CN113529764A - 适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，将拟开拓区域沿开拓方向划分为n阶段，每个阶段再细化为爆破区、缓冲区和截流疏干区；所述截流疏干区还包括：利用超前炮孔作为截流疏干孔兼炮孔，拦截地下水补给，随着爆破区爆破作业、出渣作业的完成，第一循环结束,沿开拓推进方向进入第二循环，前循环缓冲区成为现循环爆破区，前循环截流疏干区成为现循环缓冲区，再向前形成截流疏干区，直至第n循环推进至开拓区设计边界位置；在截流疏干区的截流疏干孔兼炮孔设有包括孔内放置带有自动水位计的测压管、吸水管和孔外连接的电磁阀以及用电磁阀控制线连接的水泵和自动控制箱的自动控制截流疏干装置，具有采掘结合紧密，在爆破出渣期间不用移动排水设备和防止疏干排水设备的损坏，还可利用矿山矿坑涌水进行清污分流，大幅节约工程和人力成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，适于矿冶行业应用。
背景技术
现有技术在露天采坑的阶段开拓期间包括掘沟及扩帮初期，由于作业空间狭小且主要以下坡为主，往往存在以下三方面的主要问题：(1)生产期间无轨设备易造成积水浑浊，影响排水泵效率，加快了水泵及其叶轮磨损，易损坏水泵；(2)为防止爆破损害排水系统，往往需在爆破作业前需移动排水系统至安全区域，爆破完成后还需清理集水坑，然后将排水系统重新安装好，严重影响作业效率；(3)高寒地区矿山，冬季阶段开拓期间积水坑深度有限，且由于来回移动排水系统，作业区域矿或矿渣堆底部往往留有大量积水，铲车装载时会将矿或矿渣与积水一起装进无轨设备，而在低温条件下，积水进入车厢后会很快凝结，将矿或矿渣与车厢底部粘结，导致无法卸载，影响矿山生产。
为解决上述问题，中国专利CN 201310584247和202110046056先后提出了解决雨水拦截和雨污分流的技术方案，中国专利CN201721548453.3和专利CN201821487819.5也先后提出了解决露天蓄水和疏干水的技术方案，但均未能解决露天采坑阶段开拓期间的防水治水问题。
为此，寻求一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法就显得尤为迫切和意义重大。
发明内容
本发明的任务是为了克服现有技术的不足，提供一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，它能在阶段开拓期间开展掘疏适应性局部疏干截流，进而防水治水，使得露天采坑阶段开拓期间的生产安全、高效。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，将拟开拓区域沿开拓方向划分为n阶段，每个阶段再细化为爆破区、缓冲区和截流疏干区；所述截流疏干区还包括：
A.利用超前炮孔作为截流疏干孔兼炮孔，拦截地下水补给，为爆破区的爆破作业和出渣作业工作面开拓创造条件，随着爆破区爆破作业、出渣作业的完成，第一循环结束,沿开拓推进方向进入第二循环，前循环缓冲区成为现循环爆破区，前循环截流疏干区成为现循环缓冲区，再向前形成截流疏干区，然后按照第一循环依次开展截流降水、爆破、出渣作业，以此循环类推，直至第n循环推进至开拓区设计边界位置,可超前、超深截流疏干拟开拓区的地下水位，保障拟开拓区在小水或无水的条件下工作；
B.在截流疏干区的截流疏干孔兼炮孔设有自动控制截流疏干装置，该装置包括孔内放置带有自动水位计的测压管、吸水管和孔外连接的电磁阀以及用电磁阀控制线连接的水泵和自动控制箱，可依据自动水位计实测水位以控制孔口电磁阀和水泵的自动抽排孔内的水沿排水方向排出，可确保工作区域地下水位在安全范围以内的同时保障设备的安全运行，避免因孔内的水位过低而导致设备损坏。
本发明与现有技术相比具有以下优点或效果：
(1)根据露天开拓期间的生产特点，因为将拟开拓区域沿开拓方向划分为爆破区、缓冲区和截流疏干区，且随着开拓区的推进，截流疏干区域逐步推进，所以具有与采掘生产结合紧密，治理针对性强的特点。
(2)由于在爆破区前方，超前、超深截流疏干地下水，避免了大量地下水涌入工作面区域，所以有效地解决了爆破、出渣期间频繁移动排水设备问题。
(3)由于在爆破区和截流疏干区之间设置了缓冲区，所以有效地避免了爆破作业对疏干排水设备的损坏。
(4)由于通过截流疏干区超前截流疏干地下水，所以还可防止采掘工作对矿坑涌水的污染，做到既避免了排水设备的损坏，又利用矿山矿坑涌水进行清污分流。
(5)由于截流疏干区利用平台炮孔兼做截流疏干井，所以便于矿山大幅节约工程成本。
(6)由于截流疏干排水系统采用自动控制系统，所以既可以较准确的动态控制地下水位，又节约了人力成本，还可及时开启设备而降低设备损坏的风险。
(7)此外由于截流疏干排水系统可采用自动水位和孔口电磁阀控制，实现了单台水泵对多个截流疏干井的抽排水，所以节约了抽排水设备的投入。
(8)由于通过动态超前截流疏干，使工作面在小水或无水的条件下工作，所以还可有效地避免冬季工作面涌水对露天坑底出渣的影响。
说明书中涉及n为自然数1、2、3...
