鉛鋅地下礦山新型排水系統(tǒng)研究與探索

隨著社會迅速發(fā)展，綜合國力增強，經(jīng)濟實力增長的同時，大量的需要鉛鋅為原材料的企業(yè)大面積出現(xiàn)，為供應自身使用以及出口需求，近年來，鉛鋅礦產(chǎn)資源被大量的開發(fā)利用。為確保礦產(chǎn)資源開發(fā)利用整體的效率以及安全性，相關(guān)部門應該全方位了解礦產(chǎn)資源開發(fā)流程，進而使礦產(chǎn)資源開發(fā)效率最大化。而礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，相對較為重要的問題之一即本文討論的礦山排水系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)資料查詢，礦山開采過程中出現(xiàn)的大量涌水來自于多方面，例如：自然界降水、河床滲漏水、地層內(nèi)部含水涌出，以及工程本身在開采過程中需要的生產(chǎn)用水

。地下礦井受涌水影響較大，極可能因涌水過多而導致礦洞坍塌，淹沒礦井等情況，為保障整體的正常運行，完善的排水系統(tǒng)凸顯出重要作用性。

1 地下礦山排水的必要性

地下礦山大量的積水量出現(xiàn)由多重因素決定，其中包含了礦井作業(yè)本身用水，礦井附近是否存在有地下河，開采工作開展時間是否處于降水量較多的季節(jié)等一系列問題。綜合而言，地下礦山出現(xiàn)的涌水，與當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、天氣環(huán)境都有著巨大聯(lián)系。同時因為地下礦山所處位置較低（礦產(chǎn)資源開采工作一般在負水平面下進行），會導致大量的水流向低處，囤積在地下礦山作業(yè)區(qū)域，嚴重影響工程進度以及工作環(huán)境的安全性，由此可見地下礦山排水的必要性

。除此之外，地下礦山作業(yè)區(qū)域內(nèi)積水過多情況下，可能會導致土質(zhì)環(huán)境發(fā)生改變，嚴重可能導致地下礦井坍塌，造成重大工程安全事故。由此可見，地下礦山開展工程作業(yè)時，排水系統(tǒng)占據(jù)的重要地位。

生態(tài)綠色水運大走廊逐步構(gòu)建?！陡劭诎峨姴季址桨浮贰堕L江干線京杭運河西江航運干線液化天然氣加注碼頭布局方案（2017—2025年）》等綱領性文件先后發(fā)布，而部省聯(lián)合發(fā)布《推進珠江水運綠色發(fā)展行動方案》，提出完善珠江水運綠色發(fā)展規(guī)劃、加快生態(tài)航道建設、加快綠色港口建設、推進運輸船舶綠色發(fā)展、優(yōu)化水路運輸組織、提升綠色水運管理能力6個方面的重點工作。同時，珠航局向全水系提出了高舉綠色發(fā)展一面旗、倡導同心協(xié)力一家人、實現(xiàn)齊抓共管一盤棋的“三個一”號召，并與中國船級社簽署《共同推進珠江水運綠色生態(tài)發(fā)展合作協(xié)議》，推動“不搞大開發(fā)、共抓大保護”的要求在珠江落地生根。

（1）保證井下正常涌水排至地表。確保井下正常涌水排至地面，首要工作是確定排水設備的工作能力，保障排水設備在進行工作過程中，能夠?qū)⒂克咨铺幚?，避免出現(xiàn)涌水大量囤積在礦產(chǎn)資源開采作業(yè)場地。而根據(jù)我國相關(guān)規(guī)定要求，排水作業(yè)的重點主要分四方面：排水系統(tǒng)方面：滿足最大涌水情況下的排水設備、管道及供電系統(tǒng)。人才方面：礦產(chǎn)資源開采過程中，需在排水系統(tǒng)中配備相應的管理人員，且保障其專業(yè)性。地質(zhì)方面：在礦產(chǎn)資源開采初期，充分對周邊地質(zhì)環(huán)境、水質(zhì)環(huán)境進行全方面調(diào)查，避免出現(xiàn)地下河影響下大量涌水。監(jiān)查方面：根據(jù)我國相關(guān)法律規(guī)定，礦產(chǎn)資源開采過程中，對于水質(zhì)災害隱患的排查，需每季度進行一次，相對較為復雜的地質(zhì)環(huán)境，需每月進行一次。

