廢棄巷改造水倉沉淀池的應(yīng)用實踐

江國建，徐建利，侯善輝，孫勝

(招金礦業(yè)股份有限公司大尹格莊金礦， 山東 招遠(yuǎn)市 265414)

0 引言

大尹格莊金礦位于山東省招遠(yuǎn)市齊山鎮(zhèn)，礦區(qū)位于招（平）—平（度）斷裂帶中段，大尹格莊斷裂將主礦體錯斷，南部為1 號礦體，北部為2 號礦體。礦區(qū)于2019 年1 月通過深部礦石開采項目一期驗收，開采深度至?676 m 水平，開采能力提升至3450 t/d。

大尹格莊金礦采用上向水平分層充填采礦法，水砂充填和分級尾砂膠結(jié)充填為主要充填方式。中央水倉位于2 號礦體下盤?496 中段，1 號礦體各分段未單獨設(shè)置沉淀池，排泄的充填水流入下中段，經(jīng)水溝流入位于2 號礦體的中央水倉，充填水中含有的尾砂、膠結(jié)料在大巷水溝中沉淀，阻塞水溝影響運輸生產(chǎn)；該礦供排水線路長、高差大，隨著生產(chǎn)中段向深部轉(zhuǎn)移，水壓過大導(dǎo)致閘閥損壞、爆管時有發(fā)生，影響井下正常生產(chǎn)。本文介紹封堵1 號礦體?496 一分段廢棄巷，改造平流式水倉沉淀池綜合應(yīng)用實踐經(jīng)驗。

1 礦區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 排水

礦區(qū)主豎井布置在2 號礦體，中央水倉位于2號礦體?496 中段，擁有內(nèi)、外水倉和兩條沉淀巷，倉容積約為4000 m3，水泵房設(shè)185 kW的高壓水泵，將井下所有回水通過Φ273 mm×12 mm 無縫鋼管排至地表，中央水倉能滿足井下排水設(shè)置要求。

1 號礦體中部距中央水倉約2500 m，?496 以下中段作業(yè)面裂隙水及充填泄水經(jīng)?616 中段臨時水倉（水倉有效容積1200 m3）抽至?496 一分段緩沖，自流至?496 運輸巷水溝排至中央水倉。?496 以上中段作業(yè)面裂隙水和充填泄水直接經(jīng)水溝流至?496 運輸巷，最終排至中央水倉，主要地點涌水量見表1。

表1 大尹格莊金礦1 號礦體主要地點涌水量

礦山井下裂隙水和充填水含有大量的雜質(zhì)，1號礦體排水由于距離中央水倉線路長，?496 運輸巷作為主要排水線路，水溝沉淀的尾砂、膠結(jié)料、淤泥等雜物影響生產(chǎn)運輸。

1.2 供水

礦山現(xiàn)有地表水池位于主井附近，供全礦井下生產(chǎn)用水。其中2 號礦體在?380 二分段設(shè)置臨時水倉，地表水池經(jīng)供水Φ168 mm 管路接入臨時水倉，然后經(jīng)過Φ133 mm 管路為2 號礦體?556 以下生產(chǎn)中段生產(chǎn)供水。

1 號礦體和2 號礦體?556 以上中段生產(chǎn)用水由地表水池直供，供水管路為Φ133 mm×6 mm 型無縫鋼管。現(xiàn)2 號礦體?556 以上生產(chǎn)作業(yè)已基本結(jié)束，因此該供水管路主要為1 號礦體服務(wù)。1 號礦體生產(chǎn)作業(yè)供水存在管線長、壓力（高差）大等問題。

2 水倉沉淀池方案

2.1 供、排水情況分析

根據(jù)對排水情況的綜合調(diào)查，主要影響排水問題的原因在于各中段充填水排泄含泥砂量較多。1號礦體?496 及以上中段無水倉沉淀池，1 號礦體?616 中段臨時水倉容積僅1200 m3，一倉兩用淤泥沉淀池占比近50%，水倉清理期間不能正常排水。

供水方面1 號礦體?496 以上缺少臨時水倉，水源來自地表高位水池。現(xiàn)?616 作業(yè)面供水線路長達(dá)4500 m，供水管靜壓力達(dá)到7 MPa（地面標(biāo)高+138 m，?616 中段作業(yè)水平?610 m），供水閘閥和管路承壓大，漏水或破損現(xiàn)象嚴(yán)重。

2.2 供、排方案的選擇

為解決1 號礦體供、排水問題，在1 號礦體施工水倉和沉淀池，充填水和裂隙水中的尾砂、膠結(jié)料和淤泥沉淀后排至?496 運輸巷水溝，水質(zhì)改善后減少對運輸巷的影響。

方案一：?616 中段新施工一條下沉式水倉沉淀池。與原有水倉沉淀池貫通，將?616 水倉改造為內(nèi)、外兩條水倉。內(nèi)、外水倉可獨立清理，1 號礦體正常排水不受影響，如圖1 所示。

圖1 水倉沉淀池方案對比

可增加800 m3的有效倉容，解決水倉容積小，排水、清淤困難的問題，消除安全隱患并可利用用電平、谷期電費低廉時段進(jìn)行控制排水。

方案二：封堵?496 一分段廢棄巷改造平層式水倉沉淀池。施工一條泄水井與?496 斜坡道貫通，將?496 水平以上充填水和裂隙水引入水倉；將?616中段水倉排水管路引至?496 一分段水倉沉淀巷，二次沉淀后通過水倉頂部溢流排水管，經(jīng)?496 運輸巷排至中央水倉。

