CN110409360B - 一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，首期水库建设步骤如下：S1：排土场施工；S2：基底施工；S3：抽水设备布置；S4：桥体施工；S5：隔水墙补充建设；S6：原位建桥；S7：储水层排弃；S8：封顶；S9：排水设备布置；S10：封库；后期水库建设是指在上述首期水库建设完成后，以封库隔水墙作为下一阶段的排土场隔水墙，沿着露天矿的推进方向逐步建设多期水库，形成连续水库群；水资源存储是指通过排水管路将水资源注入坑底水库。本发明的有益效果为：将露天矿采场中间搭桥与坑底水库建设相结合，充分利用露天矿坑底空间资源，坑底水库建设成本低。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，属于矿业开采及矿区环境治理领域。
背景技术
露天开采是一个移走矿体上的覆盖物，从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程，内排露天矿是指在露天矿开采过程中，将剥离的物料直接排弃至采空区形成内排土场，内排土场与露天矿的采煤台阶同步推进的一种作业方法。对于近水平赋存的露天矿，为缩短剥离物的内排运输距离，常常通过构建的连通采场与内排土场的中间桥进行运输。中间桥为动态桥，其构成物料在桥使用初期为露天矿的剥离物料，后期为未开采的煤炭，从桥开始使用为起点，一直到桥体物料变为煤炭的位置为止，其间桥的长度为中间桥的移设步距，移设步距一般小于桥面水平的露天矿的采场宽度，约200-300m。为保证运输通路的畅通，露天矿一般设置两条动态中间桥交替使用，即：一条桥运输时，拆除另一条中间桥，回收桥体压煤，同时构建新桥，为下一次接续做准备。一般情况下，两中间桥相距100-300m，两桥体之间的空间巨大，综合利用前景广阔。
我国北方地区气候干旱，年蒸发量远大于降水量，露天矿区的复垦需求使得水资源用量急剧增加，因此对于涌水量大的露天矿，建设储水***进行水资源的跨季节调配具有重要意义。但传统的地表露天式的储水装置存在水资源蒸发损失大、资源浪费严重等问题，而建设封闭式储水装置又存在费用高、占用空间大等缺点，会极大的增加矿山储水和复垦成本。中间桥是下部剥离台阶内排的主要运输通道，高密度的车辆压实显著降低了桥体物料的渗透性，使中间桥成为良好隔水墙。因此，将中间桥移设形成的空间资源与水资源的存储进行有效融合，可以提高采场空间利用率，为水资源的存储提供有效方案。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，以解决北方露天矿区水资源存储需求大、难度高、中间桥空间浪费的问题，同时提高水资源存储能力，实现中间桥空间利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，分为首期水库建设、后期水库建设和水资源存储，其中，首期水库建设步骤如下：
S1：采场内的排土场施工，在露天矿内排土场最下层的工作线距离中间桥煤岩交界面 20-30m时，从排土场最下部台阶排弃黏土，排弃范围位于中间桥内侧0-200m，内侧为当前中间桥与未来布置的第二条中间桥之间，黏土排弃厚度20-30m，形成排土场隔水墙，排土场隔水墙形成后，在露天矿内排土场最下台阶位置停止推进；
S2：基底施工，是指在排土场施工完成并形成排土场隔水墙后，在露天矿坑底中间桥内侧0-200铺设一层黏土并压实，形成坑底隔水墙，坑底隔水墙表面形成千分之三的坡度，排土场隔水墙附近较低，沿露天矿推进方向逐渐增高，在坑底隔水墙表面靠近排土场隔水墙附近布置矩形的坑底集水池；
S3：抽水设备布置，是指在基底施工完成并形成坑底隔水墙后，在排土场隔水墙表面安装抽水管路，钢管沿排土场隔水墙从地表延续至坑底，坑底一头位于坑底集水池内，末端安装过滤头，地表一头与抽水泵连接；
S4：桥体施工，即在上述工艺完成后，开始建设新中间桥，新中间桥内侧10-20m采用黏土并经反复压实，形成中间桥隔水墙，新中间桥底部与坑底隔水墙连接，端部与排土场隔水墙连接，新中间桥贯通排土场与剥离台阶，直至可以通车，之后当前中间桥达到移设步距，从靠近排土场一侧开始拆除，将桥体内的剥离物清除，然后开始采掘桥体内的煤炭；
