专利名称：用特殊井巷结合疏干法开采砂金矿的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能安全、高效、快速地开采河谷或阶地含水层下砂金矿床疏干地下水方法。
在我国及世界上其他地区水系的四、五级支流和支谷中由于原生金矿床和含金岩石经风化、剥蚀、在冲积、洪积搬运作用下而发生沉积现象。形成了在我国北方以河谷砂金矿床和南方河谷、阶地砂金矿床为主的沉积砂金矿床。在河面由窄变宽或由宽变窄的地段和阶地前缘部位均是砂金富集较富的位置，特别是河流拐弯的凸岸内侧富集较多而形成工业可采砂金矿体。因天然原生金粒较粗大，一般为粒径为0.2-1mm，大者27mm以上，比重较其他金属重为19.37，一般沉积在砂砾含水层中、下部或基岩面上和含水层下基岩顶部裂缝中。
在目前现有的技术中，开采河谷、阶地河床或其他地区含水层下砂金矿床，一般采用露天剥离(采金船或挖掘机，自卸汽车)砂金矿上方之砂砾石用机械或人力方法搬运出砂金矿坑，对于涌出汇集于露天矿坑内的地下水则采取在露天坑安置水泵，用机械方法排出坑外然后采集砂金。对于地下开采砂金的方法，则是在开采井中，设置排水水泵，把汇集于井底中之地下水排出井外，此两种方法，对于地下水渗透系数不超100m/d的含水层尚可起到降水作用，但对于地下水渗透系数大于100m/d的富含水层的大水砂金矿床，用这种方法开采砂金往往是很难实行的，这是因为对于露天开采随着露天采掘时间的延长，露天矿坑面积逐渐增大深度加深，地下水对露天坑边坡压力，因水流作用，将会造成露天坑边坡失稳，形成蠕动式滑坡，露天边坡砂砾石、其他土岩和水形成泥石流迅速以滑坡形式快速涌向露天坑内，其迅速程度往往使人员和机械设备还来不及辙退到露天坑外的安全地带，造成人员的伤亡和机械设备的埋没，损失惨重，如果井下开采，丰富的地下水将使井内增加到多台水泵也排泄不尽，如果强制排水开采井施工到底，开采砂金工作也是非常困难，同时也会造成井下塌方，冒顶，水淹采金工作面的事故，虽然增加多台排水设备，也无济于事，造成费工费时损失浪费巨大，最终还得放弃。因此，为了保证安全高效地开采河谷或阶地砂砾含水层下之砂金矿床必须首先进行降水疏干措施，预先疏干降低砂金矿床之含水层中地下水才能达到安全快速地开采砂金这个目的。
本发明的目的是提供一种井巷结合方法预先疏干砂金矿床之上砂砾层和其他含水层中的地下水，截住地下水渗透流入砂金矿床内通道。
本发明是这样实现的，在砂金矿床之上第四系砂砾含水层中地面范围内，沿矿床外围或河床上下游垂直于流水方向，隔一定距离(10-300米)施工一口大口径疏干降水井，此井开采期只为疏干降水用，每一疏干井之深度都要到达含水层底板直至基岩。每侧所有疏干井全部到达基岩后，在疏干井内，在每降水井左右二个方向，横向以巷道掘进方式进行贯通，每井全部相通直达河谷、河床二岸基岩隔水层形成降水疏干井、排。为了达到截住地下水之目的，巷道底板与基岩面高程要选择合适的位置，可以紧靠基岩面，也可以高于基岩面一定距离，只要达到截住地下水之目的，保证采金工作面无水或少水，以不影响安全采金之目的。为了保证疏干井迅速降水之目的，实现缓和的降水漏斗曲线，所有降水疏干井的井壁要用能渗水之材料砌筑，可以用木板，木材，也可以用水泥砂漏管预制件，有孔钢管、料石或其他材料砌筑，无论何种材料都必须保证井筒壁的孔隙渗水这个目的，不能是全封闭式的。考虑到施工速度和经济实用，井筒壁和井下巷道最好采用木板、木材作木支护。在含细砂或土层较多的地层中，为了防止涌沙漏土，可用草袋和其它渗水材料在木板外围圈住，以保证只渗水不漏沙。对于特大水之砂金矿床地下水渗透系数达到300m/d以上，一条疏干井巷工程不能完全截住地下水，达到砂金矿床内无水或少水，可在河床上下游二处各施工二条或多条疏干井、巷工程，大井位置排列可以是梅花状，雁行状的。
