具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-8所示，本发明一实施例提供的露天矿的地下储水系统的修筑方法，包括如下步骤：

S1：确定蓄水区500的边界，包括：

在垂直于地表的方向上，以端帮含水层3的下边界作为蓄水区500的下边界。

在水平范围内，向露天矿坑300内偏移预设距离作为蓄水区500的水平区域边界。

S2：在露天矿坑300内处于蓄水区500的下边界的下方以内排土的方式构筑人工隔水层5，人工隔水层5与端帮隔水层2连接。

其中，在水平范围内，蓄水区500处于人工隔水层5的边界范围内。

S3：在水平区域边界的外侧以内排土的方式构筑截面呈梯形的主挡水坝6，主挡水坝6的上边界高于蓄水区500的上边界，主挡水坝6的下边界低于蓄水区500的下边界。

S4：在蓄水区500中以内排土的方式构筑毛石集水系统9，其中，毛石集水系统9包括呈放射状布置的多面毛石墙91。

S5：以内排土的方式向任意相邻的两面毛石墙91之间排入砾石以构筑储水体10。

S6：以内排土的方式向蓄水区500中排土覆盖毛石集水系统9及储水体10，形成隐藏式的地下储水系统。

本发明中的露天矿采用内排土的作业方式进行作业，也可称之为内排露天矿。

露天矿在采煤后会形成端帮，包括沿着工作线走向的侧端帮200和处于工作线走向的后端的后端帮100，其中后端帮100为非工作端帮，侧端帮200为工作端帮。

端帮从下往下有端帮底层1、端帮隔水层2、端帮含水层3和端帮上层4。其中，端帮底层1及端帮上层4又可细分为很多层，其不涉及本申请的发明点，因此本申请中将处于端帮隔水层2下方的统称为端帮底层，将处于端帮含水层3上方的统称为端帮上层。端帮隔水层2为地下的原始隔水层，端帮含水层3为地下的原始含水层。采煤后会在端帮中形成露天矿坑300，在相邻的各层之间形成有剥离台阶400。

本发明提供的露天矿的地下储水系统的修筑方法是在露天矿坑300中形成储水系统，然后再回填覆盖，以形成隐藏在地下的地下储水系统。

本发明提供的露天矿的地下储水系统的修筑方法，其施工步骤如下：

首先，根据露天矿的地理位置、露天矿坑300的深度、面积等，确定蓄水区500的边界。蓄水区500的边界包括垂直方向的上边界、下边界，以界定蓄水区500的深度。蓄水区500的边界还包括水平范围内的水平区域边界，以确定蓄水区500的横向面积。

具体地，以端帮含水层3的下边界作为蓄水区500的下边界，根据端帮含水层3的厚度不同，蓄水区500的上边界可与端帮含水层3的上边界平齐，蓄水区500的上边界可低于端帮含水层3的上边界，蓄水区500的上边界可高于端帮含水层3的上边界。

以侧端帮200和后端帮100为起始位置，在水平范围内向露天矿坑300内偏移预设距离作为蓄水区500的水平区域边界。在沿着工作线的方向上或沿着侧端帮200的方向上，可根据实际需要，将U形的蓄水区500封闭，以形成封闭的蓄水区500。

在确定好蓄水区500的边界后，在露天矿坑300内处于蓄水区500的下边界的下方构筑人工隔水层5，其中以向露天矿坑300内排土的方式构筑形成人工隔水层5。人工隔水层5与端帮隔水层2连接，起到良好的隔水性能。

在水平范围内，人工隔水层5的面积大于蓄水区500的面积，并且蓄水区500处于人工隔水层5的边界范围内，从而可对蓄水区500进行有效隔水，防止蓄水区500中的水向下渗漏。

在构筑好人工隔离层5之后，在人工隔离层5的上方构筑主挡水坝6，主挡水坝6环绕着蓄水区500的水平区域边界。主挡水坝6的顶面高于蓄水区500的上边界，主挡水坝6的底面处于人工隔水层5中，主挡水坝6的下边界低于蓄水区500的下边界，从而将蓄水区500围成水库。

以向露天矿坑300内排土的方式构筑形成主挡水坝6，主挡水坝6的截面呈梯形，下宽上窄。一方面提好了基部的稳定性，另一方面利于上方的水沿着主挡水坝6的斜面汇入蓄水区500中。

在构筑主挡水坝6时，后部坝体61可先构筑，随着露天矿的推进逐步构筑侧部坝体62，在侧部坝体62的长度满足要求时(例如300m长)，构筑前部坝体63，以封闭蓄水区500。

在构筑好主挡水坝6之后，在蓄水区500中构筑毛石集水系统9，其中，毛石集水系统9包括呈放射状布置的多面毛石墙91。

毛石为粒度大于2cm的石块。毛石集水系统9包括多面毛石墙91，多面毛石墙91从蓄水区500的中间向外侧呈放射状布置，例如“米”字形。由于毛石的孔隙大，可以将周边的水更快的汇集到蓄水区500的中央。

采用向蓄水区500中排入毛石的方式构筑呈毛石集水系统9，以露天矿的剥离物为建库和储水物料，来源广泛、取料方便、成本低廉。

在构筑好毛石集水系统9后，在任意相邻的两面毛石墙91之间构筑储水体10。储水体10由粒径小于2cm的砾石构成。

具体为：以内排土的方式向任意相邻的两面毛石墙91之间排入砾石以构筑储水体10。储水体10由周围的蓄水区500的中心按设计的高度一次排弃全高，以减少排弃过程中的压实，提高储水效果。

