地下水控制与防洪排涝设计第一节 矿田水文地质条件一、 区域自然地理状况鑫盛露天煤矿位于桌子山煤田北部,属半沙漠地区,干旱少雨 区内沟谷较发育,但无一常年地表径流,仅7〜9月雨季暴雨过后才 有短时间洪水倾注而下,地表洪流主要经南面苏背沟注入黄河黄河 距本区约8km,水位标高1065m,矿区内最低标高比黄河水位高出 100余米,对煤矿开采无直接影响地下水主要赋存于第四系松散岩 类孔隙和石炭二叠系碎屑岩类孔隙裂隙以及奥陶系灰岩溶隙之中并 接受大气降水及侧向径流补给,矿区为水文地质单元补给和径流区 中二、 地表水体黄河从矿区西侧8km处流迳,一般流量为2640m3/s,水位标高 低于本矿开采标高100m,故黄河水对煤层开采无影响矿田所在区域东西两侧为由石灰岩组成的中山,最高海拔 1700m,矿区位于其中狭长的低山区,海拔1200〜1285.65m,总体地 势北高南低,相对高差85.65m,地势起伏较小,区内大小沟谷均为 季节性流水,一般干枯无水,只在洪水期间才有地表水迳流,形成短 暂的洪水,但持续不长但由于雨季沟谷易形成山洪,所以工业广场 等设施应高出当地最高洪水位线5m以上,以免摧毁地面设施。
三、 矿区煤系地层的水文地质特征区内岩石以粗、中、细砂岩为主、夹泥质岩及煤层等,泥、砂、 钙质胶结,一般节理裂隙不发育,钻孔资料表明,各层带含水微弱, 渗透性能不强水位为缓慢下降,《储量核实报告》引用原报告资料: 原旧洞沟正规井、原平沟一、二采区,兵团小窑等在开采8、9、10、 14、16号煤层时,矿井富水系数均小于0.2m3/t据矿方资料,井工 开采时井下基本无水,涌水量大约为5.0m3/d,未发生过突水事故第四系潜水水位较高,冲洪积层含水较强,但受分布面积,厚度 限制,水量不算太大,可微量补给基岩,而大气降水则沿基岩裂隙渗 入到地下煤系地层之下伏奥陶系灰岩与15-2号煤层相距60m左右, 其间还有隔水层,因此奥陶系灰岩溶洞水对本矿根本无影响综上所述:本区岩层含水微弱,地下水补给来源贫乏,断层导水 性较弱,无常年地表径流,且以大气降水为主要补给来源,水文地质 条件简单,属二类一型矿床,即水文地质条件中等〜简单的矿床第二节地下水控制一、 基本条件本地区地下水缺乏,且水位较深,与周边较大的河谷不存在水力 联系,故无需增加地下水控制工程但值得注意是本矿早期井工小煤窑开采,经过近几年的沉积,部 分地段可能存在老窑积水,在露天开采之前应进行老窑积水的探测、 标识,并提前排放。
二、 露天矿开采期内地下水涌水量计算根据邻矿多年生产数据Q=160m3/d,本矿地下涌水量参照此数 据执行三、地下水控制方案根据水文地质资料分析,矿田水文地质条件简单,各含水层补给 量贫乏,含水微弱,富水性差本设计不采取专门的预先疏干工程, 采取坑内强排水以满足生产需要第三节采掘场防排水一、 采场排水方式的确定根据露天开采工艺、开采程序及矿床水文地质条件,综合考虑排 水系统构成,设计在最低处设集水坑,坑下采用移动泵站的排水方式, 通过坑下排水管排至地面汇集后作为矿田绿化用水或道路洒水随着 采剥时段的不同,煤层底板的出露面积大小是循环往复动态变化的, 相应的积水空间也是动态变化的排水和生产相互有干扰,需要及时 调整泵站的位置另外应在煤层顶板接排水管设置消防管路,防止煤 层着火二、 坑内排水系统1、 地下水控制方法由于采场内地下水系不发育,均为弱含水层,可采取随采随排的 方式,利用平盘集水沟、集水坑进行平行疏干2、 疏干工程布置由于区内各含水层均为弱富水性含水层,且大多在采区内分布普 遍,可采用随采随排的方式,结合采剥进度计划,在采场台阶平盘开 挖集水沟、集水坑,采用排砂潜水泵通过快速接头钢管将地下水就近 排至采掘场外。
此外因水泵功率相对其它用电设备较大,建议采用软 起动方式,将启动时的电网电压波动率控制在10%以内,以减小水泵启动时对其它设备的影响3、 采空区积水处理由于该治理区采空区积水具体分布情况不清,且预计积水量较 小,可采用爆破等方法强制采空区顶板冒落,确保露天采剥工程和回 采残煤的安全进行针对采剥过程中局部出现的积水区域,可采用采 掘场疏干排水系统中的排砂潜水电泵,经明设的快速接头钢管就近排 至采掘场外4、 疏干水综合利用排出的疏干水主要用于治理区绿化用水、工业用水、土地复垦用 水,道路洒水等,使疏干水得到充分利用5、 采剥区排水系统采剥区排水采用坑底贮水排水方式在坑底最低处开挖集水坑, 利用浮漂搭载水泵进行排水采剥区排水系统:由集水坑底敷设一条正常排水管路和一条暴雨 排水管路正常降雨排水管路埋深1.5m,将水排至露天坑排水处理 站;暴雨管路采用明设方式敷设,将水排至采掘场外自然冲沟三、采场汇水量计算本露天矿全部矿田面积2.5511km2,初始工程位置处于矿田中部, 达产时面积仅0.581km2,但由于先期灭火和覆盖工程标高(北部)低 于地表,东西两侧地形又高,采场实际汇水面积为1.18km2,需要对 地表雨季汇水进行地面设防,避免洪水进入采场。
