摘要：制定合理有效的防排水方案及措施，是确保露天煤矿安全生产的必要条件。本文对露天采场防排水的重要性进行了介绍，基于和顺鸿润露天煤矿水文地质条件，制定了采场防排水方案及措施，对防排水设备和材料进行选型，为该露天煤矿的安全生产提供了技术保障。
关键词：露天煤矿;防排水;水害危害;设备选型
1矿区概况
1.1矿山简介
和顺鸿润露天煤矿位于和顺县城西南约10km处，地处沁水煤田东北边缘，和顺普查勘探区北段东部边缘。矿区地势南西高北东低，最高点标高1508m，最低点标高1410m，相对高差最大98m。矿区主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，含煤层自上而下依次为11、12、13、14上、14下、和15#煤层，其中15#煤层全区稳定可采。目前为三采区A段主采煤层，可采原煤量419万t，剥离量为10058万m3，剥采比为24m3/t，可采面积为1.24km2。
1.2采场水文地质条件分析
三采区内仅发育一些北东走向的季节性冲沟，旱季无水，雨季时有短暂洪水通过。区内有一三泉河，河流到东清漳河。和顺县属暖温带半干旱大陆性季风气候，四季变化明显。年均降水量为561.5mm，年最大降水量1069mm，年最小降水量仅318mm，日最大降水量163.8mm，一小时最大降水量46.6mm。年际降水量变化较大，且年内降水分布极不均。夏季降水量在年降水量中的占比高达61.4%。冬季干旱，降水量仅占年均降水量的2.4%。春、秋季节降水量分别占年均降水量的13.4%和22.8%。多年平均蒸发量为1622.8mm，年蒸发量最高为1874.1mm，最低为1180.6mm。
2露天采场防排水重要性分析
采场水害严重威胁着凹陷露天煤矿生产和设备等安全[1]。在掌握露天矿水文地质条件的基础上，针对露天矿建设和生产的全过程制定露天煤矿防排水方案和措施，可有效杜绝水害事故发生，实现露天煤矿可持续发展[2]。露天矿一旦发生水害事故，导致的后果通常极为严重，危害主要有以下三个方面：(1)降低设备使用效率和寿命。露天煤矿采场发生水害极大降低了汽车和机车使用效率，更为汽车运输安全带来极大威胁。(2)延缓工程进度。露天煤矿采场底部汇水后极大降低了掘沟速度，若不能有效及时地将汇水排出，不仅给新水平的准备工作带来较大困难，还严重影响着开采水平的推进。(3)严重威胁采场边坡和排土场边坡的稳定性。水是滑坡产生的主要诱因之一，不仅降低了边坡岩层物理力学性质;其引发大面积滑坡的产生，还给工作人员和设备安全带来极大威胁。综上所述，制定合理有效的防排水方案和措施，对露天煤矿安全生产至关重要，矿山管理人员必须高度重重视并严格做好防排水工作。
3防排水方案及措施
3.1采场防排水
3.1.1采场防排水系统采场排水的目的是及时排出进入采场的大气降水、地表汇水及地下水。根据和顺鸿润露天煤矿采掘特点，采用采场坑底贮水排水方式进行采场排水。具体为：排水泵站布设在采场坑底最低点位置，排水方式为潜水电泵排水。管路敷设由两部分组成：一是埋设管路1条，为正常降雨排水管路;二是明设管路2条，为暴雨排水管路。所有管路均由排水泵站向非工作帮敷设，经采场北侧将汇水向北自然排放。此外，考虑到采剥工程推进速度较快，排水泵站和排水管路移设频繁的问题，采用快速接头螺旋缝焊接钢管以便于移设。当管路需穿越道路时，采用钢套管对管路进行保护。此外，由于据揭露岩层为第四系表土地层、散岩层、砂土砾石层，发生垮塌或滑坡的可能性较大，对边坡管理造成压力和困难，且“雨季三防”期将临界，采场本坡面、地貌山坡客水汇积采场，不能外排水，故沿东侧挖掘排水导水沟工程。