在河床中有流水部位，根据需要，可将流水在河床中改道或不改道，但在采金生产过程中，为了安全、快速起见，一定要首先开采河床横距离较河水较远处，即靠近河床或河谷边缘，而后逐渐靠近河水。在距离流水河段最近处，在安全塌陷角的范围内外，开采砂金时，要采用隔水材料充填空区，以防止冒顶之裂隙到达地表、河水沿裂缝流入井下，危及安全采金生产。露天开采砂金方法也是先采集距河水最远处，先远后近，逐渐接近河水，排土在露天采空区内排后、最后将河水改道在露天采空区坑内靠近河岸位置。
本发明的具体实施由附图给出
图1是我国南方一个砂金矿床的水系平面图的示例图2是图1所示中砂金矿床水系之局部块段地形3是图1中所示的砂金砂床之局部块段地质剖面4是图所示的砂金矿床防治地下水降水漏斗曲线图。
在图1所描述描述的砂金矿床地面水系的平面图中，它是由公路1，含砂金水系河流2，含砂金块段地理位置3。该区市镇位置4以及连接主要江河之二、三级水系5组成，比例尺为1比500万分之一。
在图2是表示砂金矿床之局部块段平面地形图中它是由河堤1，河床内横排截水疏干井2、2′，地质勘探钻孔3、3′，图中左右两侧及下部地形等高线4，含砂金矿床位置5，河床二侧陡坎，堤坎6，河水及流向示意标记7等组成，比例尺为1比2000分之一。
在图3砂金矿床防治水井巷结合地质剖面图中，它是由河床1，冲积沉积砂砾含水层2，及该段河床中正在流动之河水3它随季节和该地区气候的影响有所增加或减少，此水往下游流动最终注入大江大河，流向海洋，是补充地下水之主要水源，在河床中、下部及基岩面和基岩裂缝中砂金层4，为防治地下水的疏干井5，它在含砂金矿床上、下游各有二排或多排疏干井，每排均施工数口疏干井，井排和井距它是由地下水的渗透系数，疏干井涌水量而定，此井在开采后期也作为采金井巷一举二用，疏干巷道6数量可随疏干井数量而定，它直接施工于疏干井下部，接近或深入基岩，它是疏干井巷连接之主要截水通道，其降水效果显著，其断面尺寸，可因该地区地下水涌水量而确定一般来说以能方便保证施工人员自由出入为依据，可以是0.5-5米，剖面位置可随基岩高程走向施工，巷道要垂直于地下水的流向施工。河床下部基岩7，其基岩面上及裂缝中是天然原生金块富集处，河床及冲积砂金矿体宽度为数十米到数百米，厚度从数米到数十米不等。图3比例尺横剖面为1比5000分之一，竖剖面为1比1000分之一。
在图4降水漏斗曲线图中，原始自然地下水水位线1，下降到已疏干地下水位线2、2′是地下水经过河床上、下游截流井巷疏干后的纵剖面水位线，它不随河床上下游截流之长度距离的限制，而随截流之井巷工程的密度和地下水渗透系数，涌水量有关，因此考虑到经济效益及技术条件的允许，在工业可采砂金矿床内截流距离3、3′地段尽可能长一些，考到到在每年夏季因属高温雨季，洪水季节，河床水面上涨，影响采金工作的进行，所以适宜于采金生产只是在每年的枯水季节，即当年的10月以后到第二年的5月前共计6个月的时间，因此，3、3′距离应选择较好经济合理的长度，根据矿床的长度一般为50-5000米为宜，如果砂金矿床较大，也可增长至10000米上。为了较为彻底疏干采金区内地下水，经过井巷工程流后的残余水头和该上、下游截流区内3、3′区段内河水入渗补给之地下水可以通过采金井安装水泵排出井外，尽可能地减少工作面内残余水头，达到安全开采砂金的目的，疏干井巷3、3′考虑到经济实用最好采用木支护这样便于维护和节省投资。在使用木支护时，井径可以是正方形、矩形或园形，井径要以方便施工人员出入和提升需要为准可采用木板密支护，或相临与木板中间留较大缝隙，板外围靠近砂砾含水层、中间用有孔铁板或草袋等能渗水其他材料围住四周，可起到渗水作用，井深直达井底基岩，井壁也可采用水泥预制砂漏管，此管壁内孔隙为渗水通道，制作方法为水泥加打碎加之小块碎石加水搅拌制成。河床4在河底较底处有水流通过，这也是截流距离内河水入渗补给地下水的主要水源，为了减少河水入渗补给量，应采取必要的治理措施，方法之一是在水位不深或流速较小的情况下，河底填上粘土和其他较为经济的材料，形成河底隔水层，或选择较为合适的位置将河水在河床内改道。砂金矿层5一般在地下含水层的中下部，基岩面上及基岩裂缝中，这也是必须进行防治地下水之主要原因。基岩6一般为较坚硬的岩石所以在基岩面上采金较为容易，地质勘探钻孔7为地质勘探砂金矿层时的钻孔，一般为为地质普查和精查找矿钻孔，从钻孔中提取岩芯可分离出金块和矿样是掌握砂金埋藏储量及其规律的主要依据。比例尺为纵剖面为1∶10000分之一，竖剖为1比1000分之一。
