露天转入地下开采矿山排水设计中的一些体会.pdf

第 2 9卷第 4期 2 0 1 3年 8月 有 色 矿 冶 N0N— FERR0US M I NI NG AND M ET ALLURGY Vo 1 ． 2 9 ． № 4 Aug us t 2 0 1 3 文章 编号 ： 1 0 0 7 —9 6 7 X( 2 0 1 3 ) 0 4 —0 0 1 3 —0 3 露天转入地下开采矿 山排水设计中的一些体会 陈 晶 ( 沈 阳有色冶金设计研究院 ， 辽宁 沈 阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘 要 ： 在露天转人地下开采矿 山的排水设计 中 ， 要 充分考 虑到 大降雨后 井下涌 水量会 在短 时间 内急剧增加 。因此需要通过贮排 平衡计 算及 必要 的方 案 比较 ， 确 定最优 的贮水 面积 和排 水设 备 ， 建立合理 的井下排水系统 。本文结合实例从涌水量 、 水仓容 积及水泵 选型等方 面 做了叙述 ， 从 而最终 确定最优方案 。 关键词 ： 露天转入地下开采 ； 井下涌水量 ； 贮 排平衡 ； 水仓容积 ； 水泵选型 中图分类号 ： T D 8 0 2 文献标 识码 ： A 在设计中会遇到露天转入地下开采， 且大气降水 与井下直接联通 的矿山， 井下使用崩落采矿法 ， 并且 地表 已形成部分坍陷。对这类最大涌水量与正常涌 水量相差非常大的矿山， 在排水设计中应通过贮排平 衡方法计算贮水面积和排水设备 ， 并配合相应 的措 施 ， 建立合理的排水系统 。其 中涌水量计算 、 水仓容 积的确定和水泵数量是互相制约的三个重要因素。 1 涌水量计算 涌水量包 括地下岩层正常 涌水量 和最大涌水 量 ， 还有坍陷区截水沟范围内大气降水渗入量。 地下岩层涌水量最好使用两种不同的计算公式 进行计算与校核 ， 并与相类似的矿山进行比较。 大气降水渗入量计算 时， 要特别注意汇水 面积 的圈定 、 渗透系数 的选取 、 设计暴雨频率的标准、 暴 雨量的计算( 或气象部 门收集) 及各种频率下 的短历 时暴雨量 ， 尤其 重要 的是第一小时 的暴雨量。也就 是研究清楚暴雨动态并能准确使用其数据。 地下矿山正常排水量 Q是 由岩层 正常涌水量 Q 、 采 矿 等生 产用 水 Q 及 正 常 暴 雨 渗 入 量 Q。 ( 为 最 大暴 雨 量 的 1 0 ) 三 部 分 组 成 ； 最 大 排 水 量 Q 最 大是由岩层最大涌水量 Q1 、 采矿等生产用水 Q。 及 最 大暴 雨 渗入 量 Q。 三部分 组 成 。 频率为 P的不 同历时 ( 1 ～2 4 h ) 暴雨量要列表 或绘 制 曲线 图 ( Q— H 曲线 ) 。 2 水仓容积的确定 水仓是矿井涌水的贮仓 ， 有存水和沉淀作用 ， 且 其容积的大小也有调控涌水量和排水设备 的作用 。 露天转地下开采 ， 采用崩落采矿法的矿山， 且大 气降水与井下直接联通 的矿山， 排水矿仓的容积 ： V— Q 一n q t ( 1 ) 式中 Q ——出现最大水量时间内的水量 ， m。 ； n —— 正常工作水泵台数 ， 台； q —— 每 台水 泵排 水能 力 ， m。 ／ mi n ； t —— 出 现最 大水量 时 间 ， mi n 。 值得注意 的是 出现 最大水量往往都是第一小 时 ， 详见 表 1 。 水仓大， 则投资大； 水仓小 ， 虽然投资少但不能 防患 大水 淹井 。因此需通 过 综合 比较 确定 最合 适 的 容积 。 3 水 泵 的选 择 在水泵扬程满足设计要求 的前提下 ， 水泵单 台 的排水 能力 q 值 大 ， 泵 站 的泵 数 量 少 ， 泵 、 泵 站 硐 室 及相关投资就少 ； q值小， 泵站的泵数量就多 ， 泵 、 泵 站硐室 及相 关投 资也 多 。 满足水仓投资等于泵、 泵站硐室及相关投资与 排水能力投资之和 ， 就是选择水泵数量与流量大小 的出发 点 。即 ： n — n_ ( 2 )C “C 1+ 2 q t 式中 C ——施工每立方米水仓 的投资 ， 元 ( 一般取 4 0 0元 ／ m。 ) ； C 。 ——每台水示综合投资( 包括水泵 、 电气 、 管 件及硐室等相关投资) ， 元 。 