一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统及方法与流程

本发明涉及一种大型露天矿排水新技术，属于露天矿山排水系统领域，特别涉及到露天矿山各平台截水沟具体的布置方法，适用于大型，特大型露天矿的截排水系统整体优化设计。

背景技术：

露天矿采坑内截水沟主要是用来截住对应截水沟构筑平台以上的地表径流，防止地表径流沿边坡径直流淌至采坑最底坑底水仓，通过各级截水沟分层次的有序的对地表径流的截水，一方面可起到减小排水的泵送扬程，另一方面减缓地表径流对边坡的冲刷的作用。

目前，生产规模中型以下露天矿，如：封闭圈周长在1.5km以下的矿山，可采用一般的传统截水沟修筑方式，就是在各单一的宽平台上设置截水沟，截水沟可实现截水、排水的功能。然而，大型露天矿山，尤其是特大型露天矿，由于境界的开口尺寸较大，封闭圈的周长基本可达3-4km以上，有些甚至10km以上。根据《有色金属采矿设计规范》gb50771-2012截水沟坡度不小于3‰规定，以封闭圈5-10km为例，则截水沟的净深度可达7.5-15m，截水沟断面巨大，所以满足排水坡度的截水沟根本无法修筑完成。也因此，目前针对大型和特大型露天矿，现实做法是，干脆通过采取降低水沟的排水坡度而修筑极缓坡和平坡的截水沟，以实现修筑截水沟的可能。

由于截水沟功能的欠缺和不完善，所有汇水自上而下冲刷边坡后最终集中汇至采坑最底部坑底水仓，一方面，各级排水泵站均需按露天矿排水总量进行选择，难于实现各级排水泵站排水设备的差异化配置，增加了排水设备的投入和排水费用，此外雨水未经澄清分离并携带有大量的泥沙，增加了排水泵的工作负荷和设备损耗；另一方面，截水沟溢流、漫沟以及沟内滞留水现象严重，冲刷边坡严重，给露天采坑边坡安全带来造成了隐患，相应导致边坡维护费用骤然升高，同时这也造成了多数露天矿山终了境界的边坡角取值偏向保守，进而大大增加了剥岩量和剥离费用，这也正是导致我国露天矿边坡角的设计值普遍保守于矿业发达国家的主要根源之一。

技术实现要素：

有鉴于此，为了更好的解决露天矿，尤其是特大型露天矿排水所碰到的问题，本发明的目的在于提供一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统及方法，该排水方法是在充分利用大型露天矿具备高台阶、宽平台的特征的基础之上，改变了原有的仅在单个平台修筑截水沟的设计方法，而采用相邻多个平台形成梯段接力式的布置方式，同时配与汇水池、梯段接力排水管和消能澄清池等相关配套设施，将原有单层单区汇水模式改变为多层多分区汇水方式。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统，其特征在于，包括：

分层分区以梯段接力式设置在矿山平台上的多条单段截水沟，所述单段截水沟用于截住截水沟以上地表径流，将地表径流有序快速的汇至本级排水泵站泵池，最终通过排水设备排出至坑外的污水处理站或其他接纳设施；

所述单段截水沟前端设置有用于缓冲水流的势能并对水中泥质杂物进行澄清的消能澄清池；

所述单段截水沟未端设置有汇水池，用于汇集本段截水沟的汇水；

所述相邻的两条单段截水沟之间通过梯段接力排水管连接及流水的传递，所述梯段接力排水管的两端分别连接上段截水沟的汇水池和下段水沟消能澄清池；所述梯段接力排水管顺边坡倾斜布置；

所述汇水池顶部两端分别留设有与所述单段截水沟和所述梯段接力排水管的溢流连接口；

所述消能澄清池两端设有与梯段接力排水管以及单段截水沟的连接口。

进一步地，所述单段截水沟的水利坡度在3‰以上，所述单段截水沟，内壁采用浆砌片石、素混凝土、塑料防渗布中的一种或多种进行衬砌护壁防渗。

进一步地，所述梯段接力排水管，采用的为具备消能作用的消能排水管，以配合所述的消能澄清池，进一步起到缓冲势能及澄清水中泥质杂物的作用。

进一步地，所述消能澄清池，既可以选择下沉式也可以选择地上式的设计。

进一步地，所述消能澄清池内中部设置的消能隔离墙及澄清溢流隔筛，用于缓冲梯段接力排水管中流水自上而下产生的势能，以及用于分离水中杂物和澄清水质作用。

一种露天矿山分区式梯段消能接力排水方法，采用上述排水系统，其特征在于，采坑内各单段截水沟用于截住各自汇水区间的汇水，其次，各单段截水沟均朝各分级泵站方向有序流动，单段截水沟内汇水通过汇水池的集中收集和澄清后，汇水池采用溢流方式流至梯段接力排水管，梯段接力排水管流水借助势能顺势流向下平台消能澄清池，澄清后再通过溢流方式流向下一单段截水沟，如此反复，直至分级泵站收集池，最终由泵送设备泵送至坑外污水处理站或其他接纳水体设施。

