專利名稱：用特殊井巷結(jié)合疏干法開采砂金礦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能安全、高效、快速地開采河谷或階地含水層下砂金礦床疏干地下水方法。
在我國及世界上其他地區(qū)水系的四、五級支流和支谷中由于原生金礦床和含金巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、在沖積、洪積搬運(yùn)作用下而發(fā)生沉積現(xiàn)象。形成了在我國北方以河谷砂金礦床和南方河谷、階地砂金礦床為主的沉積砂金礦床。在河面由窄變寬或由寬變窄的地段和階地前緣部位均是砂金富集較富的位置，特別是河流拐彎的凸岸內(nèi)側(cè)富集較多而形成工業(yè)可采砂金礦體。因天然原生金粒較粗大，一般為粒徑為0.2-1mm，大者27mm以上，比重較其他金屬重為19.37，一般沉積在砂礫含水層中、下部或基巖面上和含水層下基巖頂部裂縫中。
在目前現(xiàn)有的技術(shù)中，開采河谷、階地河床或其他地區(qū)含水層下砂金礦床，一般采用露天剝離(采金船或挖掘機(jī)，自卸汽車)砂金礦上方之砂礫石用機(jī)械或人力方法搬運(yùn)出砂金礦坑，對于涌出匯集于露天礦坑內(nèi)的地下水則采取在露天坑安置水泵，用機(jī)械方法排出坑外然后采集砂金。對于地下開采砂金的方法，則是在開采井中，設(shè)置排水水泵，把匯集于井底中之地下水排出井外，此兩種方法，對于地下水滲透系數(shù)不超100m/d的含水層尚可起到降水作用，但對于地下水滲透系數(shù)大于100m/d的富含水層的大水砂金礦床，用這種方法開采砂金往往是很難實(shí)行的，這是因?yàn)閷τ诼短扉_采隨著露天采掘時間的延長，露天礦坑面積逐漸增大深度加深，地下水對露天坑邊坡壓力，因水流作用，將會造成露天坑邊坡失穩(wěn)，形成蠕動式滑坡，露天邊坡砂礫石、其他土巖和水形成泥石流迅速以滑坡形式快速涌向露天坑內(nèi)，其迅速程度往往使人員和機(jī)械設(shè)備還來不及轍退到露天坑外的安全地帶，造成人員的傷亡和機(jī)械設(shè)備的埋沒，損失慘重，如果井下開采，豐富的地下水將使井內(nèi)增加到多臺水泵也排泄不盡，如果強(qiáng)制排水開采井施工到底，開采砂金工作也是非常困難，同時也會造成井下塌方，冒頂，水淹采金工作面的事故，雖然增加多臺排水設(shè)備，也無濟(jì)于事，造成費(fèi)工費(fèi)時損失浪費(fèi)巨大，最終還得放棄。因此，為了保證安全高效地開采河谷或階地砂礫含水層下之砂金礦床必須首先進(jìn)行降水疏干措施，預(yù)先疏干降低砂金礦床之含水層中地下水才能達(dá)到安全快速地開采砂金這個目的。
本發(fā)明的目的是提供一種井巷結(jié)合方法預(yù)先疏干砂金礦床之上砂礫層和其他含水層中的地下水，截住地下水滲透流入砂金礦床內(nèi)通道。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在砂金礦床之上第四系砂礫含水層中地面范圍內(nèi)，沿礦床外圍或河床上下游垂直于流水方向，隔一定距離(10-300米)施工一口大口徑疏干降水井，此井開采期只為疏干降水用，每一疏干井之深度都要到達(dá)含水層底板直至基巖。每側(cè)所有疏干井全部到達(dá)基巖后，在疏干井內(nèi)，在每降水井左右二個方向，橫向以巷道掘進(jìn)方式進(jìn)行貫通，每井全部相通直達(dá)河谷、河床二岸基巖隔水層形成降水疏干井、排。為了達(dá)到截住地下水之目的，巷道底板與基巖面高程要選擇合適的位置，可以緊靠基巖面，也可以高于基巖面一定距離，只要達(dá)到截住地下水之目的，保證采金工作面無水或少水，以不影響安全采金之目的。