修改后露天坑底防渗漏治理设计及施工

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1、石人沟铁矿露天坑底防渗治理工程设计与施工王晓涛张彦芬王一胡文剑（河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿）（河北钢铁集团矿山设计有限公司）摘要：石人沟铁矿露天转井下开采后，部分非法采空区与露天坑底形成了透点，露天坑、露天边坡雨季汇水进入非法采空区后通过断层、节理和裂隙渗流至井下，既影响井下施工安全，又增加井下排水费用，同时露天坑内工业场地在汛期极易被淹，通过对露天坑底进行防渗治理，以确保矿山安全生产。关键词：露天坑底；采空区；防渗治理1概况石人沟铁矿隶属于河北钢铁集团矿业有限公司，1975年建成投产，前期采用

2、露天开采，设计规模150万t/a，露天开采境界南、北长2.8km，由南向北分为3个采区，28～18线为南区，18～8线为中区，8线以北为北区。现露天开采已全部转为地下开采，生产能力110万t/a，露天开采形成的坑底位于中区12～18线之间，南北长516m、东西宽35m～50m，坑底标高2～-2m，坑底面积大约20600㎡，坑底被碎石和碎屑堆填，14～16线之间距露天坑底1.8～4m左右存在非法采空区。矿区所处区域地质构造位置为燕山沉降带马兰峪背斜轴部。矿床成因为铁硅质沉积建造受变质铁矿床，通称“鞍山式”

3、铁矿。本区地层基岩为前震旦纪片麻岩系，属于马兰峪第一段，主要有黑云母角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩，磁铁石英岩为本区的矿体，此外尚有后期侵入的各种岩脉，对矿体稍有破坏。露天坑0m标高处的矿层顶板主要为黑云母角闪斜长片麻岩、角闪斜长片片麻岩，岩石中等风化，节理裂隙较发育。矿区褶皱构造简单，为单斜构造。断裂构造比较复杂，在12～18线之间无大规模断裂破碎带。矿区无大含水层，矿床顶底板片麻岩含水微弱。2治理背景石人沟铁矿露天坑总汇水面积为96.5万㎡，该区域既要接受大气降水，又要汇集采场边坡及地下

4、涌水，经计算（按10年一遇暴雨频率），雨季昼夜最大汇水量为8.52万m³，非雨季节平均汇水量为0.7万m³/d。由于14～16线之间非法采空区距离露天坑底1.8～4m左右，露天坑底的积水及西侧山上流下的水（外部小型尾矿库的水）通过岩石的裂隙流入非法采矿采空区，局部水流会通过采空区继续沿裂隙往下渗流。若该部分水量不采取措施予以疏干，将通过断层、节理和裂隙逐步渗透到井下，既影响井下施工安全，又加剧井下排水费用，同时露天坑内工业场地在汛期极易被淹，影响矿山正常生产安全。3非法采空区现状露天采坑中区坑底12～1

5、8线之间，受地方非法采矿影响，大致形成了四个空区：（1）12～13线之间非法采空区分南、北两部分，南采空区长40m、宽15m、高8m，采空区容积约4800m3；北采空区由两个小采空区组成，分别长约50m、宽6m～8.4m、高平均8m，两个小采空区总容积为6000m3左右。本部分非法采空区总容积约10800m3。（2）13～14线之间非法采矿采空区，未有现场详细勘察测量资料。根据相关资料可粗略的得到下列数据：长88m、北端宽12m、南端宽9m、高度大约4m、容积大约为3700m3。（3）14～16线之间非

6、法采空区，上、下采空区数据：上部采空区长80m、宽15m、高10m，容积12000m3；下部采空区长30m、宽15m、高18m、容积8100m3；采空区总容积约20100m3。（4）17～18线之间非法采空区，仅有其北部一部分在露天坑底下部，长约92m、宽约13m、洞高11m～21m。4防渗治理方案通过现场了解得知平时露天坑中水的主要来源为西侧山上流下的水（外部小型尾矿库的水）。由于露天坑汇集暴雨水量大，短历时洪峰量大，会对地下开采构成威胁和危害[1]。随着时间推移，非法采矿的采空区顶板有可能出现大面坍

7、塌，若坍塌发生在雨季且在降雨强度较大之时，集水面积较大，有可能引起地面水淹没地下矿井的严重事故。原采取了“同时设置露天采场排水疏干泵站与井下排水泵站”的联合排水方案，在露天采坑、井下根据开采标高、汇水区域及汇水量，设置固定泵站2座，浮船泵站1座，实现接力排水，共安装200D43×3排水泵13台。井下南、北区-60m水平，根据地下涌水量各设排水泵站1座，每座泵站各安装200D43×5多级排水泵5台。实践证明，采取上述联合疏、排水方案，较好地满足了“过渡期”露天生产及井下施工的需要，达到了预期效果。为了安全

8、度汛，现需要在坑底砌筑集水池及混凝土面层，并充分利用原有的露天采场排水疏干泵站和井下排水泵站。在露天采场16线处设置两台5.5型潜水泵，把集水池中的积水抽入南部集水池中，实现接力排水。为了安全度过汛期，潜水泵必须定期进行检修并时刻投入使用。4.1治理范围及方案图14～16线之间，本区域非法采空区已与露天坑底板形成多处透点，具体位置见图1；坑底剖面图见图2。图1采空区透点平面分布图图2坑底南北走向剖面图4.2面层设计由于露天坑底存在碎石堆，地