（2）避免井下突發(fā)涌水。井下突發(fā)性涌水，是長年以來礦產(chǎn)資源開采方面極為重要的問題之一。其主要原因是一旦發(fā)生突發(fā)性涌水，極有可能導致礦井大面積坍塌，作業(yè)區(qū)域被涌水完全淹沒，導致作業(yè)人員面對安全問題。為貫徹國家政府號召的“安全第一，預防為主，綜合治理”方針政策，避免井下突發(fā)性涌水，根據(jù)資料顯示主要分為以下幾項措施：首先充分考慮礦產(chǎn)資源開發(fā)位置，避免出現(xiàn)大面積的地下水、地下河，在一定程度上避免因為滲透作用，導致作業(yè)環(huán)境積水。第二、完善排水系統(tǒng)，增強排水系統(tǒng)能力，在水泵工作的同時預留出備用水泵，避免出現(xiàn)水泵問題影響到整體排水能力。第三、實施開采工作時，先探后掘，避免出現(xiàn)直接挖掘?qū)е潞畬哟罅坑克３酥?，還要對涌水問題做出詳細的準備工作，避免出現(xiàn)一旦出現(xiàn)涌水問題無法及時處理情況。

（2）自動化。自動處理排水相關(guān)問題。基于智能化應用，自動處理地下礦山面臨的排水問題，可以在極大程度上減少人力物力的投入，提高綜合工作效率。通過自動化管理，可以實現(xiàn)為礦產(chǎn)資源采集工作人員提供最為適合的工作環(huán)境，并且保障工作環(huán)境的安全性。自動化處理排水系統(tǒng)可以確保礦業(yè)資源采集作業(yè)場地涌水量是否吻合安全性能，相較于傳統(tǒng)人力處理，自動化處理反應更快，處理能力更強，可以在極大程度上避免因為未能及時處理涌水問題而導致的整體性安全問題。綜合而言，自動化與智能化相結(jié)合，就推動排水系統(tǒng)發(fā)展而言，具有不可代替的重要地位。

（3）創(chuàng)建安全工作環(huán)境。為貫徹國家政府號召的“安全第一，預防為主，綜合治理”方針政策。在礦業(yè)開采過程中，創(chuàng)建相對安全的工作環(huán)境成為其工作的基礎之一。為實現(xiàn)安全工作環(huán)境的建立，首先要做到對人員安全意識的培養(yǎng)，避免出現(xiàn)因個人安全意識淡薄導致的自身安全性問題，甚至影響到全體工作人員的安全性。其次，完善監(jiān)督管理機制，對礦產(chǎn)資源開采工作進行全方位，多層次的監(jiān)督管理工作，避免出現(xiàn)監(jiān)管盲區(qū)，保障多方面安全性，進而確保工程整體安全性。同時還要加強工作人員專業(yè)性培養(yǎng)，能夠貫徹落實專業(yè)性知識，避免出現(xiàn)因為操作失誤，對工作認知不足而導致的安全工作環(huán)境受損。除此之外，及時篩查出存有問題的工作所需器材便進行更換，避免因硬件問題出現(xiàn)安全性問題。

2 鉛鋅地下礦山新型排水系統(tǒng)設計需求

老婆早已先入為主認為我太倔，此時又是在氣頭上，哪還肯理會我？早就堵氣地跑去小屋安寢了。老婆這一夜睡得安不安穩(wěn)我不知道，但這一宿可把我給折騰苦了。自從一進家門，我就總感覺想方便，一夜跑了七、八趟衛(wèi)生間，硬是沒排泄出絲毫。這也罷了，我還不?？?，每咳一回便吐一回痰，全是粘乎乎的白痰?？鹊眯厍簧邸２⑶疫€氣短，甚至連躺在床上休息都感到氣息不夠。

（2）缺乏保護機制?，F(xiàn)代工業(yè)將智能化加入到排水系統(tǒng)中，可以在一定程度上提升排水系統(tǒng)自身的自我保護意識。但是在礦產(chǎn)資源開發(fā)傳統(tǒng)排水技術(shù)中，并沒有完善的保護機制，并且因為其工藝制造上的特殊性、管道鋪設的特殊性，導致檢查難度大大增加，很難實現(xiàn)全方位監(jiān)管。在保護機制不完善的情況下，排水系統(tǒng)很容易出現(xiàn)硬件上的損傷，導致排水系統(tǒng)癱瘓，將保護機制貫徹落實到排水系統(tǒng)中，在實現(xiàn)排水系統(tǒng)完善方面具有重要作用。除此之外，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中存在有一定的不確定性因素，排出涌水中一些物質(zhì)會與排水系統(tǒng)中的器材材質(zhì)產(chǎn)生化學反應，加快排水系統(tǒng)器械的腐蝕，嚴重影響其自身的安全性。