S5：隔水墙补充建设，是指在当前中间桥拆除工作进行过程中，在露天矿内的排土场最下部台阶处沿着推进方向铺设一层长度为20-30m，宽度为50-100m的黏土，保证一侧与排土场施工过程形成的排土场隔水墙连接，同时，在露天矿坑底处铺设的黏土高度为2-4m，形成长方体的中间桥，保证一侧与基底施工过程形成的坑底隔水墙连接；
S6：原位建桥，是指在已经拆除的当前中间桥的位置，新建中间桥，作为下一阶段的新中间桥，建设方法与上述新中间桥建设相同；
S7：储水层排弃，是指在上述施工后，中间桥内侧的露天矿矿坑内开始排弃物料作为储水层，排弃的物料为露天矿剥离的遇水不发生崩解，不变形的、内排后物料之间的孔隙较大的块状砂石，储水层排弃高度为露天矿排土场最下一个台阶的高度；
S8：封顶，是指在储水层排弃过程中，在储水层排弃达到设计高度的位置铺设土工布，形成顶板隔水墙，顶板隔水墙形成后，上部排土场正常进行排土；
S9：排水设备布置，是指随着露天矿内排土场的逐渐向前推进，接近中间桥煤岩交界面20-30m时，在内排土场最下台阶表面安装排水管路，钢管沿排土场隔水墙从地表延续至储水层，一头位于储水层表面，地表一头与水泵连接；
S10：封库是指，在上述工艺完成后，内排土场最下部台阶开始排弃黏土并压实，作为封库隔水墙将储水层封闭，至此，首期水库建设完成；
后期水库建设是指，在上述首期水库建设完成后，以封库隔水墙作为下一阶段的排土场隔水墙，重复以上步骤，沿着露天矿的推进方向，逐步建设多期水库，形成连续水库；
水资源存储是指，首期水库建设完成后，通过排水管路将水资源注入坑底水库，水资源存储在砂石的孔隙之间，每个隔离层两侧分别布置对称布置若干组水分传感器，实时监测所在位置土壤水分情况，需要用水时，通过抽水管路将水资源抽到地表，坑底隔水墙坡度保证水资源能够的汇集到集水池，保证存取效果。
优选的，其特征在于，首期水库建设中步骤2的铺设的黏土厚度为2-4m。
更进一步，其特征在于，首期水库建设中步骤2的坑底集水池上表面铺设钢筋网。
更进一步的，其特征在于，所有隔离层中的黏土均可采用钢筋混凝土代替。
优选的，其特征在于，首期水库建设中步骤3的抽水设备布置和步骤9的排水设备布置，管路选择为直径500mm高强度抗压钢管。
本发明的有益效果为：利用露天矿中间桥之间的空间进行水库建设并储水，实现了水资源的大量就地深部储存，减少了水分蒸发，水库建设原料大部分来自露天矿自身，无需外购，降低了水库建设成本。同时充分利用露天矿坑底空间资源，为露天矿的环境治理提供了水资源保证。整体建设工艺可与露天矿生产相互衔接，不增加露天矿自身的生产成本，将露天矿采场中间搭桥与坑底水库建设相结合，充分利用露天矿坑底空间资源。
附图说明
图1排土场施工及新中间桥建设示意图，
图2当前中间桥拆除及隔水墙补充建设示意图，
图3原位建桥示意图，
图4封库示意图，
图5水库建设过程侧视图，
图6首期水库建设示意图，
图7中间桥隔水墙侧视图；
图中：1.排土场；2.坑底；3采场；4.新中间桥；5.排土场隔水墙；6.当前中间桥；7.下一阶段的新中间桥；8.封库隔水墙；9.抽水管路；10.坑底集水池；11.坑底隔水墙；12.储水层；13.顶板隔水墙；14.排水管路；15.中间桥隔水墙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2、3所示，一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，分为首期水库建设、后期水库建设和水资源存储，其中，首期水库建设步骤如下：
S1：采场3内的排土场1施工，在露天矿内排土场1最下层的工作线距离中间桥煤岩交界面20-30m时，从排土场1最下部台阶排弃黏土，排弃范围位于中间桥内侧0-200m，内侧为当前中间桥6与未来布置的第二条中间桥之间，黏土排弃厚度20-30m，形成排土场隔水墙5，排土场隔水墙5形成后，在露天矿内排土场1最下台阶停止推进。
