什么是疏干水( 二 )


图14-5 漏水孔(吸水孔)疏干上部含水层
图14-6 水平孔疏干露天边坡
3)水平孔疏干 。近年来 , 国外露天矿疏干排水工程中 , 广泛采用水平孔来疏干露天矿边坡 。这种方法的基本特点是:在露天采区边坡底部施工一个近水平的(一般为1°~5°上坡角)钻孔 , 地下水在自然梯度驱使下流出 , 泄入排水沟(图14-6) 。钻孔的方向应尽可能垂直构造面方向 , 以期获得最好疏干效果;钻进深度应穿透土质边坡或松散岩层 , 对一些不稳定的边坡应穿透潜在滑坡面的后部 。为防止松散物质堵塞 , 应在孔中设置不同材料的过滤器 。这种方法经济、安全、简便 , 疏干较彻底 。因此 , 水平孔疏放水被认为是目前疏干露天边坡地下水最有效的方法 。
2.地下疏干
常见的地下疏干工程有疏干巷道、平峒、放水钻孔、直通式钻孔等 。
1)疏干巷道:即直接或间接疏泄和拦截进入矿坑的地下水 。当含水层的工程地质条件较好且水量不很大时 , 疏干巷道可直接布置于含水层中;当含水层水量大或稳定性差(如松散地层)时 , 疏干巷道可布置在紧邻含水层的隔水层中 , 然后再施工放水钻孔或其他滤水装置 , 将地下水疏放泄入巷道 。疏干巷道的布置 , 应垂直矿坑地下水的补给方向 , 且低于采矿标高 , 既要考虑取得最佳疏干效果 , 又要考虑有利于施工 。对专用疏干巷道 , 还应力求与地下开采其他排水工程结合 , 并延长其服务年限 。
2)疏干平峒(平窿):当矿区充水岩层地下水位较高而且存在着深切的沟谷时 , 可利用有利地形 , 用疏干平峒作为疏干巷道 , 使地下水由平峒自流出地表 。如四川红岩煤矿、广西泗顶石铅锌矿等 , 都采用此法疏干 。
3)坑内放水钻孔:钻孔由坑道内直接打入含水层 , 利用坑下的承压水头 , 将地下水放入矿坑 。放水钻孔需配置专门的放水硐室 , 硐室距离取决于含水层的透水性 , 自数十米至100m不等 , 每个硐室可布置3~5个放水孔 , 一般呈扇形或放射状分布 , 多为水平钻孔或上仰孔 , 也有向下打垂直孔 。孔深多小于100m , 钻至孔内强烈出水为止 。钻孔孔口应安装孔口管或放水阀 , 并用水泥或铆杆加固 。坑内放水疏干的方法 , 在我国无论是煤矿还是金属矿均广泛采用 。如山东金岭铁矿 , 矿体赋存于中奥陶统马家沟灰岩与闪长岩的接触带中(图14-7 , 图14-8) , 矿层直接顶板为灰岩裂隙岩溶含水层 , 矿层及底板为隔水层 。为安全开采 , 需对顶板含水层进行预先疏干 。该矿采用巷道放水孔疏干 , 疏干巷道均利用坑下运输巷道 , 布置于矿体底板闪长岩及矿体中 , 放水硐室间距40~50m , 每个硐室施工2~5个放水孔 , 呈放射状分布 , 仰角0°~22° , 孔深50m 左右 , 先后已疏干+16m , -7m , -47m等水平 , 收到了良好的治水效果 。
图14-7 山东金岭铁矿疏干工程布置剖面图
图14-8 山东金岭铁矿疏干工程布置平面图
4)直通式放水钻孔:当采矿层上方较远处存在威胁采矿安全的含水层时 , 可从地表打钻孔 , 穿过含水层直达井下巷道 , 使含水层中的地下水 , 通过钻孔自动流入巷道 , 从而达到疏干的目的 , 这种钻孔称为直通式放水钻孔 。它既适用于地下开采的矿床 , 也适用于露天开采 。对不同岩性、结构及透水性含水层 , 均可适用 , 且具有疏干效果好、所需设备少、管理方便、消耗能源低等优点 。缺点是施工条件较复杂 , 并需有地下疏干工程配合 。
直通式放水钻孔的布置与地表疏干的抽水孔相似 , 同样依补给矿区地下水的方向 , 分为线形孔排和环形孔排等 。钻孔通过含水层时 , 若岩石较破碎(尤其是松散含水层) , 应安装滤水管或过滤器护壁 。为控制放水流量 , 还应在放水孔底端安装孔口管和阀门(图14-9) 。
3.联合疏干
联合疏干系指在一个矿区内 , 同时采用地表疏干和地下疏干两种方法 。一般是在矿区水文地质条件较复杂、单一疏干方法不够经济合理时采用 。联合疏干通常是在基建阶段采用地表疏干 , 采掘阶段采用地下疏干 。第一阶段在地表用深井作预先疏干 , 把大部分地下水储存量排除 , 降低充水岩层水位 , 保证开拓工程安全掘进;第二阶段利用各种生产巷道 , 辅以放水钻孔 , 排除矿层上下含水层保留的残余水头 , 保证采矿安全 。由于联合疏干兼具地表和地下疏干的优点 , 对一些条件复杂的大水矿区 , 采用联合疏干往往比单纯采用某一种疏干方法要经济、安全 , 疏干效果更好 。