為了保證疏干井迅速降水之目的，實(shí)現(xiàn)緩和的降水漏斗曲線，所有降水疏干井的井壁要用能滲水之材料砌筑，可以用木板，木材，也可以用水泥砂漏管預(yù)制件，有孔鋼管、料石或其他材料砌筑，無論何種材料都必須保證井筒壁的孔隙滲水這個目的，不能是全封閉式的?？紤]到施工速度和經(jīng)濟(jì)實(shí)用，井筒壁和井下巷道最好采用木板、木材作木支護(hù)。在含細(xì)砂或土層較多的地層中，為了防止涌沙漏土，可用草袋和其它滲水材料在木板外圍圈住，以保證只滲水不漏沙。對于特大水之砂金礦床地下水滲透系數(shù)達(dá)到300m/d以上，一條疏干井巷工程不能完全截住地下水，達(dá)到砂金礦床內(nèi)無水或少水，可在河床上下游二處各施工二條或多條疏干井、巷工程，大井位置排列可以是梅花狀，雁行狀的。
在河床中有流水部位，根據(jù)需要，可將流水在河床中改道或不改道，但在采金生產(chǎn)過程中，為了安全、快速起見，一定要首先開采河床橫距離較河水較遠(yuǎn)處，即靠近河床或河谷邊緣，而后逐漸靠近河水。在距離流水河段最近處，在安全塌陷角的范圍內(nèi)外，開采砂金時，要采用隔水材料充填空區(qū)，以防止冒頂之裂隙到達(dá)地表、河水沿裂縫流入井下，危及安全采金生產(chǎn)。露天開采砂金方法也是先采集距河水最遠(yuǎn)處，先遠(yuǎn)后近，逐漸接近河水，排土在露天采空區(qū)內(nèi)排后、最后將河水改道在露天采空區(qū)坑內(nèi)靠近河岸位置。
本發(fā)明的具體實(shí)施由附圖給出

圖1是我國南方一個砂金礦床的水系平面圖的示例圖2是圖1所示中砂金礦床水系之局部塊段地形3是圖1中所示的砂金砂床之局部塊段地質(zhì)剖面4是圖所示的砂金礦床防治地下水降水漏斗曲線圖。
在圖1所描述描述的砂金礦床地面水系的平面圖中，它是由公路1，含砂金水系河流2，含砂金塊段地理位置3。該區(qū)市鎮(zhèn)位置4以及連接主要江河之二、三級水系5組成，比例尺為1比500萬分之一。
在圖2是表示砂金礦床之局部塊段平面地形圖中它是由河堤1，河床內(nèi)橫排截水疏干井2、2′，地質(zhì)勘探鉆孔3、3′，圖中左右兩側(cè)及下部地形等高線4，含砂金礦床位置5，河床二側(cè)陡坎，堤坎6，河水及流向示意標(biāo)記7等組成，比例尺為1比2000分之一。
在圖3砂金礦床防治水井巷結(jié)合地質(zhì)剖面圖中，它是由河床1，沖積沉積砂礫含水層2，及該段河床中正在流動之河水3它隨季節(jié)和該地區(qū)氣候的影響有所增加或減少，此水往下游流動最終注入大江大河，流向海洋，是補(bǔ)充地下水之主要水源，在河床中、下部及基巖面和基巖裂縫中砂金層4，為防治地下水的疏干井5，它在含砂金礦床上、下游各有二排或多排疏干井，每排均施工數(shù)口疏干井，井排和井距它是由地下水的滲透系數(shù)，疏干井涌水量而定，此井在開采后期也作為采金井巷一舉二用，疏干巷道6數(shù)量可隨疏干井?dāng)?shù)量而定，它直接施工于疏干井下部，接近或深入基巖，它是疏干井巷連接之主要截水通道，其降水效果顯著，其斷面尺寸，可因該地區(qū)地下水涌水量而確定一般來說以能方便保證施工人員自由出入為依據(jù)，可以是0.5-5米，剖面位置可隨基巖高程走向施工，巷道要垂直于地下水的流向施工。河床下部基巖7，其基巖面上及裂縫中是天然原生金塊富集處，河床及沖積砂金礦體寬度為數(shù)十米到數(shù)百米，厚度從數(shù)米到數(shù)十米不等。圖3比例尺橫剖面為1比5000分之一，豎剖面為1比1000分之一。
