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矿山露天开采矿坑涌水量预测

时间:2024-07-28

雷金勇

(1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西桂林5410042广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 3广西环境治理工程技术研究中心广西桂林541004)

矿山露天开采矿坑涌水量预测

雷金勇

(1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西桂林5410042广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 3广西环境治理工程技术研究中心广西桂林541004)

矿山在露天开采过程中分为露天顺坡开采和凹陷开采,针对矿体赋存状态及不同的开采方式分析矿体所在岩层地下水影响方式和计算开采过程中矿坑涌水量。

露天开采;地下水;矿坑涌水量

1 引言

矿山开发过程中对地下水的破坏和污染比较严重,采矿产生的废渣、矿井排水等造成大量有害物质沉积地表,并通过各种途径进入地下水含水层、污染地下水[1]。

矿坑涌水量预测的精确程度直接影响矿床的合理开采和安全生产[2],有助于合理设计矿山排水[3]、分析开采对地下水环境、周边村落饮水资源等的影响。

2 露天开采方式

矿山露天开采过程中根据矿体的赋存状态可分为沿山体露天顺坡和凹陷开采,由于矿体出露标高与最低侵蚀面相对位置不同对开采过程中对地下水的影响有所不同。

3 露天顺坡开采地下水影响分析及矿坑涌水量计算

矿体最低标高位于最低侵蚀面以上,开采方式为露天顺坡开采,含水层分布面积较大,距离四周隔水层边界均大于矿坑排水最大影响半径,含水层可概化成无限边界含水层。将来随露天采剥,地下水位随之会下降,地表径流改变,地下水位线整体变深。

顺坡开采含水层补给来源主要是大气降水,地下水(基岩裂隙水)对矿坑基本无充水影响,矿坑涌水量采用分析计算法预测矿坑涌水量。

Q=10-3AFρ………(3-1,引自水文地质手册公式9-4-57[3])

式中:Q—大气降雨充水量(m3/d);

A—大气降雨量(mm/d)。

F—露天采坑的汇水面积(m2);

ρ—降雨时地表径流系数,根据水文地质手册表9-4-5结合当地区域资料可得。

分析法计算的矿坑涌水量是取矿山露天开坑的最大开采平面进行预测,而实际开采时,露天采坑是分阶段开挖、分阶段复垦的,采场工作面的实际面积远远小于采坑最大开采平面面积,因此,计算的矿坑涌水量偏大。建议矿坑涌水量根据矿山开采时的实际涌水量进行排水方案调整。

4 露天凹陷开采地下水影响分析及矿坑涌水量计算

矿体最低标高位于最低侵蚀面以下,开采方式为露天凹陷开采,如矿床两侧岩性透水性差可将两侧其视为水文地质单元直线隔水边界。凹陷开采含水层补给来源主要是大气降水和地下水(基岩裂隙水)对矿坑充水影响,开采时形成的采坑可概化为矩形“大井”。

4.1地下水充水量计算

露天凹坑开采均质含水层承压~潜水非完整井矿坑地下水涌水量计算图式见图1及式4-1。

图1 矿坑涌水量计算图

公式:

式中:Q地—矿坑地下水涌水量(m3/d);

H—含水层厚度(m);

M—承压含水层厚度(m);

h—矿坑底到含水层底板高度(m);

k—渗透系数(m/d);R—降水影响半径(m);

S降深(m);r0—矿坑等效半径(m);

a、b—分别为矿坑长、短边(m)。

4.2总矿坑涌水量计算(降雨充水量由式3-1计算)

从计算公式可以看出,枯水期露天采坑涌水量主要来源地下水,在枯水期含水层所获得的降雨量和外围补给量少,矿坑地下水涌量将出现逐步递减趋势。

5 结语

露天开采会对矿区原有的涵养水源能力、地下水资源、地下水位和水质产生影响,正常预测和计算露天开采过程中产生的矿坑涌水量有利于合理设计矿山截排水,并进一步分析开采对地下水环境的影响(包括含水层疏干范围、地下水位下降幅度、对周边村落饮水资源等的影响),对保障矿区可持续发展具有重要的意义。

[1]吴勇.铁矿露天开采对地下水的影响及保护对策[J].大科技, 2013(9):237-238.

[2]曹慧玲.对露天矿开采地下水环境的探讨[J].华北国土资源, 2014(3):109-110,120.

[3]王艳党,林秀广.广东封开园珠顶铜钼矿矿坑地下水涌水量预测[J].广东地质,2012,(4):110-113.

[4]水文地质手册:第二版.北京:地质出版社,2012.

广西环境污染控制理论与技术重点实验室建设(14-045-17)、广西科技重大项目“金属选冶固体废弃物堆场渗漏对地下水控制技术与示范”(桂科重1355002-3)和“典型岩溶型尾矿库重金属污染阻隔净化技术示范”(桂科重1298002)、广西特聘专家联合资助。

雷金勇(1981—),男,广西玉林人,本科,工程师,主要从事分析测试、环保科研、环境工程、环评等工作。

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