具有不需要安裝排水設(shè)備和工程量少等優(yōu)點，1 號礦體?496 以上充填水和裂隙水直接流入一分段水倉沉淀池，沉淀后的清水直接供?556 水平及以下中段生產(chǎn)作業(yè)，多余部分經(jīng)頂部溢流排水管自流至中央水倉。增加水倉容積1100 m3，可解決1 號礦體排水清淤問題，徹底解決?556 以下中段生產(chǎn)作業(yè)供水問題。

方案一，存在施工工程量大、難度大，施工安裝期間影響1 號礦體排水，回水沉淀不徹底、難清理，且不能解決1號礦體?556 相關(guān)中段的供水問題。

方案二，施工簡單、工程量小，自流排水、沉淀徹底有效、清理簡單便捷，且解決了?556 以下中段生產(chǎn)作業(yè)供水問題。

綜合分析可知，方案二改造的平層式水倉沉淀池簡單高效，更符合“技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全上可靠”的技術(shù)要求，且能解決1 號礦體深部供水問題，因此將方案二作為1 號礦體供、排水的實施方案。

2.3 封堵廢棄巷道改造水倉沉淀池施工方案

清理?496 一分段廢棄巷，巷道噴砼支護(hù)并做防水處理。施工水倉聯(lián)絡(luò)巷穿過?496 斜坡道底板后，反向施工泄水井（1 m×1 m）與斜坡道水溝側(cè)貫通。巷道內(nèi)間隔設(shè)置3 道分級過濾擋墻，擋墻巷道兩邊的巖石上各施工3 個Φ24 mm 的孔，孔深50 cm，插入Φ18 mm 的螺紋鋼錨桿，磚混墻砌筑在錨桿上，高度1.8 m，厚度24 cm，磚混墻不抹縫留出空隙用濾水無紡布蒙面固定。

水倉沉淀池外口砌墻要求澆筑0.5 m 的混凝土墻，混凝土墻高度2.2 m 上方留出空隙。墻體與巷道接縫處要求密實不漏水，墻體上預(yù)埋溢水管、供水管、放水排污管，并加裝閘閥，最外側(cè)沉淀池中間砌磚混墻蒙無紡布，左側(cè)隔離改造為清水倉，混凝土墻頂部安裝溢水管，底部安裝供水管，如圖2所示。

圖2 水倉擋墻施工工藝

利用廢棄巷道封堵形成水倉沉淀池，水倉溢流的清水在重力的作用下（高差10 m），經(jīng)過架設(shè)Φ273 mm 排水管自流至?496 運輸巷，大巷架設(shè)排水管自流至中央水倉，?496 運輸巷不再積水，減少了清淤工作，深部生產(chǎn)用水得到了解決；清理沉淀池時泥漿采用渣漿泵直接輸送至下中段待充填采場，淤積的尾砂、膠結(jié)料鏟運機清運，清理方便，不影響生產(chǎn)。同時，水倉設(shè)置在?496 一分段廢棄巷分流了?616 中段水倉的集中排水壓力，大大降低了下中段淹井的風(fēng)險，如圖3 所示。

圖3 供排水線路

3 改造方案實施效果

3.1 沉淀物清理便捷、高效、徹底

因采用平層式沉淀池，充填水泥沙進(jìn)行集中沉淀，經(jīng)過分級沉淀過濾后，泥沙中水分析出徹底，尾砂、充填料、淤泥等雜物沉淀徹底，表面的泥漿可用渣漿泵直排至下中段毛石充填采場，底部厚積尾砂處可以直接由鏟車清運，清理效率大幅提高，清理更徹底、便捷。

3.2 設(shè)備配件成本降低

水倉沉淀池建成使用后，充填水在沉淀池中過濾成清水，溢流至中央水倉。1 號礦體?616 水倉排水壓力降低，水質(zhì)得到大幅改善和提高，水泵設(shè)備磨損降低、維修頻次減少，配件成本大幅降低；清水用于?556 相關(guān)中段生產(chǎn)作業(yè)，供水管路靜壓大的問題得到了根本解決，供水管路、閘閥、用水設(shè)備、設(shè)施使用壽命增加，節(jié)省了人力和物力成本。

3.3 節(jié)省電費

水倉沉淀池形成后，1 號礦體?496 以上中段作業(yè)充填水及裂隙水不再流入?616 中段水倉集中排放。?616 水泵房由原先2 臺泵14 h/d 減少為1 臺泵12 h/d，水泵排水按照該礦平均電費0.616 元/kW 計算，每年可節(jié)約電費約40 萬元；實現(xiàn)?616 水平臨時水倉現(xiàn)有條件下，高峰時段不排水。

4 結(jié)論

大尹格莊金礦為解決1 號礦體供排水問題，充填和裂隙水在?496 一分段沉淀后進(jìn)行自流排水，每年排水電費可節(jié)省約40 萬元。廢棄巷改造為平層式沉淀池，通過設(shè)置分級過濾擋墻進(jìn)行濾水控制，水倉溢流清水重力自流至中央水倉。

廢棄巷道封堵后形成的水倉沉淀巷，減少了一條新增水倉的施工費用、節(jié)約施工時間，并且在供電、排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題時作為緩沖，可為礦山提供充足的搶修時間，降低安全風(fēng)險，具有推廣利用價值。