附图说明
图1是根据本发明提出的一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法方案平面示意图。
图2是图1的A-A向剖面示意图。
图3是截流疏干孔及孔内装置示意图。
图4是不同阶段的截流疏干效果示意图。
附图中各标识符号分别表示:
1.炮孔 2.截流疏干孔兼炮孔 3.排水管 4.电磁阀 5.电磁阀控制线 6.自动水位计 7.自动控制箱 8.主吸水管 9.水泵 10.第1循环 11.第n循环 12.爆破区 13.缓冲区14.截流疏干区 15.排水方向 16.开拓方向 17.开采平台 18.拟掘进坡线 19.吸水管 20.测压管 21.封孔盖 22.初始地下水位线 23.第1循环降低地下水位线 24.第n循环降低地下水位线。
以下结合附图对说明作进一步详细地描述。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明提出的一种适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，将拟开拓区域沿开拓方向划分为n阶段，每个阶段再细化为爆破区(12)、缓冲区(13)和截流疏干区(14)；所述截流疏干区(14)还包括：
A.利用超前炮孔(1)作为截流疏干孔兼炮孔(2)，拦截地下水补给，为工作面开拓创造条件，同时随着爆破区(12)的爆破、出渣的第一循环(10)结束，进入第二循环，前缓冲区(13)成为现爆破区(12)，前截流疏干区(14)成为现缓冲区(13)，再向前形成截流疏干区(14)，第n循环(11)阶段推进，可超前、超深截流疏干拟开拓区的地下水位，保障拟开拓区在小水或无水的条件下工作；
B.在截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)设有自动控制截流疏干自动控制截流疏干装置，该装置包括孔内放置带有自动水位计(6)的测压管(20)、吸水管(19)和孔外连接的电磁阀(4)以及用电磁阀控制线(5)连接的水泵(9)和自动控制箱(7)，可依据自动水位计(6)实测水位以控制孔口电磁阀(4)和水泵(9)的自动抽排孔内的水沿排水方向(15)排出，确保工作区域地下水位在安全范围以内的同时保障设备的安全运行，避免因孔内的水位过低而导致设备损坏。
本发明的方法可以进一步是：
所述爆破区(12)炮孔(1)为1～3排。
所述缓冲区(13)炮孔(1)为4～7排。
所述截流疏干区(14)的炮孔(1)为8～10排。
所述截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)深度需超过拟掘进坡线(18)5～10m，兼做炮孔(1)。
所述截流疏干孔兼炮孔(2)孔内设置带有自动水位计(6)的测压管(20)的深度需超过拟掘进坡线(18)2m左右，测压管(20)深度应超过带有自动水位计(6)的测压管(20)深度1m。
所述截流疏干孔兼炮孔(2)孔口设有封孔盖(21)，可固定带有自动水位计(6)的测压管和吸水管(19)。
所述自动控制截流疏干装置的带有自动水位计(6)的测压管(20)和电磁阀(4)、吸水管(19)连通水泵(9)均由自动控制箱(17)控制。
所述第1循环(10)中利用截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)超前截流疏干地下水，将初始地下水位线(22)降低至第1循环降低地下水位线(23)的位置，使地下水位低于拟掘进坡线(18)，依次每个循环均利用截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)超前截流疏干地下水，降低地下水位至掘进坡线(18)以下，直至第n循环(11)将地下水位线降低至第n循环降低地下水位线(24)处，可使整个开拓期间地下水位均低于掘进坡线(18)，为开拓工作创造条件。
露天开采过程中，每个平台转入下个平台时首先需要掘沟，作为下步开拓的主要通道。根据矿山的采掘设计，掘沟区域位于矿区960m平台西部的矿体下盘处，下坡坡度10％。矿山采用的钻爆参数为：钻孔孔径Φ140mm，孔排距3m，单次起爆3排。在矿山的开拓设计基础之上，将开拓区域划分为不同的阶段，单个阶段又划分为爆破区(12)、缓冲区(13)和截流疏干区(14)。依据上述钻爆参数，沿开拓方向将第1～3排炮孔(1)划分为爆破区(12)，将第4～7排炮孔(1)划分为缓冲区(13)，将第8～10排炮孔(1)划分为截流疏干区(14)。截流疏干区(14)的炮孔(1)兼做截流疏干孔兼炮孔(2)时应加深5～10m。在每个截流疏干孔兼炮孔(2)中插入带有自动水位计(6)的吸水管(19)，吸水管(19)的深度需超过拟开挖标高2m左右，吸水管(19)在孔口处连接电磁阀(4)，吸水管(19)连接外置的水泵(9)，带有自动水位计(6)的测压管(20)深度应超过吸水管(19)深度1m。各个截流疏干孔兼炮孔(2)设置封孔盖(21)，用来固定带有自动水位计(6)的测压管和吸水管(19)。带有自动水位计(6)的测压管(20)和电磁阀(4)均连接自动控制箱(17)。自动控制箱(17)依据自动水位计(6)实测水位以控制孔口电磁阀(4)和水泵(9)的自动抽排孔内的水，确保工作区域地下水位在安全范围以内的同时保障设备的安全运行，避免因孔内的水位过低而导致设备损坏。
