毕业设计 第七章 矿山排水系统

第七章矿山排水系统

7.1 矿山设计原始资料

7.1.1 井型、矿井年产量、井口地面标高

竖井选择在附近三山岛矿区，井筒净直径φ5m，井深348.5m。采用浇注素混凝土支护。井颈采用钢筋混凝土支护。辅助斜坡道，断面取为4.8m×3.5m2，坡度为13%。经过破碎地段时采用喷锚支护。主斜坡道采用折返式，净断面尺寸为：直线段5.1m×4.1m2，弯道段5.6m×4. 1m2。根据35t电动卡车的性能和运输矿石的特点，斜坡道主干线坡度为14%；弯道段、缓坡段及分段平巷联接处坡度为5%；全线长度内的平均坡度约为10%。斜坡道转弯半径为20m，变坡段竖曲线半径为25m。

矿山年产量为100万t，每天需采出3030t矿石。每个工班需采出矿石约1010t。

7.1.2 同时开采的中段数、涌水量及排水去向

矿山正常情况下有两个中段、四个盘区同时开采，采矿方法为点柱式分层充填采矿法。

三山岛金矿是水文地质条件中等复杂的矿床，构造裂隙出水。矿区三面临海，矿体全部赋存在海平面以下，海水沿多条导水裂隙进入矿坑，是矿坑水的主要补给源。海水对矿坑的补给是越流补给，数量有限。矿区顶部虽有第四系强含水层，但由于第四系底部和隔水层和F1断层及其上盘的隔水作用，矿坑水与第四系水无直接的水力联系，矿床疏干无地面塌陷发生。此外区域卤水补给矿坑只能通过F3断层，区域卤水以静储量为主，易疏干。矿区属半封闭式的水文地质条件，矿坑水的总涌水量较稳定，地下水的动态类型主要表现为回采时期的平稳衰减型和基建时期的人为干扰型，均不受季节等自然因素影响。构造裂隙发育的不均匀性，决定了矿区地下迳流强度的差异性。矿区内构造裂隙之间水力联系好。

根据现有水文地质资料计算，-400m以上坑内涌水量为1900m³/d，-400m以下：西段1200 m³/d，东段800m³/d。三山岛矿区目前矿坑涌水量为1000m³/d，最大涌水量为1500m³/d，考虑到坑内导水沟构造尚未查清且水文地质资料不是够详尽、开采深度增加，凿岩、防尘及充填也会产生涌水，为保证安全性，坑内水仓按正常涌水量5000m³/d，最大涌水量7000m³/d设计。即正常涌水量为208m³/h，最大涌水量为292m³/h。

7.1.3 井下涌水性质

三山岛矿区井下涌水尚无重金属分析资料，可参考新立矿区坑内排水资料其重金属Cu、Zn超标，水的重度为1020kg/m3。水质具有较强的腐蚀性，排水设备和主排水管要采用防腐措施。

7.1.4 井底车场位置图

-600m井底车场布置较复杂，车场附近有水泵房、水仓、中央变电硐室等硐室。

7.2 排水系统设计

7.2.1 排水系统选择与线路优化

1、排水系统选择

地下矿山的排水系统有两种形式，即直接排水系统和分段排水系统。

直接排水系统是将井下涌水通过排水设备直接排至地面。分段排水系统又称接力排水系统，是指井下的涌水通过几段排水设备转至地表。本矿区中，可以在每个中段修建水仓和水泵房，也可以集中到一个中段。两者的比较见表7-1。

从上表可以看出：多中段排水时基建工程量大、管道线路较多，基建费用大，集中排水时要求水泵有较大的扬程，电耗较大。因此考虑到每个中段的服务期限较短且每个中段的涌水量不大，所以在-600m中段井底车场附近设置地下中央水泵房和水仓，集中将废水排出的方案是合适的。

2、排水线路设计

为了将各个中段、各个采场、各个井筒内的涌水汇集到-600m中段的采场中，需要有合理的排水线路选择。本设计中，各阶段运输平巷水沟设计3‰的坡度，水沟上有盖板，定期对水沟进行清理，保持水沟的畅通。各阶段涌水大都汇流到井底车场附近，经泄水钻孔流到下阶段。具体表述如下。

风井及-150m回风巷的水流经-150m~-195m中段，再经-195m~-330m的回风井流到-330m中段。-150m中段的涌水经-150m~-195m的灌水孔流到-195m中段；-195m中段的水经措施井筒内的排水管流到-420m中段措施井车场内；-330m中段的水流均流向竖井石门，经-330m~-375m灌水天井流到-375m中段；-375m中段灌水通道位于石门出矿巷内的泄水天井，泄至-420m中段；在-420m竖井车场附近施工有四个灌水钻孔（三个直径为75cm，一个直径为110cm，所有-420m中

段以上（包括-400m 中段）的水流均经此泄水孔流到-600m 水仓，措施井井筒的涌水沿井壁流到井底水窝后，用潜水泵排至-420m 的水流渠道流到-600m ，主井井筒内的涌水沿井壁流到井底水窝后，用潜水泵扬至-615m 分矿回收平巷的水仓里，用座泵在排至-600m 水仓内；最后由-600m 中央泵房排至地表。 7.2.2 井下排水系统平面布置

1、水仓设计

水仓的布置形式分为单侧和双侧布置两种，其特征和适用条件见表7-2。

结合本矿区实际情况，水仓采用单侧布置，这种布置的优点是水仓入口在井底车场的同一侧，水仓进水和清泥容易控制，不足是清泥时影响大巷运输。

水仓长度：

水仓长度用下式近似计算：

()1

8~6nbh Q

l =

(7-1)

式中 l ——每条水仓的长度，m ； Q ——矿井正常涌水量，208 m ³/h ； n ——水仓的条数，取2； b ——水仓的净宽度，取2.5m ；

h 1——水仓有效水深，取1.5m 。 将各值带入式(7-1)得 ()9

.221~6.1665

.15.22208

8~6=⨯⨯⨯=l m

取l=222m 。 2）水仓断面设计

水仓容积分为有效容积V 1和无效容积V 2，见图，取水仓长度的中点断面计算，则水仓有效断面为S 1，无效断面为S 2，总断面为S ，则

()()()2

150.7~62.5222

2088~68~6m

l

Q S =⨯=

=

取S 1为7.50m 2，

图7-1 水仓断面计算见图

2

342825.05.2003.02205.021m

b h h S =⨯⨯⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=

m b

S h 33.05

.2825.022==

=

式中 h 2——水仓无效高度，m ；

h 3——水仓与吸水井连接处分水闸阀底面至水仓底板的高度，m 。 h 4——水仓两端的坡度高差，m ； i ——水仓坡度，取3‰； h ——水仓净高度，m 。

m h h h 85.133.05.121=+=+=

3）水仓支护：水仓不支护，当围岩破碎，渗漏水严重时，可采用喷射混凝