矿床露天开采

1. 矿床露天开采 第6章 露天矿防水与排水工作

2. 6.1 概述 • 6.1.1露天矿防水与排水工作的重要性 露天矿的涌水来源： • 大气降水 • 地表径流 • 地下涌水 • 露天采场，特别是凹陷露天采场本身就相当于一口大井，从客观上它具备了汇集大气降水、地表径流和地下涌水的条件。因此，在露天矿的整个生产期间，甚至基建期间都要采取有效的防、排水措施。

3. 露天矿涌水对开采工作的影响和危害 • 降低设备效率和使用寿命。如挖掘机在有水的工作面上作业时，其工作时问利用系数一般只达到正常时的 1/2~1/3、对于运输设备不仅降低效率而且威胁行车安全。水还增加了设备故障并降低使用寿命。 • 降低矿山工程下降速度。采场底部汇水受淹会降低掘沟速度，从而降低矿山工程下降速度，给新水平的准备工作造成很大困难。 • 破坏边坡的稳定性。水是促使滑坡的一个主要因素，它能使岩体的内摩擦角和粘聚力等物理性能指标降低，从而削弱边坡岩体的抗剪强度。

4. 6.1.2露天矿涌水的影响因素 • 自然因素 • 气候条件、地表水体、地形条件、岩石结构和地质构造 • 人为因素

5. 大气降水的渗透是地下水获得补给的主要来源，而蒸发又是潜水的主要排泄方式之一，所以气候对地下水的水量大小；水位高低有直接的影响。在气候条件中又以降水量和蒸发量对地下水的影响最大。气候条件具有较强的地区特征，从而决定了矿床的含水性不仅具有季节性的特征，而且也有明显的区域性特征。 • 地表水体和地下水在一定条件下可以互相转化和补给，两者之间有着密切联系。因此，在地表水水网密度大的地区建设矿山时，必须查明地表水体与矿体之间的水力联系情况，特别是在裂隙发育、透水性较好的岩层中，地表水体很可能成为矿山涌水的水源。 • 地形影响到地下水的循环条件和含水岩层埋藏的深度。一般在地形切割较为剧烈的地区，地表径流量大而地下径流量小；反之，在地形比较平缓的地区，地表径流量小，而地下径流量大，地下水比较充沛，矿床的充水量比较大，而且比较稳定。 • 岩石结构致密、节理裂隙不发育时，其透水性很弱，不易充水，甚至隔水；反之，透水性就较强，充水量也较大。岩石中的孔隙不仅是大气降水和地表水补给的通路，而且往往也是汇集和贮存地下水的场所。 • 岩石的产状和揩皱、断层等构造也影响地下水的静贮量，有时还构成地表水与地下水之间的水力联系。如断层破碎带是地下水的导水通路，也经常是矿山涌水的渠道，但是由压应力形成的断层，由于破碎的岩块被挤压成粉状并胶结十分紧密，以至透水性很低甚至隔水，形成自然的隔水帷幕。

6. 露天矿涌水人为因素 • 对防、排水工作的重要性认识不足，或不掌握矿山的水文地质资料，不采取有效的防、排水措施等，往往容易导致突然涌水，引起不必要的损失。 • 由于开采工作的错误而打通了含水层，使矿山涌水突然增大。 • 对边坡参数确定不合理或维护不善，发生大面积滑坡时，容易诱发涌水，甚至造成滑坡与涌水之间的相互诱发

7. 废弃的矿坑常有大量积水，当排水工作停止后，废坑内的积水水位将会上涨。这种水源一旦与采场沟通，在一瞬间就会以很大的水压和水量突然涌人采场。 • 地质勘探工作结束后，必须用粘土或水泥将钻孔封死，否则，未封闭或封闭不严的钻孔一经开采就成为沟通含水层和地表水的通路，将水引人作业区。

8. 6.2 露天矿防水 • 露天矿防水工作的目的在于防止地表水和地下水涌入采场。 • 防水的措施很多，其中矿床疏干就是一项防止地下涌水比较全面而彻底的防水方法。 • 防水工作必须贯彻以防为主，防排结合的原则，并应与排水、疏干统筹安排。

9. 地面防水措施 • 截水沟 • 河流改造 • 调洪水库 • 拦河护堤

10. 地下涌水防治 • 探水钻孔 • 防水墙和防水门 • 防水矿柱 • 防渗帷幕

12. 6.3 露天矿排水 • 排水是排除矿坑涌水所采取的方法和设施的总称 • 6.3.1露天采场排水量计算 • 露大采场的水量组成 • 地下水涌水量 地下水涌水量按水文地质条件计算 • 降雨径流量 降雨径流量是降雨经自然下渗后积存在地面上的水量。降雨径流量的大小分别按正常降雨量和设计暴雨频率的暴雨径流量计算.

13. 正常降雨径流量是按历年的雨季的平均降雨量计算:正常降雨径流量是按历年的雨季的平均降雨量计算: • 设计暴雨频率的暴雨径流量是按一定的暴雨频率计算出来的最大降雨径流量

14. 6.3.2 暴雨贮排平衡 • 降雨径流量的波动与排水设备的相对固定是露天矿排水的基本矛盾，两者间的差额就需用贮水池来平衡。贮水池的合理容量取决于设计暴雨频率和水泵排除积水所需的时间（历时）。 • 贮水池的合理容积可按下图用图解法确定。

16. 在确定贮水池容积时，还必须考虑到露天采场的允许淹没程度。在确定贮水池容积时，还必须考虑到露天采场的允许淹没程度。 • 允许淹没程度用允许淹没时间和允许淹没高度表示。 • 当暴雨出现时，允许露天坑底贮水，短时间淹没最低工作台阶，排除该积水的期限即为允许淹没时间，一般为l～7天。允许淹没高度应保证受淹后仍使排水工作能继续进行。 • 当采用露天固定式或半固定式水泵排水时，其允许淹没高度不应超过水泵的吸水高度；而对于移动式水泵、潜水泵、水泵船和地下固定式水泵，就不受淹没高度条件的限制。

17. 6.3.3露天矿排水系统 • 露天矿排水方式： • 露天排水（明排） • 地下排水（暗排） • 这两种排水方式的选择，不仅要对比它们的直接投资和排水经营费用，而且还需要考虑到它们对采矿工艺和设备效率的影响，以及由此而引起的对矿山总投资和总经营费的影响。 • 排水系统是排水工程、管道、设备在空间的布置形式。露天矿的排水系统主要形式及其适用条件如表6－1。

18. 选择排水系统除考虑的因素 • 排水方式选择 • 矿区降雨情况 • 水文地质条件、地形 • 开采规模和服务年限 • 采剥方法和矿岩种类 • 用户对矿石的要求 通过技术经济综合比较进行。

19. 排水方式分类： • 自流排水 • 露天排水（采场底部集中排水系统、采场分段接力排水系统） • 井巷排水（集中一段排水系统、分段接力排水系统） • 联合排水