4 实 例 * 收稿 日期 ： 2 0 1 3 一O 6 一z 1 作者简 介 ： 陈晶( 1 9 6 8 一 ) ， 女 ， 大学 ， 高级工程师 ， 现从事有色冶金矿 山设计工作 。 1 4 有 色矿 冶 第 2 9卷 4 ． 1 基本 参 数 某矿 生产规模 1 0 0 0 t ／ d ， 露天开采 转地下 开 采 ， 采用分段崩落采矿法 。泵站设在一2 8 0 m中段 ， 排水高度 5 9 6 I n 。井下岩层正常涌水量 Q 为 I 1 2 9 m。 ／ d ， 岩层 最大 涌水量 Q1 为 3 3 8 7 m。 ／ d ； 暴 雨 量为 1 2 1毫米水柱／ d ， 暴雨降水渗入量为 9 2 0 4 m。 ／ d ； 采 矿 用水量 为 3 0 0 m。 ／ d 。 表 I 设计频率 5 ， 2 4 h历时涌水与排水量表 4 ． 2 选型计算 按出现最大水量 时间( 即第一小时) 的水 量计 算 ， 初选 水泵 见表 2 。 表 2水泵选 型 水泵 数量 ： n ，= 一 —3 0 0 0 0 0 4 0 0 2 5 8 3 6 0 8台 + ． ⋯ 取 5台工作 ， 1台备用 。 ” C2 Q n一 一 — -- 2 ． 9 94 0 0 0 0 0 4 0 0 台 + 7 ．5 6 0 ’ 取 3台工作 ， 1台备用。 4 ． 3 水仓容积的确定 按 公式 ( 1 ) 计 算 水仓容 积 V： V 一 Q 一 n X q t 一 4 3 1 3— 5 2 ． 5 8 3 X 6 0 = 3 5 3 8 I T I 。 V ，， 一Q-n ( f t ----4 3 1 3 —5 7 ． 5 6 0 =2 9 6 3 m 3 4 ． 4 水 仓及 排水 泵站 的方 案 比较 经技术经济比较， 确定水仓容积、 排水泵站水泵 选型及数量 。具体见表 3 。 表 3 井下排水泵站方案技术经济 比较 4 ． 5 结 论 方案 I I 与方案 I 相 比： 水仓容积少 5 7 5 m。 ； 排 水时间， 排除最大水量少 7 ． I h ， 正常水量少 1 0 h ； 耗电量， 排最大水量每 日省 0 ． 5 4 3万度 ， 排正常涌水 省 0 ． 1 0 2万度 ； 综合投资少 4 3万元。经以上方案 比 较， 得出结论 ： 选用 2 9 6 3 m3容积的水仓及与之配套 D 4 5 o 一6 O 1 0型水泵( 共 4台) 的排水方案最优。 5 结 语 露天转入地下开采或露天和地下联合开采的矿 山 ， 在进行排水设计时， 要充分考虑到大降雨后， 雨 水汇集通过露天坑或崩落区直接进入井下 ， 造成井 下涌水量在很短时间内急剧增加， 有时会达 到正常 涌水量的几倍至几十倍以上的因素， 通过方案 比较， 确定最优的水仓容积和水泵选型。 ( 下转第 8页) 8 有 色 矿 冶 第 2 9卷 H e 4 。 一 Kp H 2 4= 1 ． 1 0 8 4 ． 8 1 ．1— 1 02 ． 61 m m 一 0 ．1 0 3 m 式 中 H 一H1 ． 1 ； Hz —— 历年 2 4 h最 大暴 雨量 均值 ， mm； 因为各地最大 2 4 h暴雨量均值 比最 大 日暴雨 量均值 H 大 1 0 左 右 ， 故 采 用 H 一 H 1 ． 1— 8 4 ． 8 1 ．1。 ( 3 )设计频率暴雨迳流渗入量 Q 的估算 设计频率 P 一5 9 ／ 6 的暴雨迳流渗入量为 ： Q 一 H2 4 F ⋯ = = = 0 ． 1 0 38 6 4 8 6 8 0 ．1 5 — 1 3 3 6 2 m。 ／ d 式中 Q ——设计频率暴雨迳流渗入量， m。 ／ d ； H z ——设计频率 为 P一5 的 2 4 h暴 雨量 ， m； F ——渗水面积 ， m ； 矿体崩落后波及到地表 的 塌陷 范 围 ； q O m ~ x ——设计频率暴雨迳流渗入系数。 根 据矿 山实 践经 验 ， 对 于 降雨量 小 于 1 0 0 0 mm 的地区 ， 正常降雨迳流 渗入量 Q，。 取设计 频率 P一 5 暴雨迳流渗入量 Q 的5 9 ／ 6 ～8 ％， 这里取 8 ％， 为 1 0 6 9 m。 ／ d ， O m a x 设计频率暴雨迳流渗入系数 取 0 ．1 5。 3 ． 3 矿 坑地 下水 总涌水 量 Q|总的 估算 ～ i 0 0 m 中 段 矿 坑 正 常 涌 水 量 Q肌 一Q + Q． 