3.1.2排水量计算(1)汇水量计算。采场大气汇水量为降雨径流量，主要集中在雨季，可根据式1和式2分别计算正常降雨时和连续1天暴雨时的采场汇水量。Qz=qzSCz(1+P)=3.81×0.65×0.5×(1+5%)=1300m3/d(1)Qb=qbSCb=3.81×0.65×0.6=32955m3/d(2)其中，Qz为正常降雨时采场汇水量，m3/d;Qb为连续1天暴雨时汇水量，m3/d;qz为正常日平均降雨量，mm/d;qb为暴雨日平均降雨量，mm/d;S为采场汇水面积，km2;C为正常降雨径流系数，取0.5;Cb为暴雨降雨径流系数，取0.6;P为暴雨设计频率，取5%。水泵按每天20h工作能排出24h小时的涌水量计，结合正常降雨时和连续1天暴雨时的采场汇水量知采场排水量：正常泵排水量100m3/h，暴雨泵排水量500m3/h，暴雨应急发动机排水泵排水量1200m3/h。(2)排水设备及材料。由于正常排水量和暴雨排水量相差较大，故在排水设备选型时分别选择正常排水泵和暴雨排水泵。正常排水期，水泵具备的总排水能力为：(3)暴雨排水期，水泵具备的总排水能力为：(4)水泵所需扬程：(5)根据以上估算，考虑到露天开采集水坑中泥沙含量较多，所以选用隔爆性潜水排沙泵。正常排水期选用BQS100-60-37/N一台，扬程为60m，排水量为100m3/h，可满足正常排水期的排水需求;暴雨排水期选用BQS200-70/2-75/N两台，扬程为70m，排水量每台为200m3/h，在暴雨排水期内与正常排水期内的一台水泵同时工作，同时设置15台发动机应急泵15台，排水量每台为80m3/h，可满足暴雨排水期的排水需求。
3.2地面防排水
露天采场将露天区内一处在半山腰，且采场东北侧地势较高，地面汇水会对采场安全不构成威胁。但由于采场坑底相对局部处地势较低处，汇水不易导出，基于拦截为主，疏截结合的地面防排水系统建立原则，同时充分结合地形、工程位置和采剥推进的时空关系，有序布置采剥场和排土场防排水系统，保证矿山开采安全正常地进行。根据三采区地形条件，在采剥场东侧挖引排水沟外排到枯河。在采掘场中部、西侧侧设排水沟将采剥场雨季汇水到坑底水泵抽出。设置水泵站，一台正常水泵，两台暴雨水泵，配置三条3寸水管到污水处理车间，处理后循环利用;暴雨时水泵外排到河绪河流入枯河。其它较低的坑底汇水采用应急水泵抽到水泵站、再外排。
3.3防排水措施
(1)雨季前，制定相关《防洪应急预案》，并组织演练，同时对防排水沟进行清理和修整;制定集水坑影响范围内的所有设备的有效可行的逃逸措施。(2)对于在路边或横穿道路铺拆的立帮管路，应在作业场所前后设置警示标志;同时对立帮上下道路进行封闭，并由专人指挥。(3)挖水沟和修建挡墙期间，所有施工设备的任何部位均严禁探出至平盘边缘外。
4结语
(1)露天矿水害危害主要有降低设备使用效率和寿命、延缓工程进度和严重威胁采场边坡和排土场边坡的稳定性三个方面。(2)分析了和顺鸿润露天煤矿水文地质条件，设计了采场和地面防排水系统，并基于对采场汇水量和排水量的计算，对防排水设备和材料进行了选型。(3)制定了防排水措施和注意事项，确保了和顺鸿润露天煤矿防排水工作顺利进行。
参考文献
[1]刘永刚,蔡光琪,韩进.平朔东露天矿防治水系统优化[J].露天采矿技术,2016,31(03):14-16.
[2]马熹焱.抚顺西露天矿边坡治理中不同疏干排水方案的对比[J].露天采矿技术,2020,35(02):73-75+78.Qb=×qb=1.2×1204=57m3/h24h20hH===68.
《和顺鸿润露天煤矿防排水方案及措施》来源：《矿业装备》，作者：杨立功
