礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測問題探討

覃雪波

摘 要：礦區(qū)涌水量主要是由含水層性質(zhì)、透水性、富水性等基本的自然條件決定的，他們也是預(yù)測涌水量需要著重考慮的因素，涌水量的預(yù)測也是保證礦山露天采礦安全性的重要保障?；诖耍疚膶\析礦山露天采礦的方式，通過礦坑補(bǔ)給條件對涌水量預(yù)測的分析，探尋涌水量的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：露天開采；礦坑；涌水量；分析；計(jì)算

不可否認(rèn)，礦山露天開采會(huì)對地下水產(chǎn)生一定的污染和破壞，這一過程會(huì)帶來許多有害的廢渣、廢水，經(jīng)過不同方式滲透到土壤，從而污染地下含水層和地下水。礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測的準(zhǔn)確程度關(guān)乎礦床的高質(zhì)量工作和運(yùn)作，有利于暢通礦山的排水，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航的同時(shí)，還可保證周邊生活區(qū)域的安全飲水。

一、礦山露天采礦的方式

一般來說，礦山露天開采是依據(jù)礦體的自然狀況，主要分為露天順坡和凹陷開采兩種形式，礦體顯露出的標(biāo)高、侵蝕面相互對應(yīng)區(qū)域不同，這對礦山露天開采所處位置的地下水也會(huì)產(chǎn)生差異化影響。通過一定的技術(shù)手段、工藝順序，用一定的開采工藝，將礦體外部巖石分離開，進(jìn)而獲取礦石。礦山露天開采技術(shù)遵照施工的接連性，主要分為間斷、半連續(xù)和全連續(xù)三種，其中間斷式開采方式主要應(yīng)用于地質(zhì)礦巖的自然環(huán)境下，半連續(xù)式在硬巖地質(zhì)礦巖施工中，增設(shè)了機(jī)器碎石的流程；全連續(xù)式開采工藝提高工作效率的同時(shí)，還推動(dòng)了自動(dòng)化安全開采方式的應(yīng)用。另外，使用何種開采方式主要依據(jù)露天采礦剝離具體時(shí)間與空間的合作[1]。

二、礦坑補(bǔ)給條件對涌水量預(yù)測的分析

通常情況下，露天礦坑所產(chǎn)生的水主要來自礦床、土壤和巖石中存儲(chǔ)的水，經(jīng)過多種巖層通過不同巖層、巖體和不同途徑進(jìn)入礦坑的地下水的儲(chǔ)量，有時(shí)還會(huì)涌現(xiàn)深層的承壓水。對此，在對露天礦區(qū)開采礦坑涌水量進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測時(shí)，可充分分析涌水因素危害的大小和持續(xù)時(shí)間長短，再根據(jù)礦坑水量，預(yù)測補(bǔ)給區(qū)域、界限和面積。季節(jié)性降水為礦床補(bǔ)給了一定的水，也就推遲了礦坑涌水量排出的時(shí)間。礦山露天開采區(qū)域的地質(zhì)和水文條件也是礦床涌水量的原因，降雨持續(xù)的時(shí)間和強(qiáng)度也是引發(fā)礦床沖水的因素。通常情況下，補(bǔ)水區(qū)域的遠(yuǎn)近對礦井涌水速度變化具有重要的影響，降水期露天礦區(qū)的涌水量也相應(yīng)的加大，高溫期水量也會(huì)隨之減少，相較于大氣降水時(shí)間還會(huì)有一定的推遲[2]。河流、湖泊和海洋等地表水體對礦床涌水量與水系、補(bǔ)水區(qū)的遠(yuǎn)近有關(guān)，構(gòu)造破碎帶為礦坑水量補(bǔ)給水源主要由其性質(zhì)、巖石層、膠結(jié)成分及粘結(jié)力度決定的。我國各類礦區(qū)在斷層處較容易出現(xiàn)水泄露事件，主要是由斷裂帶和卡斯特之間的水力聯(lián)系造成的?；诖?，技術(shù)人員在進(jìn)行涌水量預(yù)測的時(shí)候，應(yīng)充分分析水事故發(fā)生的概率和危害。除此之外，在確定補(bǔ)給量和范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮構(gòu)造破碎帶的受損情況[3]。