在圖4降水漏斗曲線圖中，原始自然地下水水位線1，下降到已疏干地下水位線2、2′是地下水經(jīng)過河床上、下游截流井巷疏干后的縱剖面水位線，它不隨河床上下游截流之長度距離的限制，而隨截流之井巷工程的密度和地下水滲透系數(shù)，涌水量有關(guān)，因此考慮到經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)條件的允許，在工業(yè)可采砂金礦床內(nèi)截流距離3、3′地段盡可能長一些，考到到在每年夏季因?qū)俑邷赜昙荆樗竟?jié)，河床水面上漲，影響采金工作的進(jìn)行，所以適宜于采金生產(chǎn)只是在每年的枯水季節(jié)，即當(dāng)年的10月以后到第二年的5月前共計6個月的時間，因此，3、3′距離應(yīng)選擇較好經(jīng)濟(jì)合理的長度，根據(jù)礦床的長度一般為50-5000米為宜，如果砂金礦床較大，也可增長至10000米上。為了較為徹底疏干采金區(qū)內(nèi)地下水，經(jīng)過井巷工程流后的殘余水頭和該上、下游截流區(qū)內(nèi)3、3′區(qū)段內(nèi)河水入滲補(bǔ)給之地下水可以通過采金井安裝水泵排出井外，盡可能地減少工作面內(nèi)殘余水頭，達(dá)到安全開采砂金的目的，疏干井巷3、3′考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用最好采用木支護(hù)這樣便于維護(hù)和節(jié)省投資。在使用木支護(hù)時，井徑可以是正方形、矩形或園形，井徑要以方便施工人員出入和提升需要為準(zhǔn)可采用木板密支護(hù)，或相臨與木板中間留較大縫隙，板外圍靠近砂礫含水層、中間用有孔鐵板或草袋等能滲水其他材料圍住四周，可起到滲水作用，井深直達(dá)井底基巖，井壁也可采用水泥預(yù)制砂漏管，此管壁內(nèi)孔隙為滲水通道，制作方法為水泥加打碎加之小塊碎石加水?dāng)嚢柚瞥?。河?在河底較底處有水流通過，這也是截流距離內(nèi)河水入滲補(bǔ)給地下水的主要水源，為了減少河水入滲補(bǔ)給量，應(yīng)采取必要的治理措施，方法之一是在水位不深或流速較小的情況下，河底填上粘土和其他較為經(jīng)濟(jì)的材料，形成河底隔水層，或選擇較為合適的位置將河水在河床內(nèi)改道。砂金礦層5一般在地下含水層的中下部，基巖面上及基巖裂縫中，這也是必須進(jìn)行防治地下水之主要原因?；鶐r6一般為較堅(jiān)硬的巖石所以在基巖面上采金較為容易，地質(zhì)勘探鉆孔7為地質(zhì)勘探砂金礦層時的鉆孔，一般為為地質(zhì)普查和精查找礦鉆孔，從鉆孔中提取巖芯可分離出金塊和礦樣是掌握砂金埋藏儲量及其規(guī)律的主要依據(jù)。比例尺為縱剖面為1∶10000分之一，豎剖為1比1000分之一。
為了避免在采金地區(qū)、氣侯、地形等諸多不利因素的影響，延長每年的采金期，防治地下水工程可與采集砂金之露天坑采礦坑剝離工程或井采開拓工程可以同步進(jìn)行，防治地下水疏干井巷工程稍為提前進(jìn)行。
為了保證安全采金，確保防治地下水工程的順利進(jìn)行，在砂金開采工作區(qū)內(nèi)要保證電源的供給，方法是可同時接通二路高壓電源，一路為工作電源，一路為備用電源，或一路高壓電源、另外購置發(fā)電機(jī)組作為備用電源。
權(quán)利要求
1.在河谷和階地砂金礦床中的含水層中、下部及其基巖面和基巖裂縫中，有些地段是砂金礦床富集較多部位而成為工業(yè)可采砂金礦體，為了能夠防止地下水的動壓力，造成露天坑采工作面邊坡滑坡，塌方和井下巷采工作面的冒頂事故危及機(jī)械和人身安全，所以必須進(jìn)行的預(yù)先降低疏干砂金礦床內(nèi)地下水的降水技術(shù)措施，其方法是沿階地河床或河谷上、下游垂直于流水方向，或河床二側(cè)，隔一定距離打一口特殊疏干大井，深度直達(dá)基巖，在含水層下部按近或深入基巖處橫向施工井下巷道連結(jié)所有疏干井直達(dá)兩岸隔水層，其特征在于所有疏干大