一种露天矿排土场排水网络布设结构及其施工方法与流程

本发明涉及露天安全生产，尤其是涉及一种露天矿排土场排水网络布设结构及其施工方法。

背景技术：

1、露天矿内排土场的稳定性对于矿山生产至关重要。国内南方地下水丰富，降雨量大，该区域露天矿内排场形成过程中及形成后，浅部及深部会富集大量水分，极大影响排土场物料的力学性质，降低排土场的稳定性。传统露天矿排水场排水梳干大都采用在排土场顶部垂直布设梳干井进行抽水，该方法能够起到较好的排水梳干效果，但存在以下问题，一是梳干井只能在排土场达到设计标准后才能施工，排土过程中富集的水分无法及时排出；二是梳干井布设成本高，梳干辐射范围有限，企业需要在打井成本和排水梳干效果之间进行取舍。三是排水梳干井单纯依靠水分在裂隙中的自然运动进行水分收集，集水效果有限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种露天矿排土场排水网络布设结构及其施工方法，通过各类集水层上方物料能够产生持续的上覆压力，迫使内部水分迁移，在集水网络负压环境的双重影响下，提高集水效果。

2、依据上述目的，本发明在于提供一种露天矿排土场排水网络布设结构，排土场内在低于地下含水层底部位置布设有地下水集水层；排土场次顶层排土台阶顶部布设有地表渗水集水层；所述地下水集水层和所述地表渗水集水层内部均布设有排水网络，所述排水网络包括多排相互平行的集水袋组，每排所述集水袋组均包括多个依次连接的集水袋，所述集水袋内部填充有吸水颗粒材料，同一集水袋组中每两根相邻的所述集水袋之间通过集水套筒相互连通，所述集水套筒的下方在集水层内部埋设有集水管，所述集水套筒的底端与所述集水管连通，露天矿坑底端帮的两侧均设有集水井，所述集水管的两端部分别延伸至对应的集水井内，所述集水井内安装有与所述集水管连通的负压集水设备。

3、进一步地，所述集水袋两端的内径逐渐扩大，所述集水套筒包括两个相互对称的子套筒，两个所述子套筒端部均设有连接法兰，同一排集水袋组中的每两个相邻集水袋端部分别穿过对应的所述子套筒后外翻，集水袋的端部外翻后通过连接法兰夹紧密封，两个子套筒的连接法兰通过螺栓固定。

4、进一步地，所述子套筒的内径与所述集水袋中间部分的外径相同。

5、进一步地，所述子套筒的底端设有出水孔，所述出水孔通过三通管与集水管连通，所述集水管与所述出水孔的连接处安装有过滤网。

6、进一步地，所述负压集水设备为抽压风机，所述抽压风机固定安装于所述集水井顶部。

7、进一步地，所述地下水集水层的顶部与地下含水层的顶部持平。

8、进一步地，当地下含水层底部边界与露天矿坑底部位置持平或低于露天矿坑底部时，地下水集水层从露天矿坑坑底建设布置。

9、进一步地，所述地表渗水集水层沿高度方向设置有多层，相邻两层地表渗水集水层距离不低于一个排土台阶的高度。

10、一种露天矿排土场排水网络布设结构的施工方法，基于露天矿排土场排水网络布设结构实现，包括以下步骤：

11、s1：露天矿排土场排弃过程中，当达到地下水集水层建设条件时，开始排弃相关物料，形成地下水集水层，厚度达到2-3m左右时，在其表面平行布设多条集水袋组，集水袋组的起始端安装子套筒并与对应位置的集水管相连，集水管延伸至集水井，并与负压集水设备连通；

12、s2：待上述设备全部建设完成并可以产生负压环境时，在地下水集水层上方继续正常排弃物料，对地下水集水层产生持续加大的上覆压力，迫使内部水分迁移，同时在集水网络负压环境的双重影响下，使地下水集水层中的水分渗透进入集水袋，进而迁移至最近的集水管，然后汇集至集水井，最后由水泵将集水井内的水抽出至地表。