S2：基底施工，是指在排土场1施工完成并形成排土场1隔水墙后，在露天矿坑底2中间桥内侧0-200铺设一层黏土并压实，作为优选方案，铺设的黏土厚度为2-4m，可避免使用黏土过多造成浪费，也可保证隔水的效果，避免使用量不足无法阻挡水分。形成坑底隔水墙11，坑底隔水墙11表面形成千分之三的坡度，排土场隔水墙5附近较低，沿露天矿推进方向逐渐增高，在坑底隔水墙11表面靠近排土场隔水墙5附近布置矩形的坑底集水池10，作为优选方案，坑底集水池10上表面铺设钢筋网，可以起到过滤的作用，避免大块的物料掉落水资源中。
S3：抽水设备布置，是指在基底施工完成并形成坑底隔水墙11后，在排土场隔水墙5 表面安装抽水管路9，钢管沿排土场隔水墙5从地表延续至坑底2，坑底2一头位于坑底集水池10内，末端安装过滤头，地表一头与抽水泵连接。
S4：桥体施工，即在上述工艺完成后，开始建设新中间桥4，新中间桥4内侧10-20m采用黏土并经反复压实，形成中间桥隔水墙15，新中间桥4底部与坑底隔水墙11连接，端部与排土场隔水墙5连接，新中间桥4贯通排土场1与剥离台阶，直至可以通车，之后当前中间桥6达到移设步距，从靠近排土场1一侧开始拆除，将桥体内的剥离物清除，然后开始采掘桥体内的煤炭。
S5：隔水墙补充建设，是指在当前中间桥6拆除工作进行过程中，在露天矿内的排土场1最下部台阶处沿着推进方向铺设一层长度为20-30m，宽度为50-100m的黏土，保证一侧与排土场1施工过程形成的排土场1隔水墙连接。同时，在露天矿坑底2处铺设的黏土高度为2-4m，形成长方体的中间桥6，保证一侧与基底施工过程形成的坑底隔水墙11连接。
S6：原位建桥，是指在已经拆除的当前中间桥6的位置，新建中间桥，作为下一阶段的新中间桥7，建设方法与上述新中间桥4建设相同。
S7：储水层12排弃，是指在上述施工后，中间桥内侧的露天矿矿坑内开始排弃物料作为储水层12，排弃的物料为露天矿剥离的遇水不发生崩解，不变形的、内排后物料之间的孔隙较大的块状砂石，储水层12排弃高度为露天矿排土场1最下一个台阶的高度。
S8：封顶，是指在储水层12排弃过程中，在储水层12排弃达到设计高度的位置铺设土工布，形成顶板隔水墙13，顶板隔水墙13形成后，上部排土场1正常进行排土。
S9：排水设备布置，是指随着露天矿内排土场1的逐渐向前推进，接近中间桥煤岩交界面20-30m时，在排土场1最下台阶表面安装排水管路14，钢管沿排土场隔水墙5从地表延续至储水层12，一头位于储水层12表面，地表一头与水泵连接。作为优选的，首期水库建设中步骤3的抽水设备布置和步骤9的排水设备布置，管路选择为直径500mm高强度抗压钢管，选用此标准的钢管可以保证水的流量和流速适用，不会影响施工节拍，也可保证钢管在底层内的抗压强度。
S10：封库是指，在上述工艺完成后，排土场1最下台阶开始排弃黏土并压实，作为封库隔水墙8将储水层12封闭，至此，首期水库建设完成，如图4-7所示。
后期水库建设是指，在上述首期水库建设完成后，以封库隔水墙8作为下一阶段的排土场隔水墙5，重复以上步骤，沿着露天矿的推进方向，逐步建设多期水库，形成连续水库，为了达到隔水效果更佳的目的，所有隔离层中的黏土均可采用钢筋混凝土或其他人工隔水材料代替。
水资源存储是指，首期水库建设完成后，通过排水管路14将水资源注入坑底2水库，水资源存储在砂石的孔隙之间，每个隔离层两侧分别布置对称布置若干组水分传感器，实时监测所在位置土壤水分情况，需要用水时，通过抽水管路9将水资源抽到地表，坑底隔水墙11坡度保证水资源能够最大可能的汇集到集水池，保证存取效果，实际使用过程中，当埋藏在隔离层两侧的水分传感器数据差距逐渐缩小时，表明隔离层的隔水效果开始下降，隔水层功效缺失，此时，废弃该段的水库。
Claims (5)
1.一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，其特征在于，分为首期水库建设、后期水库建设和水资源存储，其中，首期水库建设步骤如下：
S1：采场(3)内的排土场(1)施工，在露天矿内排土场(1)最下层的工作线距离中间桥煤岩交界面20-30m时，从排土场(1)最下部台阶位置排弃黏土，排弃范围位于中间桥内侧0-200m，内侧为当前中间桥(6)与未来布置的第二条中间桥之间，黏土排弃厚度20-30m，形成排土场隔水墙(5)，排土场隔水墙(5)形成后，露天矿内排土场(1)在最下台阶位置停止推进；
