极不均匀 ， 暴雨强度大 ， 年平均为 4 2 8 ． 2 ( 朔县站 1 9 2 2 — 1 9 9 1 年 )～4 4 9 m m ( 井坪站 1 9 5 3 — 1 9 8 5年 ) ， 多集 中在 7 - 9月 ，占全年降雨量的 7 5 ％ 一9 0 ％， 每 年 9月下旬至次年 4月为结冰期 ，冻结深度一般在 1 ． 1 1 m。东露天矿现今涌水量几乎为 0 ， 水文地质条 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 1 2 — 0 2 作者简介： 郭 炯( 1 9 8 6 一) ， 男， 山西朔州人， 毕业于中 北大学， 现在 中煤平朔集团有限公司东露天矿安监部工作。 东露天矿防治水设施 、设备主要用于排出设计 的积水区域的积水。 随着矿坑的不断推进 ， 采排面积 的扩大 ， 汇水面积随之增大。 大气降水 出部分 自然挥 发 、 渗透和平盘截 留外 ， 绝大部分汇水要 经采场 、 排 土场的分水岭进入矿坑底部 ， 进而影 响开采 、 排土 、 边坡稳定性 、 人员和设备 的安全 ， 甚至出现滑坡 、 泥 石流等地质灾害。 1 ) 区内小窑及邻矿开采情况。 北岭联营煤矿 、 沟 底新井矿 、 砖井矿均位于矿 田首采 区及附近， 井工开 ． 8 ． 露 天 采 矿 技 术 2 0 1 5 年 第 4 期l 雷 固 采 ， 北岭联营矿 日排水量 4 5 m ／ d ， 沟底新井及砖井 矿 日排水量小于 2 0 0 m 。 ／ d 。另外矿 田周围其它矿井 均未发现突水现象。 安太堡、 安家岭 2 个露天煤矿从 基建到生产 以来 ， 矿坑地下水涌水量较小 ， 未发现突 水点 ， 只在边帮有湿润现象。 2 ) 大气降水。 本区气候干燥 ， 降水量分配极不均 匀 ， 历年降水集中在 7—9月份 ， 尤其在 8月份多降 暴雨， 历史上 日最大降水量曾达 1 5 3 m m， 暴雨强度 大 ， 来势猛 ， 易形成集 中补给， 使矿坑积水严重 ， 露天 开采在暴雨季节应加以防范。 3 ) 地表水。区内无地表水体， 仅在西南边界以外有 马关河经过 ， 该河平水期流量只有 0 ．0 4 O ． 0 6 m 3 ／ s ， 洪 水期流量可达 1 0 0—2 0 0 m 3 ／ s ， 1 9 2 1 年特大洪水流量竟 达 5 0 0 m3 ／ s 。沿本区边界河段一带岩层裂隙比较发育 ， 透水性强 ， 且边缘附近有李西沟断层和北水的破坏影 响 ， 所以在采矿推进到西南边界时， 应采取防范措施 。 4 ) 地下水。 本 区基岩裂隙含水层补给来源贫乏 ， 富水性极弱 ， 对煤层开采影响不大。 奥灰岩溶水在本 区的西南部水位高于 9 、 1 1 煤层底板 ，但水头压力 不大 ， 且本溪组隔水层厚度稳定 ， 隔水性能可靠 ， 奥 灰水对底板突水的可能性小。区东南边界的李西沟 正断层极易形成奥灰水进入矿场的通道 ，采区推进 到这一带应加 以注意。 3 露天采区防排水方案及措施 东露天矿矿坑总汇水 面积达 1 1 5 6 ． 4万 mz ， 为 合理拦截 、 疏导该范围内的地表水及地下水 ， 矿坑修 筑了采场防洪堤工程以及地表截水沟工程 ，形成了 比较完善的防排水系统。矿坑修筑 了采场北部防洪 堤工程 ， 采场东帮、 南帮地表排洪沟工程 ， 通过 自然 汇流或人工疏导的方式将各个 区域的大气降水以及 少量地下水汇聚到预定的积水区域 中。 东露天矿坑地下水涌水量较小 ， 不必要疏干。 另 据东露天矿田内地方煤矿涌水量情况分析 ，本矿含 水层的地下水对生产影响较小 ，故不需设独立的地 下水疏干工程。地面具体防排水措施如下 ： 1 ) 按设计要求应建立排水系统 ， 上方应设拦水 坝， 防止地表、 地下水渗漏到采场。 2 ) 按设计要求建立排水 系统 ， 当遇到特大洪水 时， 允许最低一个 台阶临时淹没 。 淹没前应撤出一切 人员和重要设备。 3 ) 有淹没危 险的采场 ， 主排水泵站的电源应不 少于 2 个 回路供电； 任一回路停电时 ， 其余线路的供 电能力应能承担最大排水负荷 ； 各排水设备 ， 应保持 良好的工作状态。 4 ) 应采取措施防止地表水渗入边坡岩体的软弱 结构面或直接冲刷边坡 。边坡岩体存在含水层并影 响边坡稳定时 ， 应采取疏干排水措施。 5 ) 排土场应有可靠的截流、 防洪和排水措施 ； 排 土台阶应保持完整 ， 并保有 3 ％ 5 ％的反坡 。 6 ) 排土场底部应排放易透水 的大块岩石 ， 控制 排土场正常渗流。 按照煤炭工业设计规范规定 ，洪水设计频率采 用百年一遇的洪水频率( 1 ％) ， 设计频率最大 1 d 、 最 大 3 d 、 最大 7 d降雨量。年降雨量采用理论频率曲 线计算 ，雨季降雨量采用平鲁气象站历年降雨量的 平均值 ， 采用径流系数法计算暴雨量见表 2 。 表 2 径流系数法计算暴雨量 防排水整体思想为“ 堵截 、 疏导地表水 ， 防止进 入矿坑 ； 矿坑积水汇集坑底 ， 及时排水 ， 减小对生产 影响” 。 根据地质报告 ， 矿坑 以南 区域地势较低 ， 因此 矿坑 以南区域的汇水不会流人矿坑。根据 自然地形 和本矿生产 系统的布置 ， 本设计分为矿坑 、 排土场 、 工业场地防排水 ， 具体分为 7个汇水区域 ， 最后形成 8个排水 、 积水区域【 。 综上分析 ，本矿大部分地方的大气 降水都可以 通过 自然地势汇水和人工疏导的方式流入预定积水