礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測(cè)

雷金勇

（1中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心廣西桂林541004）

礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測(cè)

雷金勇

（1中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心廣西桂林541004）

礦山在露天開采過程中分為露天順坡開采和凹陷開采，針對(duì)礦體賦存狀態(tài)及不同的開采方式分析礦體所在巖層地下水影響方式和計(jì)算開采過程中礦坑涌水量。

露天開采；地下水；礦坑涌水量

1　引言

礦山開發(fā)過程中對(duì)地下水的破壞和污染比較嚴(yán)重，采礦產(chǎn)生的廢渣、礦井排水等造成大量有害物質(zhì)沉積地表，并通過各種途徑進(jìn)入地下水含水層、污染地下水[1]。

礦坑涌水量預(yù)測(cè)的精確程度直接影響礦床的合理開采和安全生產(chǎn)[2]，有助于合理設(shè)計(jì)礦山排水[3]、分析開采對(duì)地下水環(huán)境、周邊村落飲水資源等的影響。

2　露天開采方式

礦山露天開采過程中根據(jù)礦體的賦存狀態(tài)可分為沿山體露天順坡和凹陷開采，由于礦體出露標(biāo)高與最低侵蝕面相對(duì)位置不同對(duì)開采過程中對(duì)地下水的影響有所不同。

3　露天順坡開采地下水影響分析及礦坑涌水量計(jì)算

礦體最低標(biāo)高位于最低侵蝕面以上，開采方式為露天順坡開采，含水層分布面積較大，距離四周隔水層邊界均大于礦坑排水最大影響半徑，含水層可概化成無限邊界含水層。將來隨露天采剝，地下水位隨之會(huì)下降，地表徑流改變，地下水位線整體變深。

順坡開采含水層補(bǔ)給來源主要是大氣降水，地下水（基巖裂隙水）對(duì)礦坑基本無充水影響，礦坑涌水量采用分析計(jì)算法預(yù)測(cè)礦坑涌水量。

Q=10-3AFρ………（3-1，引自水文地質(zhì)手冊(cè)公式9-4-57[3]）

式中：Q—大氣降雨充水量（m3/d）；

A—大氣降雨量（mm/d）。

F—露天采坑的匯水面積（m2）；

ρ—降雨時(shí)地表徑流系數(shù)，根據(jù)水文地質(zhì)手冊(cè)表9-4-5結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域資料可得。

分析法計(jì)算的礦坑涌水量是取礦山露天開坑的最大開采平面進(jìn)行預(yù)測(cè)，而實(shí)際開采時(shí)，露天采坑是分階段開挖、分階段復(fù)墾的，采場(chǎng)工作面的實(shí)際面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采坑最大開采平面面積，因此，計(jì)算的礦坑涌水量偏大。建議礦坑涌水量根據(jù)礦山開采時(shí)的實(shí)際涌水量進(jìn)行排水方案調(diào)整。

4　露天凹陷開采地下水影響分析及礦坑涌水量計(jì)算

礦體最低標(biāo)高位于最低侵蝕面以下，開采方式為露天凹陷開采，如礦床兩側(cè)巖性透水性差可將兩側(cè)其視為水文地質(zhì)單元直線隔水邊界。凹陷開采含水層補(bǔ)給來源主要是大氣降水和地下水（基巖裂隙水）對(duì)礦坑充水影響，開采時(shí)形成的采坑可概化為矩形“大井”。

4.1地下水充水量計(jì)算

露天凹坑開采均質(zhì)含水層承壓～潛水非完整井礦坑地下水涌水量計(jì)算圖式見圖1及式4-1。

圖1　礦坑涌水量計(jì)算圖

公式：

式中：Q地—礦坑地下水涌水量(m3/d)；

H—含水層厚度(m)；

M—承壓含水層厚度(m)；

h—礦坑底到含水層底板高度(m)；

k—滲透系數(shù)(m/d)；R—降水影響半徑(m)；

S降深（m）；r0—礦坑等效半徑(m)；

a、b—分別為礦坑長、短邊(m)。

4.2總礦坑涌水量計(jì)算（降雨充水量由式3-1計(jì)算）

從計(jì)算公式可以看出，枯水期露天采坑涌水量主要來源地下水，在枯水期含水層所獲得的降雨量和外圍補(bǔ)給量少，礦坑地下水涌量將出現(xiàn)逐步遞減趨勢(shì)。

5　結(jié)語

露天開采會(huì)對(duì)礦區(qū)原有的涵養(yǎng)水源能力、地下水資源、地下水位和水質(zhì)產(chǎn)生影響，正常預(yù)測(cè)和計(jì)算露天開采過程中產(chǎn)生的礦坑涌水量有利于合理設(shè)計(jì)礦山截排水，并進(jìn)一步分析開采對(duì)地下水環(huán)境的影響（包括含水層疏干范圍、地下水位下降幅度、對(duì)周邊村落飲水資源等的影響），對(duì)保障礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

[1]吳勇.鐵礦露天開采對(duì)地下水的影響及保護(hù)對(duì)策[J].大科技, 2013(9)：237-238.

[2]曹慧玲.對(duì)露天礦開采地下水環(huán)境的探討[J].華北國土資源, 2014（3）：109-110,120.

[3]王艷黨,林秀廣.廣東封開園珠頂銅鉬礦礦坑地下水涌水量預(yù)測(cè)[J].廣東地質(zhì),2012,(4)：110-113.

[4]水文地質(zhì)手冊(cè):第二版.北京:地質(zhì)出版社,2012.

廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)（14-045-17）、廣西科技重大項(xiàng)目“金屬選冶固體廢棄物堆場(chǎng)滲漏對(duì)地下水控制技術(shù)與示范”（桂科重1355002-3）和“典型巖溶型尾礦庫重金屬污染阻隔凈化技術(shù)示范”（桂科重1298002）、廣西特聘專家聯(lián)合資助。

雷金勇（1981—），男，廣西玉林人，本科，工程師，主要從事分析測(cè)試、環(huán)保科研、環(huán)境工程、環(huán)評(píng)等工作。