從表1中我們可以看出，西安市各公共圖書館資源配置和服務能力差異很大，讀者活動開展多的圖書館年活動場次能達到一百余場，而活動少的圖書館年活動場次只有十幾場；區(qū)縣館中，館舍面積最大的館是最小的館130倍，館藏文獻量最多的館是最少館的63倍，年到館人次最多的館是最少館的360倍，文獻外借量最多的館是最少館的近10倍。資源的巨大差異使各圖書館的服務能力也有很大差別，圖書館事業(yè)發(fā)展不均衡，也使得各區(qū)域的市民所能享受到的公共文化服務有所差距，不利于整個城市的公共圖書館事業(yè)健康發(fā)展和全體市民文化素養(yǎng)的整體提升。

新型排水系統(tǒng)其設計原則主要來自于三方面，第一方面系統(tǒng)簡潔高效，某鉛鋅礦山構(gòu)建泵房時設計選配10臺550-612/16-1600/W-S礦用潛水電泵，單臺電泵額定流量550m3/h，額定揚程612m，配套電機功率1600kW，潛水電泵采用立式安裝，共設置5個泵井，潛水電泵運行時2泵1管，主管選用φ426×16無縫鋼管，排水主管沿排水鉆孔敷設，共5個排水鉆孔（運行特性曲線見下圖）。第二方面、符合安全發(fā)展的宗旨，避免因排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導致人員安全問題，排水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行可以在極大程度上為工作人員作業(yè)場所提供安全環(huán)境。第三方面，新型排水系統(tǒng)可以在極大程度上做到節(jié)能環(huán)保，在減少人力物力浪費的同時，實現(xiàn)一定意義上的節(jié)能環(huán)保，有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念。

（4）可靠化。排水系統(tǒng)穩(wěn)定性影響著礦業(yè)采集工作的整體運行，排水系統(tǒng)運行過程中的可靠性是最為重要的問題之一。能確保排水系統(tǒng)的可靠性，可以在極大程度上確保礦產(chǎn)資源采集工程作業(yè)的安全性，排水系統(tǒng)可靠性，主要表現(xiàn)為排水系統(tǒng)正常運行，可以實現(xiàn)其自身所具有的智能化，自動化以及環(huán)?；?，同時還可以保質(zhì)保量的完成自身工作。達到維系礦產(chǎn)資源采集作業(yè)地點的涌水量控制。

3 鉛鋅地下礦山傳統(tǒng)排水系統(tǒng)弊端

傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，采用傳統(tǒng)離心泵作為排水核心，其系統(tǒng)復雜，對水倉、泵房、真空系統(tǒng)要求較高，排水系統(tǒng)建設周期長，不具備有適應于井下涌水復雜環(huán)境的相應設施。同時排水量較為有限，傳統(tǒng)工業(yè)中所制造的排水管以及排水設備并不能適應較大容量的涌水程度，排水系統(tǒng)在整體鋪設過程中也相對較為簡單，甚至有部分管道暴露在裸露處，會加快管道的老化，銹化程度

。在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，所投入資金有限，使用材料以及設計工程費用都相對較低，進而導致工程質(zhì)量完成度存在一定問題，除此之外，沒有做預留準備，一旦主要水泵出現(xiàn)問題沒有預設水泵，綜合而言，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)在面對水量較大、礦山規(guī)模較大的情況下，會顯得較為無力。

（1）控制難度大。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，之所以結(jié)構(gòu)簡單其主要原因是方便操作，傳統(tǒng)系統(tǒng)所采用的是分級管理系統(tǒng)，獨立排水性較好，綜合能力較差。系統(tǒng)相較于現(xiàn)代智能化，自動化系統(tǒng)十分復雜，需要操作人員有一定的操作經(jīng)驗，并且因為其特殊性，會消耗大量人力物力，相對較為分散的閘門以及其他管理系統(tǒng)會在極大程度上影響操控的及時性穩(wěn)定性。除此之外，控制過程中涉及環(huán)節(jié)較多，既需要大量人力的同時又需要仔細進行審查工作，避免出現(xiàn)控制環(huán)境遺漏以及其他因素導致的排水系統(tǒng)紊亂。因此，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，控制難度較大成為其首要問題。