1、正常降雨汇水量采用下式计算:Qa=F・H・aaX1000式 中:Qa一坑内正常降雨迳流量,m3/d;F——汇水面积,1.18X107m2;aa——正常降雨径流系数,气=0.35;H——多年雨季日平均降雨量,1.15mm1) 正常降雨量采用多年雨季日平均降雨量为1.15mm/d;日平均降雨量=173x60%^90=1.15 (mm)(2) 迳流系数的采取正常降雨迳流系数:a =0.35; a(3) 正常排水量计算c e ,〃、Q (m3/h);匕U2、暴雨迳流量坑内暴雨汇水量采用下式计算:Qb = F・H2jTm%式中:Qb 坑内T日暴雨迳流量,m3;F——汇水面积,1180000 m2;ab 暴雨径流系数,ab=0.4;H24——20年一遇最大24小时暴雨量,H24 = 24.15mm/d;m 长历时暴雨强度递减指数,m=0.35根据《煤炭工业露天矿设计规范》规定,小型露天矿山(生产能力100x104t及以下)按20年一遇暴雨量计算径流量达产时期的降雨迳流量计算结果见表9-3-1坑内降雨迳流量计算结果表表 9-3-1生产 时期汇水 面积 (km2 )正常降雨 汇水量 (m3/d)地下 涌水量 (m3/d)暴雨迳流量(m3)1d3d5d7d达产1.184741601139816742200202252224m3/h8m3/h570m?/h279m3/h200m3/h160mV h设计确定一日暴雨五日排除,得出采场暴雨径流量分别为114m3/h、三、 矿坑排水设备选择坑内正常时期排水设备的选择主要考虑地下水和雨季日平均降 雨量所形成的地表迳流汇入坑内的排水。
四、 实际排水设备数量坑内正常时期排水设备的选择主要考虑地下水和雨季日平均降 水所形成的地表迳流汇入坑内的排水根据计算出的正常时期排水量和设计频率下的暴雨迳流限时排 出量,计算采场的排水量和设备① 选型计算正常水泵必须的流量 (24+8)X 1.2=38 m3/h)水泵必须的扬程 (172+5.5 )X 1.2= 213m② 设备选型根据流量和扬程计算,设备选型为正常时期需排水泵:SQ40-63 X4扬程250m,功率75kW出水管内径65mm, 一台工 作,一台备用暴雨时期排水泵本矿根据采掘工艺特点,确定暴雨排水强度为1d暴雨5d排除水泵必须的流量:Q= (114+8)X1.2=146m3/h;水泵必须的扬程:(172+5.5 )X 1.2=213m暴雨时期另外增加二台SQ85-63X4的水泵功率160,出水管 直径120mm实际露天矿达产年主要排水设备表表 9-3-2时期设备名称主要技术参数数量备注正常生产时期SQ40-63X4流量 Q=40m3/h 扬程H=250m 功率N=75kW 出水管内径:D=65mm2台1台备 用检修分排水管消防水带D=120mm1000m暴雨时期SQ85-63X4流量 Q=85m3/h 扬程H=250m 功率 N=160kW1台1日暴雨 5日排出分排水管消防水带D=120mm1000m第四节地面防洪排涝一、 自然概况1、 地形地貌该矿田位于木尔沟勘查区位于桌子山煤田北部,为半沙漠地区, 干旱少雨。
区内沟谷较发育,但无一常年地表径流,仅7〜9月雨季 暴雨过后才有短时间洪水倾注而下,地表洪流主要经南面苏背沟注入 黄河黄河距本区约8km,水位标高1065m,区内最低标高比黄河水 位高出100余米,对煤矿开采无直接响2、 水文矿田内无常年性地表径流,夏季节出现地表径流,雨季流量增大, 偶有山洪爆发3、 气候当地气候属典型的沙漠干旱大陆性气候,春季干燥,夏季炎热, 冬季寒冷,全年多风,根据历年气象资料,最高气温38.6°C,最低 -32.6°C,年平均气温23.7〜7.8C,年降水量87.8〜357.6mm,平均 173mm,年蒸发量3132.1〜3919.3mm,平均3485.1mm常年缺水, 仅在7、8、9月份为雨季,降雨量占全年的60%,并常以暴雨突发, 形成间歇性洪水春、秋、冬季多风沙,一般为西北风,平均风速 3.1m/s,最大风速28m/s,无霜期在156〜165天之间,最大冻土深度 1.24m二、 采场、排土场防排水系统由于本矿煤层倾角较大,不适于同区跟踪内排,外排量又大,设 计在露天矿东西两侧均设置了外排土场,起到了外围拦洪作用,仅采 区东南侧由于距外排土场较远,需要设置临时防洪堤。
露天矿的其它地面防水主要是工业场地要做好地面防洪工作,见总平面布置一章临时防洪堤建设规格:底宽:1.5m,顶宽3m,高3m,帮坡1:1.5,共600m使用采掘剥离物即可工程量:4050m3三、工业场地防洪排涝工业场地位于外排土场南部,场地标高为1200m较周围1195 地势要高,故不考虑洪水威胁。