废弃巷改造水仓沉淀池的应用实践

江国建，徐建利，侯善辉，孙胜

(招金矿业股份有限公司大尹格庄金矿， 山东 招远市 265414)

0 引言

大尹格庄金矿位于山东省招远市齐山镇，矿区位于招（平）—平（度）断裂带中段，大尹格庄断裂将主矿体错断，南部为1 号矿体，北部为2 号矿体。矿区于2019 年1 月通过深部矿石开采项目一期验收，开采深度至−676 m 水平，开采能力提升至3450 t/d。

大尹格庄金矿采用上向水平分层充填采矿法，水砂充填和分级尾砂胶结充填为主要充填方式。中央水仓位于2 号矿体下盘−496 中段，1 号矿体各分段未单独设置沉淀池，排泄的充填水流入下中段，经水沟流入位于2 号矿体的中央水仓，充填水中含有的尾砂、胶结料在大巷水沟中沉淀，阻塞水沟影响运输生产；该矿供排水线路长、高差大，随着生产中段向深部转移，水压过大导致闸阀损坏、爆管时有发生，影响井下正常生产。本文介绍封堵1 号矿体−496 一分段废弃巷，改造平流式水仓沉淀池综合应用实践经验。

1 矿区生产现状

1.1 排水

矿区主竖井布置在2 号矿体，中央水仓位于2号矿体−496 中段，拥有内、外水仓和两条沉淀巷，仓容积约为4000 m3，水泵房设185 kW的高压水泵，将井下所有回水通过Φ273 mm×12 mm 无缝钢管排至地表，中央水仓能满足井下排水设置要求。

1 号矿体中部距中央水仓约2500 m，−496 以下中段作业面裂隙水及充填泄水经−616 中段临时水仓（水仓有效容积1200 m3）抽至−496 一分段缓冲，自流至−496 运输巷水沟排至中央水仓。−496 以上中段作业面裂隙水和充填泄水直接经水沟流至−496 运输巷，最终排至中央水仓，主要地点涌水量见表1。

表1 大尹格庄金矿1 号矿体主要地点涌水量

矿山井下裂隙水和充填水含有大量的杂质，1号矿体排水由于距离中央水仓线路长，−496 运输巷作为主要排水线路，水沟沉淀的尾砂、胶结料、淤泥等杂物影响生产运输。

1.2 供水

矿山现有地表水池位于主井附近，供全矿井下生产用水。其中2 号矿体在−380 二分段设置临时水仓，地表水池经供水Φ168 mm 管路接入临时水仓，然后经过Φ133 mm 管路为2 号矿体−556 以下生产中段生产供水。

1 号矿体和2 号矿体−556 以上中段生产用水由地表水池直供，供水管路为Φ133 mm×6 mm 型无缝钢管。现2 号矿体−556 以上生产作业已基本结束，因此该供水管路主要为1 号矿体服务。1 号矿体生产作业供水存在管线长、压力（高差）大等问题。

2 水仓沉淀池方案

2.1 供、排水情况分析

根据对排水情况的综合调查，主要影响排水问题的原因在于各中段充填水排泄含泥砂量较多。1号矿体−496 及以上中段无水仓沉淀池，1 号矿体−616 中段临时水仓容积仅1200 m3，一仓两用淤泥沉淀池占比近50%，水仓清理期间不能正常排水。

供水方面1 号矿体−496 以上缺少临时水仓，水源来自地表高位水池。现−616 作业面供水线路长达4500 m，供水管静压力达到7 MPa（地面标高+138 m，−616 中段作业水平−610 m），供水闸阀和管路承压大，漏水或破损现象严重。

2.2 供、排方案的选择

为解决1 号矿体供、排水问题，在1 号矿体施工水仓和沉淀池，充填水和裂隙水中的尾砂、胶结料和淤泥沉淀后排至−496 运输巷水沟，水质改善后减少对运输巷的影响。

方案一：−616 中段新施工一条下沉式水仓沉淀池。与原有水仓沉淀池贯通，将−616 水仓改造为内、外两条水仓。内、外水仓可独立清理，1 号矿体正常排水不受影响，如图1 所示。

图1 水仓沉淀池方案对比

可增加800 m3的有效仓容，解决水仓容积小，排水、清淤困难的问题，消除安全隐患并可利用用电平、谷期电费低廉时段进行控制排水。

方案二：封堵−496 一分段废弃巷改造平层式水仓沉淀池。施工一条泄水井与−496 斜坡道贯通，将−496 水平以上充填水和裂隙水引入水仓；将−616中段水仓排水管路引至−496 一分段水仓沉淀巷，二次沉淀后通过水仓顶部溢流排水管，经−496 运输巷排至中央水仓。

