露天开采污水排放问题的研究

露天开采矿坑防水排水方案的优化

摘要：伴随着露天矿山开采深度的增加，露天将会遇到开采工艺的选择、开拓运输系统的布置，采场内通风以及扬尘处理等方面的问题，而排水系统的布置也会是大采深露天矿需解决的问题，尤其是当露天矿所在地区的降雨量丰富的情况,采矿场内部的排水量也随之增加，水位线逐渐降低，排水系统逐渐难以满足露天矿深部开采的需要。露天矿防排水系统的合理分布，对矿山开采具有非常重要的意义，因此，有针对性的改进开采排水系统，以满足露天矿山开采深度逐步增加所带来的防排水的问题，变得尤为重要。本文以某露天矿防排水系统为例进行研究，重点对其开采涌水的主要原因进行了分析，并有针对性的提出了相应的防水措施，为国内其它露天矿深部开采防排水系统提供相应的参考依据。

关键词：露天开采排水防水涌水量

防水与排水是露天矿山的辅助生产工作，但它却是保证矿山安全和正常生产的先决条件。特别是当开发大水矿床时，矿山生产能否安全正常进行将取决于防水与排水技术的先进性和措施的完善程度。对于露天矿的生产来说，过多的地下涌水和大气降水所带来的问题要多于它们所带来的好处。露天矿的排水作业是大型露天矿是一项十分重要的工作。20 世纪 70 年代以来，随着矿山安全生产要求的提高，我国学者对露天矿山的排水工程进行了大量

的研究。

1.1露天矿涌水的来源

凹陷的露天矿本身就相当于一口大井，涌水的来源主要是汇集了大气降水、地表径流和地下涌水，使矿坑内出现大量的积水，给施工带来很大的影响。因此，在基建期间都要采取有效的防排水措施。

1.2露天矿产生涌水的自然因素和人为因素

自然因素：(1)气候条件的影响，其中以降水量和蒸发量对地下水的影响最大；

(2)地表水体的影响，特别是在裂隙发育透水性较好的岩层里，地表水体很可能成为矿山涌水的来源；(3)地形条件的影响；(4)岩石结构的影响；(5)地质构造的影响

人为因素：(1)不正确的开采工作；(2)废坑积水；(3)未封闭或封闭不严的勘探钻孔影响。

1.3露天矿涌水带来的危害

(1)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，其工作时间利用系数一般仅达到挖掘机正常作业条件的 1/2~1/3。对于汽车和机车不仅降低效率而且威胁行车安全。在水的氧化腐蚀作业下增加了设备故障频率并降低使用寿命。

(2)降低矿山工程下降速度

采场底部汇水受淹时掘沟，会降低掘沟速度，给新水平的准备工作造成较大困难。如果不能按时排除汇水，必然降低矿山工程下降速度。

(3)降低边坡稳定性

水是促使边坡失稳的一个主要因素，使岩体内摩擦角和粘聚力等物理力学参数降低，尤其是对大型结构面力学参数影响较大，从而使边坡失稳。

①地表水对露天矿边坡坡面的侵蚀和冲刷，使得边坡的岩体的裂隙增大，大大的减弱了边坡的稳定性，同时地表水的渗入又增大了边坡岩体的自重，降低了边坡的稳定性；

②含水层水作为露天矿山最直接和最常见的水源，由于其水量大、水压高、来势猛、涌水量稳定、不易疏干等特点对露天矿边坡的危害极大，主要的危害性体现为对边坡土体的扰动影响；

③地下水作为露天矿采场积水的主要来源，它对露天矿边坡的危害也是最大的。地下水对露天矿边坡的静水压力、动水压力、软化作用和化学作用等危害。

2.1露天矿防涌水的基本措施

2.1.1 地面防水

地面防水的对象是地表水。凡能以地面防水工程拦截或引走的地面水流，应不再让其流入采场。

(1)修筑截水沟。在矿区四周修筑截水沟，当雨季降水量大时，既能起到拦截作用，又能起到疏引暴雨山洪的作用。

(2)河流改道。如河流穿过矿区开采境界时，必须改道迁移，改道应选择线路短、地势平和渗水性弱的地段。同时还要考虑矿山的发展远景，避免二次改道。新河道的起点应选在河床下易冲刷的地段，并与原河道的河势相适应，新河道的终点要止于原河道的稳定地段。

(3)调洪水库。季节性的地表水流横穿开采境界时，除采取改道措施外，须在矿区上游修筑调洪水库截流和贮存洪水。

(4)修筑拦河堤。当露天矿开采境界四周的地面标高与附近河流、湖白的岸边标高相差较小，甚至低于岸边地形时，应在岸边修筑拦河护堤。防止河流洪水上涨时灌人采场。

2.1.2 地下防水

地下防水的对象是地下水。要正确做好地下防水工作，首先必须了解地下涌水水源状况，其次取决于防水措施的可靠性。因此，查明地下水源，做好地质水文观测工作和掌握地质水文资料是做好地下防水工作的前提。

(1)探水钻孔。矿山的实践证明“有疑必探，先探后采”是防止地下涌水的正确决策。尤其是对于有地下采空区和溶洞分布的露天矿，必须对可疑地段先探水孔，查明地下水源情况，以便采取应急措施，避免突然涌水造成涌水事故。

(2)修建防水墙和防水门。露天矿山是采用地下井巷排水或疏干的矿山，为保证地下水泵房不受突然涌水淹没的威胁，必须在地下水泵房设防水门。防水门的建造，能够保证地下水泵房不受到涌水淹没的作用，一般情况下放水门是采用混凝土建造，同时在门上留下一部分放水孔，来起到随时控制积水区内的水量，放水门可有效保证露天矿深部开采的顺利进行。防水门采用铁板或钢板制作，并应顺着水流的方向关闭，门的四周装设密封装置。对于不能为排水、疏干所利用的旧巷道，必须修建防水墙，使之与地下排水或疏干巷道相隔离。防水墙采用砖砌或混凝土修筑，墙的厚度视水压和墙的强度而定。墙上留有防水孔，以便及时掌握和控制积水区内的水压和水量的变化情况。

(3)防水矿柱。当露天矿采掘工作或地下排水巷道接近积水采空区、溶洞或其他自然水体时，须留有防水矿柱，并明确画出安全采掘边界线。

(4)防渗帷幕。防渗帷幕防水是在露天矿开采境界以外，在地下水涌人采场的通道上，设置若干个保有一定距离的注浆钻孔，并依靠浆液在岩缝中的扩散、凝凝结组成一道挡水隔墙。所谓防渗帷幕就是指由若干个注浆钻孔所组成的挡水隔墙。

3.1矿床疏干

矿床疏干是借助于巷道、疏水钻孔、明沟等各种疏水构筑物，在矿山基建之