储水体10的低于主挡水坝6约2-3m，避免水从坝顶流出。

在构筑好储水体10之后，以内排土的方式向蓄水区500中排土，表土覆盖毛石集水系统9及储水体10，从而形成隐藏式的地下储水系统。

回填土或内排土可回填至与端帮上层4一样高，也可低于端帮上层4，只要回填土或内排土覆盖住毛石集水系统9及储水体10即可。

由此，本发明提供的露天矿的地下储水系统的修筑方法，利用露天矿内排土场来构建地下储水系统，空间充裕、容量大、成本低；以露天矿的剥离物为建库和储水物料，来源广泛、取料方便、成本低廉；在蓄水区中构筑毛石集水系统及由砾石构成的储水体，汇水效果好，提高储水的回收利用效率。

在其中一个实施例中，在露天矿推进方向上，可间隔建造多个地下储水系统，以满足露天矿坑300中的水转移储存和分时调用的需要。

在其中一项可选技术方案中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：

S7：从上向蓄水区500中施工抽水孔11、注水孔12和监测孔13。其中，抽水孔11处于毛石集水系统9的中心，注水孔12处于毛石墙91远离毛石集水系统9的中心的一端。监测孔13处于储水体10的边界，也即是，监测孔13紧挨着主挡水坝6的内侧。

排土场的最上方的剥离台阶400形成后，从上而下施工抽水孔11、注水孔12。抽水孔11布置于毛石集水系统9的中心，并在底部放置不锈钢丝纱网，过滤渗水。多个注水孔12位于毛石集水系统9的周边，可通过向注水孔12注水，以储存在蓄水区500内。注水孔12不作业时可兼做监测孔用。监测孔13布置于储水体10的边界附近，用于观测蓄水区500的水位，保证其不超挡水坝。当蓄水区500中的水位高于警戒值时，通过抽水泵从抽水孔11中向外排水。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：以内排土的方式在主挡水坝6的内外两侧构筑辅助挡水坝7。

在构筑好主挡水坝6，在主挡水坝6的内外两侧分别构筑辅助挡水坝7。在主挡水坝6的两侧排弃泥岩类物料或粘土类物料作为辅助挡水坝7，辅助挡水坝7的上部宽度为蓄水区500的上下边界高度的1.5倍，坡面坡度在20°-25°之间。辅助挡水坝7起到加强防渗的作用。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：

向主挡水坝6中施工多个竖直延伸的注浆孔，注浆孔的下端伸入人工隔水层5中。向注浆孔中注入胶结剂。

在主挡水坝6的顶部向下钻注浆孔并注入胶结剂，封堵主挡水坝6内部裂隙形成不透水的挡水坝。注浆孔深入到人工隔水层5大约1～3m，提高隔水效果。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：相邻的两个注浆孔的间距为主挡水坝6的高度的1-1.5倍，利于形成完整的库体防渗体系。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：以内排土的方式在主挡水坝6的四周构筑有高位隔水层8。

蓄水区500的下边界以上2-3m范围内排弃易胶结的泥岩类物料并反复夯实，作为高位隔水层8，高位隔水层8的厚度为2m左右。高位隔水层8处于主挡水坝6的四周，起到防止水向外渗漏的作用。

在其中一个实施例中，主挡水坝6的坡面斜度在20°-25°之间，利于水向蓄水区500中汇集。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：

在水平区域边界时，向露天矿坑300内偏移的预设距离为端帮含水层3的平均高度的5-7倍。

在水平区域边界时，以后端帮100和侧端帮200为起始点，向露天矿坑300中偏移端帮含水层3的平均高度的5-7倍的距离作为蓄水区500的后部边界和两侧边界，以保证露天矿开采结束后地下储水系统不影响地下水利联系的恢复。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：

在构筑人工隔水层5时：

如构筑空间的高度小于或等于10m时，向构筑空间排弃易胶结的泥岩物料，并采用工程车辆往复夯实。

如构筑空间的高度大于10m时，首先向距离蓄水区500的下边界10m以下的空间中排弃剥离物(任何废弃物均可)，然后向距离蓄水区500的下边界10m以内的空间中排弃易胶结的泥岩物料，并采用工程车辆往复夯实。

在其中一个实施例中，该露天矿的地下储水系统的修筑方法还包括如下步骤：

在确定蓄水区500的上边界和下边界时：

选择露天矿端帮暴露的地层中的端帮含水层3对应的上下边界来确定蓄水区500的上下边界。

如端帮含水层3的高度超过45m，以端帮含水层3的下边界作为蓄水区500的下边界，以高于端帮含水层3的下边界45m的平面作为蓄水区500的上边界。

如端帮含水层3的高度不足30m时，以端帮含水层3的下边界作为蓄水区500的下边界，以高于端帮含水层3的下边界30m的平面作为蓄水区500的上边界。

如端帮含水层3的高度大于30m而不足45m时，以端帮含水层3的下边界作为蓄水区500的下边界，以端帮含水层3上边界作为蓄水区500的上边界。

以使得地下储水系统的高度与露天排土作业和排土场地层修复相协调，满足储水能力的要求，并尽量降低坝体构建难度。

综上所述，本发明提供的露天矿的地下储水系统的修筑方法，利用露天矿内排土场来构建地下储水系统，空间充裕、容量大、成本低；以露天矿的剥离物为建库和储水物料，来源广泛、取料方便、成本低廉；在蓄水区中构筑毛石集水系统及由砾石构成的储水体，汇水效果好，提高储水的回收利用效率。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。