某露天采場排水系統(tǒng)設(shè)計

某露天采場排冰系統(tǒng)設(shè)計虞云林;侯克鵬;程涌【摘要】以某露天礦山實際排水工程為例，本著安全環(huán)保、合理規(guī)劃、減少水中固體懸浮物的原則，根據(jù)采場現(xiàn)狀及水文地質(zhì)條件，結(jié)合防排水設(shè)計規(guī)程,將采場進行片區(qū)劃分，使得雨水分流，各片區(qū)水流分別匯集至東西幫主防洪溝，排至場外以解決露天采場受雨季影響排水困難的問題，為類似礦山提供借鑒.【期刊名稱】《現(xiàn)代礦業(yè)》【年(卷)，期】2017(000)012【總頁數(shù)】3頁(P76-77,96)【關(guān)鍵詞】露天礦山;排水;洪峰流量【作者】虞云林;侯克鵬;程涌【作者單位】云南亞融礦業(yè)科技有限公司;昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院;云南亞融礦業(yè)科技有限公司【正文語種】中文防水排洪是露天礦開采的重要環(huán)節(jié)，直接影響露天礦的安全生產(chǎn)。露天礦山依據(jù)實際情況圈定采場開采范圍與位移區(qū)域后，部分臺階可能處于破碎地段，雨季到來時，會導(dǎo)致雨水沿斷裂面下滲，造成下部采場積水，且會破壞露天邊坡的整體穩(wěn)定性。為保證露天礦山安全生產(chǎn)，針對采場易積水地段，設(shè)計排水路徑、溝渠斷面尺寸，并進行匯水量計算，使雨季降雨匯水通過永久排水溝排出采場，解決露天采場防排水問題［1］。1工程概況某露天礦屬于構(gòu)造侵蝕、剝蝕低中山河谷斜坡地貌。排土場庫岸邊坡大部基巖出露，多為強風(fēng)化玄武巖，網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎，整個庫區(qū)地形為一近▽字形的溝谷，溝向55°，總體上西南高，北東低，地表水由西南向北東流。左岸坡體上，草本植物較發(fā)育，基巖出露地段較多，坡度為30。~55。，坡向為130。~160。，植被覆蓋達30%~40%；右岸坡自然坡度為30。~45。，坡向為330。~350。，局部基巖出露，植被覆蓋為35%~45%，多為灌木林；場區(qū)內(nèi)地層分布有第四系殘坡積層含碎石粉質(zhì)黏土及上二疊系峨眉山玄武巖?？傮w地形地貌復(fù)雜。礦區(qū)地處北回歸線以南，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，降雨多集中在6-10月，雨季降水量約占全年降水量的81.9%，最多降水量為3075.2mm/a，最少降水量為2mm/a，平均降水量為2904.8mm/a,20年一遇平均暴雨強度為63.6mm/h;50年一遇暴雨強度為72.2mm/h;隨著高程差異及地形的影響，立體氣候比較明顯。氣溫最低為1月，最高為8月，最高氣溫為32.2^，最低氣溫為°C,年平均氣溫為17.7°C;最大蒸發(fā)量為2364.6mm，最小蒸發(fā)量為2104.0mm，年平均蒸發(fā)量為2219.3mm;年平均相對濕度為83.7%;全年日照為1789.4h;無霜期長達336d;平均風(fēng)速為2.1m/s［2］。2排水系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計標準與參數(shù)根據(jù)本工程性質(zhì)、規(guī)模、特點，防洪設(shè)計采用50年一遇標準，參考與對比20年—遇標準。查詢《云南省暴雨徑流查算圖表》得礦區(qū)20年一遇和50年一遇平均暴雨強度i=38.1mm/h(Cv=0.35)［2］。設(shè)計參數(shù)：20年一遇的暴雨倍比系數(shù)kp20=1.67，則暴雨強度i20=63.6mm/h;50年一遇的暴雨倍比系數(shù)kp50=1.92,則暴雨強度i50=72.2mm/h。2.2排水線路布置該露天采場東幫排水系統(tǒng)主要由東幫各臺階排水溝和排水暗涵組成，全礦區(qū)分為5個匯水區(qū)域，見圖1。圖1總平面布置I區(qū)排水系統(tǒng)：1區(qū)主要匯集北幫和東幫部分的降水，該區(qū)域的水沿北幫下流至1040m臺階后引入西幫，進入西幫排洪隧道。H區(qū)排水系統(tǒng)：H區(qū)為重點排水區(qū)域，沿每個臺階里側(cè)修建排水溝，在每條排水溝中間位置設(shè)置沉砂池，經(jīng)常清理，防止堵塞，并在每個臺階斜面上設(shè)置排水溝，分流部分水至下臺階，逐級匯集到1#、2#泄水槽后，經(jīng)過1040引水隧道進入排土場區(qū)域的水溝。IV區(qū)排水系統(tǒng)：IV區(qū)主要解決東幫1040-940m臺階排水，工程布置和H區(qū)類似。B、V區(qū)排水系統(tǒng)：礦山現(xiàn)有工程已經(jīng)形成完善的排水系統(tǒng)。其他輔助排洪溝可根據(jù)實際生產(chǎn)運作情況作適當(dāng)調(diào)整，引入主排洪溝，場內(nèi)排水主要采用機械開挖自然溝，東西分流，跨路埋設(shè)涵管，避免工程設(shè)備碾壓，影響水質(zhì)。