露天转入地下开采矿山排水设计中的一些体会.pdf
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1、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
2、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
3、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
4、 、 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
5、 : 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 ;
6、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
7、。 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
8、 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
9、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。
10、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
11、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
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