一7 2 9 6 + 1 0 6 9 —8 3 6 5 m。 ／ d — i 0 0 m 中段 矿 坑 最 大 涌 水 量 Q总 一Q +Q。 一7 6 1 7 + 1 3 3 6 2 —2 O 9 7 9 m。 ／ d。 在 矿 山井 下 开采 过 程 中， 坑 内涌水 除 上述 计 算 的矿坑涌水外 ， 还有采空 区坍陷降水 渗透水和凿岩 喷雾洒 水 。 根据上述水文地质资料及矿坑涌水量的预测数 值 ， 坑 内排水系统采用集中分段的排水方式 ， 利用机 械动力 泵 分段设 置水 泵 站 ， 倒 段 排 水 。水 泵 站 由两 个系列 水仓 、 分 配水 井 、 吸水井 、 排 水泵硐 室 、 变 电硐 室、 通道 、 上山等组成 ， 在通道 内设防水闸门。 An a l y s i s a n d Ev a l u a t i o n o n t he Hy d r O g e O l O g i c a l Co nd i t i o n s o f Ce r t a i n I r o n a n d Tu n g s t e n De p o s i t a nd W a t e r Yi e l d Pr e d i c t i o n o f t he M i n e LI U Zhi — m i n ． SONG Li — r o n g ( 1 ． She n yan g N o r r o us M e t al l ur gy En gi ne e r i ng an d Re s e a r c h I n s t i t ut e ， She ny ang l 1 0 0 03， Chi n a； 2 ． C o a l I n du s t r y Gr o u p Di v e r s i fi e d Ec o n o my Lt d．o f S h e n y a n g， S h e n y a n g 1 1 0 1 2 2 ， C h i n a) Ab s t r a c t ： Ya ng bi s ha n I r on a nd t u ng s t e n de p o s i t i s a c o mpo un d o f s e di m e n t a r y me t a mor p hi c t y p e a nd s ka r n t yp e de po s i t ．Si l l i m a n i t e b i o t i t e q ua r t y s c hi s t o r e p r od uc e d i n t he l owe r Shu a ng y as ha n f or ma t i on t he f i r s t l i t ho l o gi c s e c t i o n，t hr o ug h t he mi xd e gr a n i t e a n d bi ot i t e di op s i de ma r bl e a n d s k a r n i n c o nt a c t z o ne ．I n t he p r o c e s s o f mi n e ge ol o g i c a l de s i g n，t hr o ug h t h e c o mpr e h e ns i v e a n a l ys i s a nd e v a l u a t i o n o f t h e d e po s i t hy dr o — ge ol o g i c a l c on di t i o ns ，we c a n c or r e c t wa t e r y i e l d pr e d i c t i o n o f mi ne ．I t i s ve r y i m p or t a nt f or t h e c or r e c t de — s i g n o f t h i s wo r k f o r mi n e c o n s t r u c t i o n p r o j e c t a n d t h e d e v e l o p me n t o f mi n e r a l r e s o u r c e s e a r l y ． Ke y wo r d s： I r on a n d t u ng s t e n de p o s i t ； t he hy d r o g e o l og i c a 1 c o nd i t i o ns； wa t e r yi e l d pr e di c t i o n o f m i n e ＼ ＼ ； 、 、 9 ≯ ( 上接 第 1 4页 ) 参考文献： [ 2 ] 王 运敏． 