2.3洪峰流量計算洪峰流量計算選用《云南省水文手冊》最大清水洪峰流量計算公式［3］，即Qb=0.278KiF,(1)式中,Qb為最大清水洪峰流量,m3/s;K為徑流系數(shù),依據(jù)馬鞍山礦山研究院提供的曼家寨采場東幫地表及地下聯(lián)合排水方案，都龍錫礦區(qū)徑流系數(shù)取0.90;i為平均降雨強度，mm/h;F為有關(guān)范圍匯水面積，km2。由此得出20年一遇和50年一遇的清水洪峰流量，結(jié)果見表1。表1清水洪峰流量計算結(jié)果區(qū)域匯水面積/km2最大洪峰流＞/(m3/s)20年一遇50年一遇10.264.124.70H0.253.964.5100.335.235.96IV0.294.605.24V1.1017.4219.872.4溝渠水力計算我國現(xiàn)在溝渠水力計算公式很多，但因影響因素不少，計算結(jié)果都不一樣，差異較大，至今還處在發(fā)展、完善階段。本次設(shè)計選用《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GBJ14-87)(1997年版)公式[4]:流速計算公式為V=R2/3i1/2,(2)式中,V為流速,m/s;n為粗糙系數(shù)，抹面溝取0.017;R為水力半徑,m,R=A/p,A為水流有效面積,m2,p為計算濕周,m;i為水力坡降。溝斷面計算公式為A=Q/Vy,(3)式中，A為水力有效面積,m2;Q為設(shè)計洪峰流量，m3/s；Vy為允許流速,m/s。計算結(jié)果見表2。表2排水溝相關(guān)參數(shù)計算結(jié)果區(qū)域工程名稱匯水面積/km250年一遇洪峰流量/(m3/s)溝底坡i流速/(m/s)水力有效面積/m2設(shè)計斷面/m原有斷面/ml區(qū)1040-1020m臺階主排水溝0.264.700.036.410.731.5X1.0H區(qū)1190m臺階水溝0.0240.440.032.800.160 .5x0.41170m臺階水溝0.0360.650.064.030 . 160 .5x0.41140m 臺階水溝0.0280.510.022 . 330 . 220 .5x0.51120m 臺階水溝0.0350.630.032 . 800 . 230 .5x0.51110m 臺階水溝0.020.450.053.700.120.5x0.3IV區(qū)1040m臺階水溝0.0410.740.022.330.320.7x0.51020m臺階水溝0.0340.630.022.330.270.6x0.51010m臺階水溝0.0350.630.053.700.170.5x0.41040排水巷道0.254.520.036.410.711.6x1.8910暗涵2.2340.280.038.754.602.5x2.0根據(jù)計算結(jié)果及設(shè)計斷面情況，水溝采用C20混凝土直接澆灌，統(tǒng)一壁厚200mm，也可以根據(jù)現(xiàn)場情況，采用毛溝加土工布作為臨時排水溝，保證足夠斷面并及時維護即可。依據(jù)排水溝水流量，設(shè)計600mmx600mm沉砂池以預(yù)防排水溝堵塞，沉砂池施工采用C25混凝土直接澆灌，統(tǒng)一壁厚50mm。根據(jù)表2排水溝斷面計算結(jié)果,1040排水巷道和910暗涵現(xiàn)有工程斷面尺寸均大于本次計算所需的斷面尺寸，故原有工程能滿足本次設(shè)計的排水要求。排水溝、沉砂池施工斷面見圖2、圖3。圖2排水溝斷面圖3沉砂池斷面3安全技術(shù)措施為加快施工進度，施工期間應(yīng)形成臨時排水通道，不影響施工。為延長新施工好溝道的服務(wù)期限，溝道建設(shè)好后應(yīng)等混凝土保養(yǎng)期過后方可將地表水引入新建溝道內(nèi)。⑶加強安全監(jiān)督管理，施工區(qū)域懸掛明顯安全警示標志，并設(shè)置施工范圍警界線[5]。⑷在斜坡段施工時，加強安全保護措施，在斜坡上部施工時，斜坡下部必須有專人負責(zé)安全監(jiān)督管理。⑸該工程工作面廣、工期短，在施工期間應(yīng)同時多處施工，設(shè)置專職人員現(xiàn)場管理，從而保證工程質(zhì)量和工程進度。(6)工程必須在當(dāng)年雨季來臨前完成。4結(jié)語防洪排水一直是露天礦山開采面臨的主要問題，關(guān)系著露天采場人員設(shè)備的安全及企業(yè)經(jīng)濟效益。通過對某礦山的排水系統(tǒng)設(shè)計，制定相關(guān)措施，使其能在雨季安全生產(chǎn)，即使是遇到50年一遇的特大暴雨，排水系統(tǒng)也能保證礦山采場正常安全生產(chǎn)，相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗可為類似條件礦山提供參考。參考文獻【相關(guān)文獻】［1］ 黃文俊,吳學(xué)鵬，王家服.小流域設(shè)計洪峰流量計算參數(shù)的綜合研究［J］.鐵道學(xué)報,1988(3):36-46.［2］ 葉柄生.新時期