（3）存在一定安全隱患。在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，相較于現(xiàn)代依靠技術(shù)來判別涌水程度，更多依靠的是人力監(jiān)控，智能監(jiān)控遠遠敏銳于人力監(jiān)控，因而導致人力監(jiān)控情況下排水系統(tǒng)反應速度較慢，不能及時的做出相應處理，在極大程度上為突發(fā)性涌水現(xiàn)象買一下隱患。同時因為傳統(tǒng)排水系統(tǒng)所使用的相應器材樣歸屬于傳統(tǒng)工業(yè)，在其質(zhì)量，品質(zhì)上具有一定的不適應性，可能會導致排水系統(tǒng)，硬件方面出現(xiàn)諸多問題，進而導致排水系統(tǒng)不能很好的完成其自身工作。我國一直要求安全發(fā)展為基礎，在具有一定安全隱患的傳統(tǒng)排水系統(tǒng)中，很明顯與發(fā)展宗旨相背離。

（1）智能化。地下礦山所面臨的涌水問題，影響因素較多，變化性較大，人力識別能力不足，將智能化應用于排水系統(tǒng)中，可以在極大程度上加強對涌水問題的監(jiān)管能力，通過識別涌水問題出現(xiàn)的原因以及是否會對礦產(chǎn)資源采集工作產(chǎn)生影響，做出綜合性評估，進而判斷排水量大小，實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源采集工作所需場地的安全性管理。同時在擁有一定智能化基礎情況下，可以敏銳的發(fā)現(xiàn)突發(fā)性問題，并且及時的進行處理，相較于人力識別具有一定的高效性。除此之外，智能化排水系統(tǒng)還可以及時反饋出系統(tǒng)中存在的硬件問題，避免出現(xiàn)硬件問題而導致的排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，綜合提升排水系統(tǒng)能力。

鉛鋅地下礦場所排出的涌水所涉及因素較多，不經(jīng)過妥善處理，可能會引發(fā)一系列相關(guān)隱患，根據(jù)目前工業(yè)技術(shù)水平提高，對于排水系統(tǒng)的整體設計需求也有所提高，其中主要包含了排水系統(tǒng)的智能性以及環(huán)保性

。同時，根據(jù)地下礦場涉及到的環(huán)境影響、天氣影響等問題，做出綜合性整，盡可能滿足工程要求需求。

（1）施工對象精準化。準確掌握施工對象的地下地質(zhì)資料、周圍環(huán)境、變量等因素，依托油田數(shù)據(jù)平臺建成內(nèi)部數(shù)據(jù)庫及地層模型，形成對巖性特征的精準判斷，包括滲透性、研磨性、壓力系數(shù)、可鉆性等。

4 鉛鋅地下礦山新型排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能優(yōu)化

傳統(tǒng)排水系統(tǒng)你當下各大礦產(chǎn)資源開采工程產(chǎn)生一定的不適應性，新型排水系統(tǒng)大面積應用已成為必然趨勢。相較于傳統(tǒng)排水系統(tǒng)，新型排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能上都得到了極大程度升。根據(jù)資料顯示，新型排水系統(tǒng)具有一定程度的智能性，可以對不同現(xiàn)象進行不同分析，進而實現(xiàn)排水工作的有效化，保障礦場資源開采工程正常運行。同時新型排水系統(tǒng)是由一個終端為主，大大減小了操作難度，管路設計方面采用無底閘排水，極大程度上減少了管路中存在的阻力問題，并且將原有的真空泵抽水轉(zhuǎn)為壓入式排水，極大程度減小了水泵吸力范圍影響

。除此之外，在布置水泵方面，排水能力控制方面，排水設備選用方面都得到了一定程度的提升。

4.1 設計原則

（3）環(huán)?；?。環(huán)?；幚矸衔覈岢龅沫h(huán)保性可持續(xù)發(fā)展理念，減少礦井涌水排放的危害，維護周邊環(huán)境的穩(wěn)定性，而周邊環(huán)境的穩(wěn)定性可以反饋到地下礦場礦業(yè)采集工作的正常運行，形成良性循環(huán)。井下涌水可以通過物理學處理方法，化學處理方法以及生物學處理方法，構(gòu)建出完善的廢水處理體系，進而實現(xiàn)地下礦山排水系統(tǒng)的環(huán)?；?。

4.2 功能優(yōu)化

新型排水系統(tǒng)在其功能上，具有了一定的智能性，自動性?？梢栽谝欢ǔ潭壬厦撾x人力干擾，在減少人力資源情況下，實現(xiàn)更為高效準確的排水工作。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)工作過程中，僅考慮用電一方面，排水系統(tǒng)用電部分企業(yè)超過50%，在浪費大量電能的同時，因傳統(tǒng)排水系統(tǒng)鋪設方面，設計管路方面不合理，會浪費掉大量的電力，完全違背節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展觀念。而新型排水系統(tǒng)在進行功能優(yōu)化的同時，也提出了對節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展觀念相應對策，例如從水泵，管路等多方面硬件進行改革，最大程度保障能量的使用率。