具有不需要安装排水设备和工程量少等优点，1 号矿体−496 以上充填水和裂隙水直接流入一分段水仓沉淀池，沉淀后的清水直接供−556 水平及以下中段生产作业，多余部分经顶部溢流排水管自流至中央水仓。增加水仓容积1100 m3，可解决1 号矿体排水清淤问题，彻底解决−556 以下中段生产作业供水问题。

方案一，存在施工工程量大、难度大，施工安装期间影响1 号矿体排水，回水沉淀不彻底、难清理，且不能解决1号矿体−556 相关中段的供水问题。

方案二，施工简单、工程量小，自流排水、沉淀彻底有效、清理简单便捷，且解决了−556 以下中段生产作业供水问题。

综合分析可知，方案二改造的平层式水仓沉淀池简单高效，更符合“技术可行、经济合理、安全上可靠”的技术要求，且能解决1 号矿体深部供水问题，因此将方案二作为1 号矿体供、排水的实施方案。

2.3 封堵废弃巷道改造水仓沉淀池施工方案

清理−496 一分段废弃巷，巷道喷砼支护并做防水处理。施工水仓联络巷穿过−496 斜坡道底板后，反向施工泄水井（1 m×1 m）与斜坡道水沟侧贯通。巷道内间隔设置3 道分级过滤挡墙，挡墙巷道两边的岩石上各施工3 个Φ24 mm 的孔，孔深50 cm，插入Φ18 mm 的螺纹钢锚杆，砖混墙砌筑在锚杆上，高度1.8 m，厚度24 cm，砖混墙不抹缝留出空隙用滤水无纺布蒙面固定。

水仓沉淀池外口砌墙要求浇筑0.5 m 的混凝土墙，混凝土墙高度2.2 m 上方留出空隙。墙体与巷道接缝处要求密实不漏水，墙体上预埋溢水管、供水管、放水排污管，并加装闸阀，最外侧沉淀池中间砌砖混墙蒙无纺布，左侧隔离改造为清水仓，混凝土墙顶部安装溢水管，底部安装供水管，如图2所示。

图2 水仓挡墙施工工艺

利用废弃巷道封堵形成水仓沉淀池，水仓溢流的清水在重力的作用下（高差10 m），经过架设Φ273 mm 排水管自流至−496 运输巷，大巷架设排水管自流至中央水仓，−496 运输巷不再积水，减少了清淤工作，深部生产用水得到了解决；清理沉淀池时泥浆采用渣浆泵直接输送至下中段待充填采场，淤积的尾砂、胶结料铲运机清运，清理方便，不影响生产。同时，水仓设置在−496 一分段废弃巷分流了−616 中段水仓的集中排水压力，大大降低了下中段淹井的风险，如图3 所示。

图3 供排水线路

3 改造方案实施效果

3.1 沉淀物清理便捷、高效、彻底

因采用平层式沉淀池，充填水泥沙进行集中沉淀，经过分级沉淀过滤后，泥沙中水分析出彻底，尾砂、充填料、淤泥等杂物沉淀彻底，表面的泥浆可用渣浆泵直排至下中段毛石充填采场，底部厚积尾砂处可以直接由铲车清运，清理效率大幅提高，清理更彻底、便捷。

3.2 设备配件成本降低

水仓沉淀池建成使用后，充填水在沉淀池中过滤成清水，溢流至中央水仓。1 号矿体−616 水仓排水压力降低，水质得到大幅改善和提高，水泵设备磨损降低、维修频次减少，配件成本大幅降低；清水用于−556 相关中段生产作业，供水管路静压大的问题得到了根本解决，供水管路、闸阀、用水设备、设施使用寿命增加，节省了人力和物力成本。

3.3 节省电费

水仓沉淀池形成后，1 号矿体−496 以上中段作业充填水及裂隙水不再流入−616 中段水仓集中排放。−616 水泵房由原先2 台泵14 h/d 减少为1 台泵12 h/d，水泵排水按照该矿平均电费0.616 元/kW 计算，每年可节约电费约40 万元；实现−616 水平临时水仓现有条件下，高峰时段不排水。

4 结论

大尹格庄金矿为解决1 号矿体供排水问题，充填和裂隙水在−496 一分段沉淀后进行自流排水，每年排水电费可节省约40 万元。废弃巷改造为平层式沉淀池，通过设置分级过滤挡墙进行滤水控制，水仓溢流清水重力自流至中央水仓。

废弃巷道封堵后形成的水仓沉淀巷，减少了一条新增水仓的施工费用、节约施工时间，并且在供电、排水系统出现问题时作为缓冲，可为矿山提供充足的抢修时间，降低安全风险，具有推广利用价值。