某露天銅礦集水倉清淤及新水平開拓方法探討

何慕平，徐 威

（江西銅業公司城門山銅礦，江西 九江 332100）

某露天銅礦是一座已探明的以銅硫為主、伴生金銀的大型露天銅礦，礦石儲量達2.2億t，目前二期日處理量達7000t/d。該銅礦地處亞熱帶濕熱氣候區，濕潤多雨，年平均降雨量1420mm，最大降雨量2165.7mm。礦區三面環湖，礦體賦存位置從平面看，部分礦體位于湖區，從垂向看，絕大部分礦體在侵蝕基準面（湖岸線：標高14m）以下。礦巖松軟、破碎，地表水體發育、地下涌水量大，工程地質、水文地質條件極為復雜。

作為國內少見三面環湖且工程水文地質極為復雜的凹陷露天礦山，該礦每年集水倉清淤及新水平開拓難度極大，能否按期清淤并進行新水平開拓，是關系到礦山能否正常生產運營的重大問題。該礦山經過多年的探索研究，總結出了一套高效率、低成本的集水倉清淤和新水平開拓全新作業方式。

圖1 采區集水倉現狀圖

1 集水池清淤及新水平開拓方案設計

1.1 方案背景

該礦集水倉于2019年年底修筑完成，-94m以下可蓄水約9.81萬m3。分南北兩個水倉，北部水倉最低修筑至-110m，南部水倉最低修筑至-100m。截至今年7月底，南北兩個水倉均有大量淤泥沉積，經測量，南北兩個水倉淤泥均沉積至-98m左右，兩個水倉實際容積合計僅5.77萬m3。

按十年一遇三日連續暴雨強度0.2151m/3d計算，需對集水倉進行擴容，將南部-100m臺階下降至-112m臺階，水倉擴容至15.45萬m3，以確保2020年順利度過汛期，同時也為了保證二級礦量充足，確保生產經營的延續性。

1.2 方案概述及設計

圖2 采區集水倉清淤及新水平開拓設計圖

第一階段：南部水倉先行進行清淤，待靠東面清淤完畢后開始下溝，由-100m掘溝至-112m，靠西側的淤泥在道路修筑過程中與廢石搭配清理，提升清淤效率，下路及水倉修筑過程中潛水泵持續跟進排水。第二階段：待-100m至-112m道路修筑完成后，開始進行-112m水倉開拓；水倉靠南側預留6m至10m安全平臺，便于挖機排水和阻擋南部擴幫爆堆入坑；水倉邊坡坡度均按60°修筑。第三階段：待南部-112m水倉形成后開始蓄水，水位上漲至-94m左右時將浮閥從北部水倉漂移至南部水倉，之后恢復排水，將南部水倉水位降低至-100m以下，北部水倉蓄水導往南部水倉，并著手北部水倉清淤，同時著手在-82m以上臺階挖掘沉砂池并定期清理，讓水經過沉砂池后流入北部水倉最終匯集在南部水倉抽排，以減少淤泥下水倉。

2 施工過程中存在的困難及亮點做法

2.1 施工過程中存在困難

下水倉清淤及擴幫分為三個階段，每個階段均存在難點。

第一階段難點：①坑底穿孔透水量大，容易塌孔，需盡可能采取現穿現爆模式。②掘溝爆破效果難以保證，下路過程容易出現根底，需反向孔持續跟進。③下路過程中透水量大，需架設潛水泵及時排水。

第二階段難點：水倉修筑過程中工作面較為狹窄，設備運行需做好監護，確保作業安全。

第三階段難點：①浮閥移位需南北兩個水倉水位持平，且水位需在-94m左右，浮閥移位過程難度大。②北面水倉淤泥積壓較多，且靠西側水倉底板反挖至-110m，道路不通，需要邊清淤邊鋪墊，清淤過程難度大。

圖3 采區集水倉清淤現場圖

2.2 施工過程中主要亮點做法

集水倉南部水倉清淤及新水平開拓工程總體較為順利，主要有以下亮點工作：

（1）清淤及下溝前，通過充分探討確定了下溝設計方案，尤其是南部水倉，確定了通過環形下路方式減緩下路坡度，增大-110m開拓作業空間的下溝方案。

（2）采用先行清理部分淤泥騰挪出鉆機穿孔作業面的方式，為下溝做好前期準備，剩余淤泥在掘溝過程中與廢石搭配清理，大大增加了清淤效率。

（3）環形下路為構建臨時排水系統提供了便利，通過在邊坡下修建排水線路通道的方式，使得排水系統完全不影響正常采剝，同時又能在最低點修筑集水池，及時排干工作面積水，提高了下溝效率。

集水倉北部水倉清淤難度較大，但通過全場上下努力，圓滿完成了清淤工作，其中主要有以下亮點：

（1）在北部水倉淤泥含水量大，無法通過常規方式濾干的不利因素下，全場上下集思廣益，及時調整，采取了爆破周邊-94m平臺廢石以及檢修通道部分廢石，利用廢石鋪路，并將廢石與淤泥混合的“置換法”清淤，加快了清淤效率。

（2）在排水方面，因前期淤泥含水量較大，無法形成正規的排水系統，采用先行清理潛水泵區域淤泥、掏坑架泵的方式搭建排水系統，為下一步清淤打下了基礎。

浮閥移位及排水管線架設過程較為順利，主要亮點有：在設計方案中通過對比往年移浮閥經驗，結合現場實際情況，確定了在南部水倉開拓完成后通過蓄水使得南北兩個水倉水位上漲至-98m左右，然后將浮閥牽引漂移至南部水倉。

3 總結

該礦在集水池清淤及新水平開拓過程中總結了諸多創新的作業方法，經過實踐驗證效果良好，對于其他水文、地質條件復雜的同類礦山具有一定的借鑒意義，具體的創新點總結如下：

（1）清淤及下溝的主要難點在于治水，南部水倉清淤及下溝能夠順利完成，主要原因在于通過掘溝修筑低水平集水池，將涌水及時排出了作業面，同時將采區所有地表匯水導往了北部水倉，從而加快了清淤及下溝效率。而北部水倉因不具備修筑低水平集水池客觀條件，地下涌水無法集中排出，同時-94m平臺滲水無法避免的不斷流往北部水倉，使得北部水倉淤泥含水量一直處于高位，加大了清淤難度。

（2）清淤過程中應充分利用周邊廢石，用于鋪墊道路或者與淤泥混合，可加快清淤效率。

（3）清淤及下溝過程中可充分考慮排水線路鋪設問題，合理鋪設排水線路可提升排水效率，如上述南部水倉下溝過程中在坡底修筑了臨時排水線路通道方便管線鋪設，提高了排水效率。

（4）清淤及下溝工程是一項綜合性工程，在工程推進過程中可充分考慮各項工程開展順序，盡量使得前后工程銜接緊密，無關聯工程同時開展，如上述1#坑泄水工程和10#坑蓄水工程同時開展，浮閥移位和北部管線移位未能同時開展等。

（5）清淤過程出現問題時可大膽思考，考慮創新性的清淤模式，在清淤過程中，我場試用了聚丙烯酰胺澄清集水池污水、吸污車清理高含水量淤泥、投放高分子吸水樹脂固結含水量高淤泥等方式，均取得了一定的成效，為來年開創科學、高效清淤模式提供了思路。