修改后露天坑底防渗漏治理设计与施工.docx

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20600廿，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”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96.5万廿，该区域既要接受大气降水，又要汇集采场边坡及地下涌水，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十，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?18线之间，受地方非法采矿影响，大致形成了四个空区:

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。

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。

14?16线之间非法采空区，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。

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200D43X3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200D43X5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