礦山防治水設(shè)計(jì)(waterproof system design in mines)

預(yù)防和治理礦山地下水及地表水的工程設(shè)計(jì)，是礦山設(shè)計(jì)地質(zhì)工作的重要組成部分。在露天礦及地下礦的建設(shè)、生產(chǎn)和進(jìn)行采掘作業(yè)過(guò)程中，水的出現(xiàn)，常給礦山建設(shè)和生產(chǎn)帶來(lái)困難，有時(shí)突然涌水還會(huì)釀成淹井事故。地下礦井巷工程的片幫冒頂，露天礦邊坡失穩(wěn)，巖溶礦區(qū)地面塌陷以及廢石場(chǎng)和尾礦壩的破壞等，水是潛在的起因之一。采取相應(yīng)的防治水對(duì)策，可以保證礦山安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益。礦山防治水設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括地下水防治及地表水防治兩部分。地下水防治包括礦坑涌水量計(jì)算、礦床疏干設(shè)計(jì)及注漿防滲帷幕堵水設(shè)計(jì)；地表水防治包括截水溝設(shè)計(jì)、河流改道設(shè)計(jì)、防洪堤設(shè)計(jì)和河床防滲設(shè)計(jì)等。

礦坑涌水量計(jì)算 根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)資料和礦床開采設(shè)計(jì)要求計(jì)算的礦坑涌水量，是礦山防治水工程及礦井排水的主要依據(jù)。常用的計(jì)算方法有統(tǒng)計(jì)法、解析法和數(shù)值法。

(1)統(tǒng)計(jì)法。利用礦區(qū)或鄰近類似礦區(qū)實(shí)測(cè)資料，采用涌水量與水位降深關(guān)系曲線推算，再用水文地質(zhì)比擬及相關(guān)分析法計(jì)算的方法。

(2)解析法。簡(jiǎn)化礦區(qū)水文地質(zhì)條件，用推導(dǎo)出的地下水動(dòng)力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算的方法。此法是涌水量計(jì)算中應(yīng)用最普遍的方法。

(3)數(shù)值法。用數(shù)值解法模擬礦區(qū)水文地質(zhì)條件和地下水運(yùn)動(dòng)條件進(jìn)行計(jì)算，主要用于水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦區(qū)的疏干計(jì)算。

礦床疏干設(shè)計(jì) 用疏干構(gòu)筑物，預(yù)先降低礦區(qū)地下水位，為采掘工作創(chuàng)造正常和安全條件的工程設(shè)計(jì)。礦床疏干法應(yīng)用普遍，包括：(1)用降水孔、明溝、吸水孔、露天礦水平孔等進(jìn)行地表疏干；(2)用巷道、束狀放水孔、直通式放水孔及降壓孔等進(jìn)行地下疏干；(3)地表與地下聯(lián)合疏干。由于進(jìn)行礦床疏干會(huì)破壞礦區(qū)附近的地下水資源，巖溶充水礦床使地面產(chǎn)生沉降、開裂和塌陷。因此，對(duì)礦床進(jìn)行疏干時(shí)，要制訂地下水排、供結(jié)合和減輕地面塌陷的措施，以改善對(duì)環(huán)境的影響。礦床疏干設(shè)計(jì)的主要工作包括：(1)研究礦區(qū)水文地質(zhì)勘探報(bào)告和疏干試驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行礦床疏干必要性和可行性論證；(2)按照礦區(qū)水文地質(zhì)條件和開采工藝要求選擇疏干方法，進(jìn)行疏干方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)方案；(3)疏干水文地質(zhì)計(jì)算；(4)疏干工程布置和疏干工程結(jié)構(gòu)類型的確定；(5)疏干設(shè)備選型和數(shù)量確定；(6)礦坑水的利用；(7)礦區(qū)水文地質(zhì)觀測(cè)系統(tǒng)的建立。

注漿防滲帷幕堵水設(shè)計(jì) 在礦區(qū)地下水主要水流通道上，采用鉆孔注漿法構(gòu)筑防滲帷幕堵截地下水，以確保開采工作的安全的工程設(shè)計(jì)。注漿防滲帷幕堵水與礦床疏干相比，雖然投資費(fèi)用高，工期長(zhǎng)，但可以大量節(jié)省排水用電和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，同時(shí)可以保護(hù)礦山附近的地下水資源，并可減輕巖溶充水礦床的地面沉降、開裂和塌陷。注漿防滲帷幕堵水設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：(1)研究礦區(qū)水文地質(zhì)勘探報(bào)告和注漿試驗(yàn)報(bào)告，提出注漿防滲帷幕堵水必要性和可行性的論證；(2)注漿防滲帷幕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(3)注漿工程及注漿工藝設(shè)計(jì)；(4)施工設(shè)備的選擇及配置；(5)堵水效果的檢驗(yàn)和采區(qū)局部排水設(shè)施的建立。

截水溝設(shè)計(jì) 攔截從匯水區(qū)流向露天采礦場(chǎng)、地下開采崩落區(qū)或巖溶塌陷區(qū)的地表徑流，并疏引至保護(hù)區(qū)以外的排水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：(1)截水溝的平面布置及截水溝型式選擇；(2)確定防洪標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算洪峰流量；(3)斷面設(shè)計(jì)，包括斷面型式及水力計(jì)算；(4)確定截水溝的砌護(hù)類型；(5)研究設(shè)置跌水或陡坡等消能設(shè)施的必要性；(6)跌水、陡坡工程布置，水力計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

河流改道設(shè)計(jì) 為防止河水直接流入或間接滲入開采區(qū)，將河流引出露天采礦場(chǎng)或地下開采崩落區(qū)或巖溶塌陷區(qū)的工程設(shè)計(jì)。河流改道設(shè)計(jì)主要包括：(1)河流改道必要性和可行性的論證；(2)改道線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定，改道線路的選擇和平面布置；(3)確定防洪標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算洪峰流量；(4)對(duì)地形及工程地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)的改道線路，應(yīng)通過(guò)多方案比較，確定技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)方案；(5)新河道斷面設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)原則、斷面形式及水力計(jì)算；(6)河流改道附設(shè)的水工構(gòu)筑物設(shè)計(jì)。

防洪堤設(shè)計(jì) 露天采礦場(chǎng)、地下開采崩落區(qū)或巖溶塌陷區(qū)處于洪水淹沒(méi)區(qū)時(shí)，須作防洪堤設(shè)計(jì)，其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：(1)防洪堤設(shè)置的必要性和可行性論證；(2)頻率洪水位及防洪堤標(biāo)高的確定；(3)防洪堤的平面布置、堤體結(jié)構(gòu)及斷面設(shè)計(jì)；(4)筑堤材料及技術(shù)要求；(5)工程計(jì)算。

河床防滲設(shè)計(jì) 對(duì)有河流通過(guò)的露天采礦場(chǎng)和地下開采崩落區(qū)，或流經(jīng)的巖溶塌陷區(qū)，當(dāng)河流不宜改道或改道很不經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，必須采用人工措施，以防止河水滲水。依襯砌防滲材料的不同，河床防滲常用的有：土料壓實(shí)河槽、漿砌石河槽、混凝土河槽和瀝青材料防滲河槽。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：(1)河床滲流防治的必要性和可行性論證；(2)河流滲漏量的確定；(3)防滲河槽種類的選擇及工程布置；(4)防滲工程量計(jì)算。