露天采場排水系統(tǒng)如何設計

　　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，根據采場現狀及水文地質條件，結合防排水設計規(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。

　　關鍵詞露天礦山;排水;洪峰流量

　　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。露天礦山依據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，針對采場易積水地段，設計排水路徑、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，多為強風化玄武巖，網狀風化裂隙發(fā)育，巖體破碎，整個庫區(qū)地形為一近V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)內地層分布有第四系殘坡積層含碎石粉質黏土及上二疊系峨眉山玄武巖。總體地形地貌復雜。礦區(qū)地處北回歸線以南，屬亞熱帶高原季風氣候，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2571.7mm/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1.7℃，年平均氣溫為17.7℃;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;平均風速為2.1m/s[2]。

　　2排水系統(tǒng)設計

　　2.1設計標準與參數

　　根據本工程性質、規(guī)模、特點，防洪設計采用50年一遇標準，參考與對比20年一遇標準。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]。設計參數:20年一遇的暴雨倍比系數kp20=1.67，則暴雨強度i20=63.6mm/h;50年一遇的暴雨倍比系數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。Ⅰ區(qū)排水系統(tǒng):Ⅰ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。Ⅱ區(qū)排水系統(tǒng):Ⅱ區(qū)為重點排水區(qū)域，沿每個臺階里側修建排水溝，在每條排水溝中間位置設置沉砂池，經常清理，防止堵塞，并在每個臺階斜面上設置排水溝，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Ⅱ區(qū)類似。Ⅲ、Ⅴ區(qū)排水系統(tǒng):礦山現有工程已經形成完善的排水系統(tǒng)。其他輔助排洪溝可根據實際生產運作情況作適當調整，引入主排洪溝，場內排水主要采用機械開挖自然溝，東西分流，跨路埋設涵管，避免工程設備碾壓，影響水質。

　　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]，(1)式中，Qb為最大清水洪峰流量，m3/s;K為徑流系數，依據馬鞍山礦山研究院提供的曼家寨采場東幫地表及地下聯合排水方案，都龍錫礦區(qū)徑流系數取0.90;i為平均降雨強度，mm/h;F為有關范圍匯水面積，km2。由此得出20年一遇和50年一遇的清水洪峰流量，結果見表1.

　　2.4溝渠水力計算

　　我國現在溝渠水力計算公式很多，但因影響因素不少，計算結果都不一樣，差異較大，至今還處在發(fā)展、完善階段。根據計算結果及設計斷面情況，水溝采用C20混凝土直接澆灌，統(tǒng)一壁厚200mm，也可以根據現場情況，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。依據排水溝水流量，設計600mm×600mm沉砂池以預防排水溝堵塞，沉砂池施工采用C25混凝土直接澆灌，統(tǒng)一壁厚50mm。根據表2排水溝斷面計算結果，1040排水巷道和910暗涵現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計的排水要求。排水溝、沉砂池施工斷面見圖2、圖3。

　　3安全技術措施

　　(1)為加快施工進度，施工期間應形成臨時排水通道，不影響施工。(2)為延長新施工好溝道的服務期限，溝道建設好后應等混凝土保養(yǎng)期過后方可將地表水引入新建溝道內。(3)加強安全監(jiān)督管理，施工區(qū)域懸掛明顯安全警示標志，并設置施工范圍警界線[5]。(4)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安全監(jiān)督管理。(5)該工程工作面廣、工期短，在施工期間應同時多處施工，設置專職人員現場管理，從而保證工程質量和工程進度。(6)工程必須在當年雨季來臨前完成。4結語防洪排水一直是露天礦山開采面臨的主要問題，關系著露天采場人員設備的安全及企業(yè)經濟效益。通過對某礦山的排水系統(tǒng)設計，制定相關措施，使其能在雨季安全生產，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，相關設計經驗可為類似條件礦山提供參考。

　　參考文獻

　　[1]黃文俊，吳學鵬，王家服.小流域設計洪峰流量計算參數的綜合研究[J].鐵道學報，1988(3):36-46.

　　[2]葉柄生.新時期我省水資源監(jiān)管與保護的探索[J].水利科技，2004(4):1-3.

　　[3]彭曉春，李青.河涌設計洪峰流量的計算與選用方法[J].廣東水利水電，2003(1):8-12.

　　閱讀期刊：給水排水

　　《給水排水》(Water & Wastewater Engineering)(月刊)曾用刊名：(建筑技術通訊)創(chuàng)刊于1964年，是中國建筑科學類中文核心期刊，中國科技論文統(tǒng)計源期刊。設有城市給排水，工業(yè)給排水，建筑給排水，施工、材料與設備，策略研討，科技信息綜述，標準規(guī)范交流園地，計算機技術，研究生論文摘要，信息市場等欄目。