S2：基底施工，是指在排土场(1)施工完成并形成排土场(1)隔水墙后，在露天矿坑底(2)中间桥内侧0-200m铺设一层黏土并压实，形成坑底隔水墙(11)，坑底隔水墙(11)表面形成千分之三的坡度，排土场隔水墙(5)附近较低，沿露天矿推进方向逐渐增高，在坑底隔水墙(11)表面靠近排土场隔水墙(5)附近布置矩形的坑底集水池(10)；
S3：抽水设备布置，是指在基底施工完成并形成坑底隔水墙(11)后，在排土场隔水墙(5)表面安装抽水管路(9)，钢管沿排土场隔水墙(5)从地表延续至坑底(2)，坑底(2)一头位于坑底集水池(10)内，末端安装过滤头，地表一头与抽水泵连接；
S4：桥体施工，即在上述工艺完成后，开始建设新中间桥(4)，新中间桥(4)内侧10-20m采用黏土并经反复压实，形成中间桥隔水墙(15)，新中间桥(4)底部与坑底隔水墙(11)连接，端部与排土场(1)隔水墙连接，新中间桥(4)贯通排土场(1)与剥离台阶，直至可以通车，之后当前中间桥(6)达到移设步距，从靠近排土场(1)一侧开始拆除，将桥体内的剥离物清除，然后开始采掘桥体内的煤炭；
S5：隔水墙补充建设，是指在当前中间桥(6)拆除工作进行过程中，在露天矿内的排土场(1)最下部台阶处沿着推进方向铺设一层长度为20-30m，宽度为50-100m的黏土，保证一侧与排土场(1)施工过程形成的排土场隔水墙(5)连接，同时，在露天矿坑底(2)处铺设的黏土高度为2-4m，形成长方体的中间桥(6)，保证一侧与基底施工过程形成的坑底隔水墙(11)连接；
S6：原位建桥，是指在已经拆除的当前中间桥(6)的位置，新建中间桥，作为下一阶段的新中间桥(7)，建设方法与上述新中间桥(4)建设相同；
S7：储水层(12)排弃，是指在上述施工后，中间桥内侧的露天矿矿坑内开始排弃物料作为储水层(12)，排弃的物料为露天矿剥离的遇水不发生崩解，不变形的、内排后物料之间的孔隙较大的块状砂石，储水层(12)排弃高度为露天矿排土场(1)最下一个台阶的高度；
S8：封顶，是指在储水层(12)排弃过程中，在储水层(12)排弃达到设计高度的位置铺设土工布，形成顶板隔水墙(13)，顶板隔水墙(13)形成后，上部排土场(1)正常进行排土；
S9：排水设备布置，是指随着露天矿内排土场(1)的逐渐向前推进，接近中间桥煤岩交界面20-30m时，在内排土场(1)最下台阶表面安装排水管路(14)，钢管沿排土场隔水墙(5)从地表延续至储水层(12)，一头位于储水层(12)表面，地表一头与水泵连接；
S10：封库是指，在上述工艺完成后，排土场(1)最下部台阶开始排弃黏土并压实，作为封库隔水墙(8)将储水层(12)封闭，至此，首期水库建设完成；
后期水库建设是指，在上述首期水库建设完成后，以封库隔水墙(8)作为下一阶段的排土场隔水墙(5)，重复以上步骤，沿着露天矿的推进方向，逐步建设多期水库，形成连续水库；
水资源存储是指，首期水库建设完成后，通过排水管路(14)将水资源注入坑底(2)水库，水资源存储在砂石的孔隙之间，每个隔离层两侧分别布置对称布置若干组水分传感器，实时监测所在位置土壤水分情况，需要用水时，通过抽水管路(9)将水资源抽到地表，坑底隔水墙(11)坡度保证水资源能够汇集到集水池，保证存取效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，其特征在于，首期水库建设中步骤2的铺设的黏土厚度为2-4m。
3.根据权利要求1所述的一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，其特征在于，首期水库建设中步骤2的坑底集水池(10)上表面铺设钢筋网。
4.根据权利要求1所述的一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，其特征在于，所有隔离层中的黏土均可采用钢筋混凝土或其他人工隔水材料代替。
5.根据权利要求1所述的一种基于内排露天矿中间桥的坑底水库分期建设方法，其特征在于，首期水库建设中步骤3的抽水设备布置和步骤9的排水设备布置，管路选择为直径500mm高强度抗压钢管。
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