（1）監(jiān)測報警。相較于傳統(tǒng)排水系統(tǒng)工程作業(yè)過程中，人力的監(jiān)控報警能力，新型排水系統(tǒng)中所用的智能型監(jiān)測報警裝置更為及時有效，可以在發(fā)現(xiàn)問題初期就做出及時調(diào)整，避免出現(xiàn)因監(jiān)測報警問題而導致的延遲性監(jiān)測。及時有效的對涌水問題進行監(jiān)測，可以在極大程度上維護工程總體上的安全性，避免出現(xiàn)因人為疏忽而導致的突發(fā)性涌水現(xiàn)象。除此之外，新型排水系統(tǒng)還可以根據(jù)所處環(huán)境濕度，空氣濕度進行實時檢測，加以天氣環(huán)境分析，全面的評測礦產(chǎn)資源開采工作的安全性，記在極大程度上保證了工作人員人身安全，又可以實現(xiàn)工程進度的高效性。

（2）保護功能。新型排水系統(tǒng)所用材質(zhì)以及鋪設方法不同于傳統(tǒng)排水系統(tǒng)，首先在使用材料中更適應于礦產(chǎn)資源開采工程，避免因排水系統(tǒng)硬件問題影響工程總體進度。同時新型排水系統(tǒng)具有一定的智能性，可以對自身出現(xiàn)的問題及時反饋，避免問題一步步變大，難以修繕。除此之外，新型排水系統(tǒng)具有完善的自我檢測機制，可以通過排水系統(tǒng)本身發(fā)現(xiàn)問題所在，最大程度上實現(xiàn)了排水系統(tǒng)自身的高效性。同時，新型排水系統(tǒng)所用器械均來自于較為成熟的工程企業(yè)，自身都具有一定的自我檢測能力，可以在第一時間反饋自身問題，為工作人員提供數(shù)據(jù)支持。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查顯示，目前新型排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于目前電子工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，主要分為五大模塊，其中依次為：擴展模塊、控制模塊、顯示模塊、網(wǎng)絡模塊、掉電保護模塊五大模塊。新型排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體如下圖。

該結(jié)構(gòu)綜合考慮了目前新型排水系統(tǒng)適應范圍，將其智能性，自動性，安全性以及可靠性充分發(fā)揮，避免因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上存在不合理性，而導致的新型排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題。允許新型排水系統(tǒng)發(fā)揮其自動性優(yōu)勢，可以在極大程度上提升工程效率，節(jié)省人力物力。除此之外，分層次管理也可以實現(xiàn)大力度監(jiān)管，避免出現(xiàn)監(jiān)管盲區(qū)，實現(xiàn)排水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

因為氣候條件的優(yōu)勢，我的家鄉(xiāng)云南賓川成了聞名遐邇的水果天堂，葡萄便是其中富有代表性的水果之一。每到盛夏，田間地頭公路邊飄著豐收的氣息。隨著一批批甜美的葡萄源源不斷地運往全國各地甚至遠銷異國他鄉(xiāng)，果農(nóng)們的生活便越來越甜蜜。

在國外，一家名為Blackboard網(wǎng)絡學習平臺創(chuàng)新性地提供了“學生預警中心”，根據(jù)教師提前設置的數(shù)據(jù)分析閾值對學生的學習狀況向課程教師實時預警，以方便教師及時發(fā)現(xiàn)問題，避免問題的進一步惡化[2]。在國內(nèi)，運用大數(shù)據(jù)分析評價學生的學習發(fā)展?jié)撃艿募夹g(shù)還不夠成熟，目前只有少數(shù)機構(gòu)能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)學生的個性化教學[3-4]。

5 綜述

鉛鋅地下礦山資源開采過程中，涉及因素較多，考慮問題較多。最大程度保障工程正常運行，其中不可缺失的一部分就是工程中的排水系統(tǒng)是否適用于工程，新型排水系統(tǒng)是傳統(tǒng)排水系統(tǒng)與目前新工業(yè)有機結(jié)合的新時代產(chǎn)物，其本身遵從的設計理念，結(jié)構(gòu)特點均適用于地下礦山資源開采工程，通過結(jié)合工程來實現(xiàn)自身的完善，無疑是最適合工程本身的，而新型排水系統(tǒng)就是這一原理。

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