本发明的有益效果如下：

一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统，使得大型露天矿截水沟水利坡度可满足设计规范要求，并可根据汇水量，在设计规范标准3‰以上调节，可将原有的极缓坡或平坡设计成陡坡。因此，截水沟功能得到显著提升。且由截水沟平台以上汇水不再往采场坑底方向漫流，有效减少了除最上1级排水泵站之外的以下各级泵站的排水量，因而实现了各级泵站排水设备差异化配置。此外，自上而下的节省了以往截水沟未能截住的溢流水的泵送扬程，从而有效的减小了排水设备的投入和日常排水费用的开支。与此同时，传统建设方式中，截水沟内长期存在滞留水、大面积溢流、漫沟等现象得到了有效的遏制，边坡受雨水、溢流水冲刷现象得到了极大幅度的减少，边坡稳定性得到了明显提高。反过来，由于新型排水系统的出现，可一定程度上提高采坑最终边坡角的设计值，以相应减小剥岩量和剥离费用。

另外，与单段截水沟配套设施还有汇水池和消能澄清池，汇水池和消能澄清池具备收集雨水、缓冲势能、澄清水质的作用，使得各单段截水沟的杂质、淤泥的沉积量明显减小，水中含有的绝大部分的杂质和浑浊物均集中在汇水池和消能澄清池中沉降和积淀，截水沟的清淤工作基本可实现免除。此外，汇水池和消能澄清池中淤泥，经混同草种及肥料简单造浆后，可对附近边坡进行复垦，巧妙的起到了减少水土流失、固稳边坡以及美化环境的作用。

附图说明

图1示出了一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统的总体示意图；

图2示出了一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统的局部示意图；

图中:1-单段截水沟，2-汇水池，3-梯段接力排水管，4-消能澄清池，5-排水管，6-分级泵站，7-消能隔离墙，8-澄清溢流隔筛。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对发明作进一步的详细描述：

以下将对本发明的优选实施例进行进一步的说明，例如：

图1中截水沟1a段，表示第1级泵站，第a段截水沟；

图1中截水沟3c段，表示第3级泵站，第c段截水沟；

图1中截水沟1b段与截水沟2a段及其图中虚线构成一个分区汇水单元，整个露天矿汇水由各个分区汇水单元组成；

一种露天矿山分区式梯段消能接力排水系统包括：分层分区以梯段接力式设置在矿山平台上的多条单段截水沟1；所述单段截水沟1用于截住截水沟以上地表径流，将地表径流有序快速的汇至本级泵站泵池，最终通过排水管5及分级泵站6排出至坑外的污水处理站或其他接纳设施；所述单段截水沟1前端设置有用于缓冲水流的势能并对水中泥质杂物进行澄清的消能澄清池4；所述单段截水沟1未端设置有用于汇集本段截水沟汇水的汇水池2，所述相邻的两条单段截水沟1之间通过梯段接力排水管3连接及流水的传递，所述梯段接力排水管3的两端分别连接上段截水沟的汇水池2和下段水沟消能澄清池4；所述梯段接力排水管3顺边坡倾斜布置；所述汇水池2顶部两端分别留设有与所述单段截水沟1和所述梯段接力排水管3的溢流连接口；所述消能澄清池4两端设有与梯段接力排水管3以及单段截水沟1的连接口。

所述单段截水沟1可保证水利坡度在3‰以上，并以此为依据进行设计，单段截水沟1的长度及断面尺寸设计，除需根据本段截水沟的汇水量考虑之外，还需要根据本级其他段截水沟长度、工程量以及汇水量等因素统筹考虑，以使整体的截水沟工程量达到最优。另外，所述单段截水沟1，内壁宜采用浆砌片石、素混凝土、塑料防渗布等一种或多种进行衬砌护壁防渗。

所述梯段接力排水管3，采用的为具备消能作用的消能排水管，以配合所述的消能澄清池4，进一步起到缓冲势能及澄清水中泥质杂物的作用；所述消能澄清池4，既可以选择下沉式也可以选择地上式的设计。

所述消能澄清池内中部设置的消能隔离墙7及澄清溢流隔筛8，用于缓冲梯段接力排水管中流水自上而下产生的势能，以及用于分离水中杂物和澄清水质作用。

其他具体参见图1至图2，以大型露天矿常见的4级接力排水为例进行说明。如下：

降雨时，首先，采坑内各单段截水沟1用于截住各自汇水区间的汇水，其次，各单段截水沟1均朝各分级泵站6方向有序流动，单段截水沟1内汇水通过本平台的汇水池2的集中收集和澄清后，汇水池2采用溢流方式流至梯段接力排水管3，梯段接力排水管3流水借助势能顺势流向下平台消能澄清池4，梯段接力排水管3可选用消能作用的排水管，消能澄清池4内中部设置的消能隔离墙7用于缓冲梯段接力排水管3中流水自上而下产生的势能，除此之外，消能隔离墙7澄清溢流隔筛8共同起到了对水中的泥质杂物的澄清作用，澄清后再通过溢流方式流向下一单段截水沟，如此反复，直至分级泵站6收集池，最终由泵送设备泵送至坑外污水处理站或其他接纳水体设施。

通过各单段截水沟1设置的汇水池2及消能澄清池4对汇水的多次反复澄清作用，各单段截水沟流水中所含泥质杂物沉降明显减少，相反，泥质杂物形成的淤泥在汇水池2和消能澄清池4中得到了集中收集。一方面解决了复杂繁重的清沟工作量，另一方面，池中淤泥通过混合种子、肥料造浆后，可对附近边坡进行复垦，巧妙的起到了减少水土流失、固稳边坡以及美化环境的作用。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。