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        礦山露天開采礦坑涌水量預(yù)測(cè)

        2016-10-15 08:59:41雷金勇
        資源節(jié)約與環(huán)保 2016年7期
        關(guān)鍵詞:順坡礦坑涌水量

        雷金勇

        (1中國(guó)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(guó)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)限邊界含水層。將來(lái)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(lái)源主要是大氣降水,地下水(基巖裂隙水)對(duì)礦坑基本無(wú)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(lái)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(zhǎng)、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(lái)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(yǔ)

        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(guò)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(guó)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(kù)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)??蒲小h(huán)境工程、環(huán)評(píng)等工作。

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