中国 采矿设备手册王运敏． 科学出版社， 2 0 0 7 ． [ 1 3 北京有色冶金设计研究总院． 采矿设 计手册 [ M] ． 中 国建筑 工 [ 3 1 沈阳有 色冶金设计研究院． 松江钼业有限公司五道岭钼矿 工程 业出版社 ， 1 9 8 8 ． ( 空 区处理 、 矿柱 回采 、 深部开采) 初步设计 [ R] ． 2 0 0 9 ． S o me Ex p e r i e n c e o f M i n e Dr a i na g e De s i g n i n Tr a n s i t i o n f r o m Ope n Pi t t o Und e r g r o u n d M i n i n g CHE N J i n g ( S h e n y a n g De s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e o f No n f e r r o u s Me t a l l u r g y， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： The d r a i n a ge d e s i gn i ng o f t he mi ne f r o m op e n pi t t o und e r g r ou nd m i n i n g s ho ul d be gi v e n f ul l c o n— s i d e r a t i o n t o t h e u n d e r g r o u n d mi n i n g i n f l o w a f t e r t h e h e a v y r a i n wh i c h wi l l i n c r e a s e d r a ma t i c a l l y i n a s h o r t pe r i od o f t i m e．The r e f o r e t h e c a l c ul a t i ng a bo u t s t or a g e a nd dr a i na g e ba l a nc e ne e d t o be c o m p a r e ，t he o p t i — ma l wa t e r s t o r a g e a r e a ，d r a i n a g e e q u i p me n t s a n d e s t a b l i s h r e a s o n a b l e u n d e r g r o u n d d r a i n a g e s y s t e m c a n b e de t e r mi ne d．Thi s p a p e r c o m b i ne s a c t ua l e x a m p l e s ，b y t h e a n a l y s i s i n c l u d i n g wa t e r i n f l o w， wa t e r c o n t a i n e r v ol u m e a n d wa t e r p ump， a n o pt i ma l s c h e m e i s e s t a bl i s he d ． Ke y wo r ds ： t r a n s i t i o n f r om o pe n p i t t o u nd e r gr o und mi n i ng；u nd e r gr o un d mi n i ng i nf l ow ；s t o r a g e a n d d r a i n— a ge b a l a nc e；t he wa t e r s t o r a ge v o l ume；p ump s e l e c t i o n