三、礦山露天開采礦坑涌水量的預(yù)測方法

（一）礦坑涌水量的計(jì)算規(guī)定

露天礦坑涌水量的預(yù)測是要建立在全面了解礦區(qū)地質(zhì)和水文情況的基礎(chǔ)上的，進(jìn)行礦區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，在初步確定計(jì)算方案和流程后，不要本本主義地照搬照抄，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工區(qū)域的水文、地質(zhì)條件恰合時(shí)宜地對進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，充分考量周邊自然環(huán)境、邊界情況、水源補(bǔ)給方式，逐步形成露天礦區(qū)的水文、地質(zhì)和涌水量預(yù)測模式，擇取有針對性的數(shù)據(jù)和科學(xué)的計(jì)算方式對礦區(qū)涌水量的波動(dòng)范圍進(jìn)行評估，這就需要對其進(jìn)行事先了解，采用比擬、統(tǒng)計(jì)、水均衡、解析、數(shù)值和模擬等方法對水平標(biāo)高范圍內(nèi)的地下水儲(chǔ)存量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)際情況，預(yù)算處最小的開拓水平和涌水量。對于主礦體的侵蝕基準(zhǔn)面來說，水文、地質(zhì)等情況露天礦區(qū)可以計(jì)算出涌水量的具體數(shù)值，并結(jié)合礦區(qū)水文、地質(zhì)、涌水量模式，選用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方式，如果實(shí)際情況允許的話，可采用多種計(jì)算的方式，對預(yù)測數(shù)值進(jìn)行比對和分析，再綜合分析論述涌水量大小的影響因素和露天礦區(qū)礦床出水量的實(shí)際數(shù)值波動(dòng)范圍[4]。

（二）露天順坡礦坑涌水量的計(jì)算

通常情況下，露天礦區(qū)順坡開采地下水影響考慮和礦床涌水量預(yù)測礦體的最小標(biāo)高位數(shù)值在侵蝕面允許范圍內(nèi)，采取露天順坡開采的方式，這時(shí)礦坑分層占地面積很大，且與周圍隔水層的界限大于礦區(qū)排水區(qū)域最大范圍，可將含水層劃分為無限邊界含水層。伴隨著礦山開采露天礦區(qū)采剝活動(dòng)的開展，涌水量的水位線也會(huì)隨之下降，地表徑流的變化會(huì)使地下水位線逐漸加深。露天礦區(qū)的含水層水源供給通常來自大氣降水，由于基巖裂縫縫隙流淌水對涌水量幾乎沒有不良影響，通過分析計(jì)算的方式對坑體涌水量的計(jì)算，就可以預(yù)測出實(shí)際的水量。例如：在公式Q=10-3AFρ中，Q代表了大氣降雨充水量（單位為m3/d）；A則代表了大氣降雨量（單位為mm/d）。F代表了涌水區(qū)域的面積（單位為m2）；ρ是降水時(shí)，地表徑流系數(shù)，參照水文、地質(zhì)手冊表和以往的數(shù)據(jù)資料，通過分析計(jì)算礦區(qū)露天礦坑涌水量，這是對礦坑平面進(jìn)行最大平面預(yù)測的渠道，在具體的礦坑開采中，露天礦區(qū)開采活動(dòng)分為分段開挖和復(fù)墾形式，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種計(jì)算方式得出的涌水量大于實(shí)際數(shù)值，這就要求相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置排水計(jì)劃。

（三）露天凹陷開采礦坑涌水量的計(jì)算

露天凹陷開采中，標(biāo)高值在最低腐蝕面允許的范圍內(nèi)，對于礦床兩端的透水性不足以將其看作為水文和地質(zhì)區(qū)域的隔離界限，露天凹陷開采通常是受降水和基巖裂隙縫滲水量的影響，地下水補(bǔ)給量主要通過露天凹坑均質(zhì)含水層承壓和坑床涌水的公式計(jì)算得出，公式如下：Q地=1.366k（2H-M）M-h2/lg（R/r0），其中Q地代表了露天礦區(qū)開采礦坑涌水量（單位為m3/d），H代表了含水層厚度（單位為m）；M代表了承壓含水層的實(shí)際厚度（單位為m）；h代表了底板高度（單位為m）；k代表了滲透系數(shù)（m/d）；R代表了受降水影響區(qū)域的半徑長度（單位為m）；S代表的則是降深（單位為m）；r0代表了礦坑等效半徑（單位為m）；a和b則代表了分礦體的坑長、坑寬[5]。

結(jié)束語：結(jié)合礦區(qū)的水文等自然環(huán)境特征和礦區(qū)露天開采的客觀條件，合理預(yù)測、計(jì)算出礦坑的涌水量，才能設(shè)計(jì)礦山截排水，進(jìn)而綜合分析開采活動(dòng)對含水層、水位下降、周邊區(qū)域用水等水資源的實(shí)際影響，這對于礦區(qū)長遠(yuǎn)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，采取有效措施對礦山露天開采礦坑涌水量開展科學(xué)計(jì)算和合理預(yù)測，以此保證預(yù)測數(shù)據(jù)和結(jié)果的準(zhǔn)確性和可利用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李明玉.礦山地下開采礦坑涌水量預(yù)測分析[J].資源信息與工程，2018，230（02）：69-71.

[2]吳祖成.河南唐河周庵礦區(qū)井采礦坑涌水量預(yù)測研究[J].地下水，2018，40（1）：43-45.

[3]佚名.上莊礦區(qū)礦坑涌水量預(yù)測[J].世界有色金屬，2018，507（15）：191-192.

[4]雷金勇.礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（7）：187-187.

[5]徐文彥，袁彥超，朱同.露天開采礦山涌水量預(yù)測——以某滑石礦為例[J].黑龍江科技信息，2016（19）：72-72.