井[5]全部和井下巷道[6]連接相通，直到階地河床或河谷兩岸隔水層部位，以攔截地下水，達(dá)到預(yù)先疏干地下水的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，疏干井巷在砂金礦床上游[3]、下游[3′]部位二處都應(yīng)設(shè)置，以此攔截上、下游地下水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，砂金礦床上游[3]、下游[3′]攔截地下水的疏干井巷、排相距以30-5000米為宜，如礦金礦床較大，可適當(dāng)增長距離為10000米或10000米以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，特殊疏干大井[3]、[3′]垂直濃度應(yīng)到達(dá)砂金礦床含水層底板基巖面或深入基巖，井距不限，可遠(yuǎn)可近，根據(jù)需要以10-300米內(nèi)為宜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，疏干巷道[6]施工在含水層內(nèi)垂直于地下水流方向，直達(dá)河床兩岸隔水層的基巖，巷道底板高程在基巖面上或深入基巖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，河床上游[3]下游[3′]疏干截流地下水井、巷工程可以為上、下游各一排、二排或多排。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，疏干地下水井、巷工程[3]、[3′]可與河床井采砂金礦床和露天坑采砂金剝離工程可同步施工或疏干、井巷工程提前施工。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，疏干井、巷工程[3]、[3′]可在砂金礦床含水層上、下游垂直于地下水水流方向和河床或河谷兩側(cè)施工，從地面與井下巷道相連接，斜巷可作為排水管路敷設(shè)通道和人員物料出入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，特疏干大井[3]、[3′]井深可達(dá)50-300米，井口形狀可以是正方形，園形或矩形，其直徑或邊長為0.5-6米，疏干巷道[6]寬度和高度為0.5-5米，巷道坡度沿基巖面高度起伏或任意形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，所有特殊疏干大井[5]井壁材料最好采用木板，木材，也可以使用水泥預(yù)制滲水管、鋼管和其他材料，疏干巷道[6]材料一般均采用木材作支護(hù)材料，但所有井巷材料必須都加工施工成可以滲水的井筒井壁巷道，如用木板作井筒壁，中間應(yīng)以木材作十字形支撐井筒壁，以加強(qiáng)應(yīng)力，保持井筒壁穩(wěn)固。
全文摘要
本發(fā)明為采用特殊井巷疏干法預(yù)先疏干我國及世界上其他地區(qū)水系的四、五級支流和支谷中富含砂金礦床含水層中的地下水,因砂金經(jīng)洗選工藝可得到大顆粒黃金塊,且天然原生金塊比重較大為19.37,因此多埋藏于砂礫含水層中,下部基巖面或其裂隙中,所以防治水工程應(yīng)到達(dá)含水層下部直至基巖,在砂金礦床含水層垂直地下水流方向施工井、巷疏干工程攔截地下水,從而安全快速地露天坑采或地下開采我國北方的河谷砂金礦和南方河谷、階地砂金礦。
文檔編號E21F16/00GK1174281SQ9711661
公開日1998年2月25日 申請日期1997年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月4日
發(fā)明者張朝喜 申請人:張朝喜