鲁山铁矿南露天采场疏干工程

王 杰 刘贞表 薛小蒙(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

鲁山铁矿南露天采场疏干工程

王 杰1,2,3刘贞表1,2,3薛小蒙1,2,3(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2金属矿山安全与健康国家重点实验室;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

以处于生产初期鲁山铁矿南露天采场为例，论述了在矿床开采前地表和井下联合疏干的必要性,介绍了疏干工程布置、主井提升、通风、排水方案，并对井下疏干工程贮排平衡进行了验算,对矿山开采具有一定的指导和借鉴意义。

露天采场 疏干工程 贮排平衡

鲁山铁矿北露天采场目前已开采至0 m水平，计划安排2015年开拓南露天采场，由于已开采北露天采场内积水现象频出，严重影响到南采场的正常开拓延深和采矿作业。因此，考虑采用井巷排水疏干工程，先行疏干和降低矿区范围内的地下水位线，以保证露天采场在雨季不淹，增强矿山开采能力，提高露天边坡的稳定性。

1 露天采场境界及涌水量预测

1.1 露天采场境界

鲁山铁矿南露天采场境界结构参数见表1。

表1 鲁山铁矿南露天采场参数

1.2 坑道涌水量预测

矿区南部为低山、丘陵，出露地表的基岩(包括矿体)都具有一定的渗透能力，故大气降水能直接补给地下含水层，在自然状态下，大气降水也是该矿区地下水的唯一补给源。地下水位标高南部高，一般9～13 m，最高达13.851 m；北部低，一般 9.5 m 左右，最低8.915 m。由此可见，矿区地下水接受南部大气降水补给，向北部排泄。

北露天采场排水量稳定在2 000 t/d左右，雨季稍有增大，枯季略有减少。采用“比拟法”预测南露天采场疏干工程的排水量较符合客观实际[1]：

(1)

式中,Q1、Q2分别为矿山安全涌水量和已知涌水量,m3/d；S1、S2分别为矿山安全水位降深和已知水位降深，m；F1、F2分别为矿山安全疏干面积和已知矿山疏干面积，m2。

参数选用及计算结果见表2。

表2 比拟法参数及计算结果

值得指出的是：本区裂隙发育有随深度增加逐渐减弱的特点，浅部的富水条件一般比深部强。

2 疏干工程

矿山拟采用联合疏干。南采场境界最低水平为-70 m水平,考虑矿区水文地质条件，设定南采场最低疏干水平为-80 m。为确保露天边坡稳定和最大限度的减少露天采场汇水量，沿露天采场封闭圈约+15 m标高边缘修建截水沟。

露天采场为公路运输，堑沟落平点变动幅度大，辅助巷打泄水井工程量大，故各泄水井均由-80 m水平直接向上掘进，采场排水口布置在堑沟落平点附近，大气降水由泄水井流入集水平巷，采用最大垂深为50 m的垂直天井，天井底部设2 m深消能井。

主井掘至-90 m(留10 m水窝)，担负人员设备材料的运输,并作排水出口,风井兼作第二安全出口;-80 m排水工程具有集水、贮水及疏干等作用。为了增加疏干效果及满足贮水要求，水平巷两侧布置了疏干巷道。-80 m泵站设有泵房、水仓、管子道、防水门硐室等井巷工程。

(1)主井提升系统。主井深101 m，采用单罐笼提升。考虑到与掘进装岩设备配套，选用0.5 m3V型翻斗式矿车。选用2#轻型单层罐笼带防坠器，6△(33)绳纤维芯三角股钢丝绳。钢丝绳直径 25.5 mm，2.64 kg/m，破断拉力之和为422.5 kN。经计算钢丝绳安全系数为11.38>9，符合人员提升的安全系数要求。选用JTK-1.6型矿井提升机。

(2)排水系统。-80 m泵站设YSE-10A×4耐酸泵2台，总排能力为1 000 m3/h。

雨频10%时，水泵全部开动时间为7 h；暴雨时，不设备用泵;平时仅需开动1台泵，有较大的富余能力。

铺设φ245 mm×8 mm无缝管2条作主排水管。

(3)通风系统。采用主井进风、风井出风的单翼对角式抽出通风系统。新鲜风流由主井进入，经-80 m巷道进入排水泵房，再经回风天井至回风巷道中，经回风井排出地表。

3 贮排平衡验算

采场汇水面积70 686 m2。地表径流系数取值：ψ=0.56，计算雨频为10%时，泵站暴雨期间20 h最大排水量为20 000 t/d。

对挖掘机被淹和不淹造成的损失与增加的排水

设施费进行技术经济比较计算，采场贮水深度10 m在经济上是合理的。

贮水量Q：斜沟长70 m，段沟深10 m，沟底宽10 m，Q=7 000 m3。井巷贮水有效容积为 6 700 m3，正常情况下水仓贮水有效容积800 m3,最大排水能力为1 000 m3/h。贮排情况见表3，泵站装备情况见表4。

表3 -80 m泵站贮排平衡情况

表4 -80 m泵站装备情况

4 预期效果

整个疏干工程施工计划工期12个月。按照开采设计的要求，分段联合预先疏干矿床地下水。通过整个疏干工程的实施，为后期矿山开采、稳定采场边坡、安全开采创造了条件。同时，能准确查出南露天采场-80 m标高以上水工环境地质条件，兼具探矿作用。

2014-07-30)

王 杰(1983—)，男，硕士，工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。