13、进一步地，排土场中地下水集水层及其以下水平的排土场台阶沿着采矿推进方向延伸，使集水袋组的布设持续延长，当地下水集水层延伸达到排土场年推进度长度的1/2或者1/3时，暂停延长，开始在末端的集水袋安装单个子套筒，并与对应位置的集水管相连，集水管延伸至对应的集水井，地下水集水层以上水平的排土场台阶跟随推进，在上覆压力和负压双重作用下，实现集水。

14、本发明的技术方案通过在排土场内低于地下含水层底部位置布设地下水集水层、在排土场次顶层排土台阶顶部布设地表渗水集水层，可分层分类应对地下水和地表水对排土场的多重影响，适配南方降雨量大、地下水丰富区域的露天矿排水工况，从根源上减少水体对排土场物料力学性质的负面影响；其内置的排水网络可与排土场推进过程同步建设，无需中断矿山正常生产即可实现排土过程中富集水分的及时排出，有效提升排土场基础稳定性，同时多排平行布设的集水袋组大幅拓展了集水辐射范围，降低了排水系统的布设成本，配合集水袋内的吸水颗粒材料、连通的集水管路与负压集水设备，通过负压环境强化水分渗透迁移与汇集效率，显著提升了排土场的集水排水效果。

1.一种露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，排土场内在低于地下含水层底部位置布设有地下水集水层；排土场次顶层排土台阶顶部布设有地表渗水集水层；所述地下水集水层和所述地表渗水集水层内部均布设有排水网络，所述排水网络包括多排相互平行的集水袋组，每排所述集水袋组均包括多个依次连接的集水袋，所述集水袋内部填充有吸水颗粒材料，同一集水袋组中每两根相邻的所述集水袋之间通过集水套筒相互连通，所述集水套筒的下方在集水层内部埋设有集水管，所述集水套筒的底端与所述集水管连通，露天矿坑底端帮的两侧均设有集水井，所述集水管的两端部分别延伸至对应的集水井内，所述集水井内安装有与所述集水管连通的负压集水设备。

2.根据权利要求1所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述集水袋两端的内径逐渐扩大，所述集水套筒包括两个相互对称的子套筒，两个所述子套筒端部均设有连接法兰，同一排集水袋组中的每两个相邻集水袋端部分别穿过对应的所述子套筒后外翻，集水袋的端部外翻后通过连接法兰夹紧密封，两个子套筒的连接法兰通过螺栓固定。

3.根据权利要求2所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述子套筒的内径与所述集水袋中间部分的外径相同。

4.根据权利要求2所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述子套筒的底端设有出水孔，所述出水孔通过三通管与集水管连通，所述集水管与所述出水孔的连接处安装有过滤网。

5.根据权利要求1所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述负压集水设备为抽压风机，所述抽压风机固定安装于所述集水井顶部。

6.根据权利要求1所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述地下水集水层的顶部与地下含水层的顶部持平。

7.根据权利要求1所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，当地下含水层底部边界与露天矿坑底部位置持平或低于露天矿坑底部时，地下水集水层从露天矿坑坑底建设布置。

8.根据权利要求1所述的露天矿排土场排水网络布设结构，其特征在于，所述地表渗水集水层沿高度方向设置有多层，相邻两层地表渗水集水层距离不低于一个排土台阶的高度。

9.一种露天矿排土场排水网络布设结构的施工方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一所述的露天矿排土场排水网络布设结构实现，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的露天矿排土场排水网络布设结构的施工方法，其特征在于，排土场中地下水集水层及其以下水平的排土场台阶沿着采矿推进方向延伸，使集水袋组的布设持续延长，当地下水集水层延伸达到排土场年推进度长度的1/2或者1/3时，暂停延长，开始在末端的集水袋安装单个子套筒，并与对应位置的集水管相连，集水管延伸至对应的集水井，地下水集水层以上水平的排土场台阶跟随推进，在上覆压力和负压双重作用下，实现集水。