当单个阶段中的爆破区域生产结束后，沿开拓方向再施工三排炮孔(1)，同样炮孔(1)需加深5～10m，然后按照第1阶段的方式，从工作面向前划分为爆破区(12)、缓冲区(13)和截流疏干区(14)，之后工作步骤与第1阶段相同。以此类推，截流疏干区始终位于爆破作业的前方，超前超深截流疏干地下水，确保工作区域在小水或无水的条件下作业。在实施过程中，当爆破区(12)向前推进至前期的截流疏干区(14)时，由于截流疏干区(14)炮孔(1)进行加深，因此爆破作业时需向炮孔(1)底部装入炮泥，防止超挖。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.适于露天采坑阶段开拓期的自动控制截流疏干方法，其特征在于将拟开拓区域沿开拓方向划分为n阶段，每个阶段再细化为爆破区(12)、缓冲区(13)和截流疏干区(14)；所述截流疏干区(14)还包括：
A.利用超前炮孔(1)作为截流疏干孔兼炮孔(2)，拦截地下水补给，为爆破区(12)的爆破作业和出渣作业工作面开拓创造条件，随着爆破区(12)的爆破作业、出渣作业的完成，第一循环(10)结束,沿开拓推进方向(16)进入第二循环，前循环缓冲区(13)成为现循环爆破区(12)，前循环截流疏干区(14)成为现循环缓冲区(13)，再向前形成截流疏干区(14)，然后按照第一循环(10)依次开展截流降水、爆破、出渣作业。以此循环类推，直至第n循环(11)推进至开拓区设计边界位置,可超前、超深截流疏干拟开拓区的地下水位，保障拟开拓区在小水或无水的条件下工作；
B.在截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)设有自动控制截流疏干装置，该装置包括孔内放置带有自动水位计(6)的测压管(20)、吸水管(19)和孔外连接的电磁阀(4)以及用电磁阀控制线(5)连接的水泵(9)和自动控制箱(7)，可依据自动水位计(6)实测水位以控制孔口电磁阀(4)和水泵(9)的自动抽排孔内的水沿排水方向(15)排出，可确保工作区域地下水位在安全范围以内的同时保障设备的安全运行，避免因孔内的水位过低而导致设备损坏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述爆破区(12)炮孔(1)为1～3排。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述缓冲区(13)炮孔(1)为4～7排。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述截流疏干区(14)的炮孔(1)为8～10排。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)深度需超过拟掘进坡线(18)5～10m，兼做炮孔(1)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述截流疏干孔兼炮孔(2)孔内设置带有自动水位计(6)的测压管(20)的深度需超过拟掘进坡线(18)2m左右，测压管(20)深度应超过带有自动水位计(6)的测压管(20)深度1m。
7.根据权利要求1或4或6所述的方法，其特征是所述截流疏干孔兼炮孔(2)孔口设有封孔盖(21)，可固定带有自动水位计(6)的测压管和吸水管(19)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述自动控制截流疏干装置的带有自动水位计(6)的测压管(20)和电磁阀(4)、吸水管(19)连通水泵(9)均由自动控制箱(17)控制。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述第1循环(10)中利用截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)超前截流疏干地下水，将初始地下水位线(22)降低至第1循环降低地下水位线(23)的位置，使地下水位低于拟掘进坡线(18)，依次每个循环均利用截流疏干区(14)的截流疏干孔兼炮孔(2)超前截流疏干地下水，降低地下水位至掘进坡线(18)以下，直至第n循环(11)将地下水位线降低至第n循环降低地下水位线(24)处，可使整个开拓期间地下水位均低于掘进坡线(18)，为开拓工作创造条件。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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