为了避免在采金地区、气侯、地形等诸多不利因素的影响，延长每年的采金期，防治地下水工程可与采集砂金之露天坑采矿坑剥离工程或井采开拓工程可以同步进行，防治地下水疏干井巷工程稍为提前进行。
为了保证安全采金，确保防治地下水工程的顺利进行，在砂金开采工作区内要保证电源的供给，方法是可同时接通二路高压电源，一路为工作电源，一路为备用电源，或一路高压电源、另外购置发电机组作为备用电源。
权利要求
1.在河谷和阶地砂金矿床中的含水层中、下部及其基岩面和基岩裂缝中，有些地段是砂金矿床富集较多部位而成为工业可采砂金矿体，为了能够防止地下水的动压力，造成露天坑采工作面边坡滑坡，塌方和井下巷采工作面的冒顶事故危及机械和人身安全，所以必须进行的预先降低疏干砂金矿床内地下水的降水技术措施，其方法是沿阶地河床或河谷上、下游垂直于流水方向，或河床二侧，隔一定距离打一口特殊疏干大井，深度直达基岩，在含水层下部按近或深入基岩处横向施工井下巷道连结所有疏干井直达两岸隔水层，其特征在于所有疏干大井[5]全部和井下巷道[6]连接相通，直到阶地河床或河谷两岸隔水层部位，以拦截地下水，达到预先疏干地下水的目的。
2.根据权利要求1，疏干井巷在砂金矿床上游[3]、下游[3′]部位二处都应设置，以此拦截上、下游地下水。
3.根据权利要求1，砂金矿床上游[3]、下游[3′]拦截地下水的疏干井巷、排相距以30-5000米为宜，如矿金矿床较大，可适当增长距离为10000米或10000米以上。
4.根据权利要求1，特殊疏干大井[3]、[3′]垂直浓度应到达砂金矿床含水层底板基岩面或深入基岩，井距不限，可远可近，根据需要以10-300米内为宜。
5.根据权利要求1，疏干巷道[6]施工在含水层内垂直于地下水流方向，直达河床两岸隔水层的基岩，巷道底板高程在基岩面上或深入基岩。
6.根据权利要求1，河床上游[3]下游[3′]疏干截流地下水井、巷工程可以为上、下游各一排、二排或多排。
7.根据权利要求1，疏干地下水井、巷工程[3]、[3′]可与河床井采砂金矿床和露天坑采砂金剥离工程可同步施工或疏干、井巷工程提前施工。
8.根据权利要求1，疏干井、巷工程[3]、[3′]可在砂金矿床含水层上、下游垂直于地下水水流方向和河床或河谷两侧施工，从地面与井下巷道相连接，斜巷可作为排水管路敷设通道和人员物料出入口。
9.根据权利要求1，特疏干大井[3]、[3′]井深可达50-300米，井口形状可以是正方形，园形或矩形，其直径或边长为0.5-6米，疏干巷道[6]宽度和高度为0.5-5米，巷道坡度沿基岩面高度起伏或任意形状。
10.根据权利要求1，所有特殊疏干大井[5]井壁材料最好采用木板，木材，也可以使用水泥预制渗水管、钢管和其他材料，疏干巷道[6]材料一般均采用木材作支护材料，但所有井巷材料必须都加工施工成可以渗水的井筒井壁巷道，如用木板作井筒壁，中间应以木材作十字形支撑井筒壁，以加强应力，保持井筒壁稳固。
全文摘要
本发明为采用特殊井巷疏干法预先疏干我国及世界上其他地区水系的四、五级支流和支谷中富含砂金矿床含水层中的地下水,因砂金经洗选工艺可得到大颗粒黄金块,且天然原生金块比重较大为19.37,因此多埋藏于砂砾含水层中,下部基岩面或其裂隙中,所以防治水工程应到达含水层下部直至基岩,在砂金矿床含水层垂直地下水流方向施工井、巷疏干工程拦截地下水,从而安全快速地露天坑采或地下开采我国北方的河谷砂金矿和南方河谷、阶地砂金矿。
文档编号E21F16/00GK1174281SQ9711661
公开日1998年2月25日 申请日期1997年8月4日 优先权日1997年8月4日
发明者张朝喜 申请人:张朝喜