礦山露天開采礦坑涌水量預測

雷金勇

（1中國有色桂林礦產地質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重點實驗室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術研究中心廣西桂林541004）

礦山露天開采礦坑涌水量預測

雷金勇

（1中國有色桂林礦產地質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重點實驗室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術研究中心廣西桂林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)過程中對地下水的破壞和污染比較嚴重，采礦產生的廢渣、礦井排水等造成大量有害物質沉積地表，并通過各種途徑進入地下水含水層、污染地下水[1]。

礦坑涌水量預測的精確程度直接影響礦床的合理開采和安全生產[2]，有助于合理設計礦山排水[3]、分析開采對地下水環(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，由于礦體出露標高與最低侵蝕面相對位置不同對開采過程中對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算

礦體最低標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。

順坡開采含水層補給來源主要是大氣降水，地下水（基巖裂隙水）對礦坑基本無充水影響，礦坑涌水量采用分析計算法預測礦坑涌水量。

Q=10-3AFρ………（3-1，引自水文地質手冊公式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—降雨時地表徑流系數(shù)，根據(jù)水文地質手冊表9-4-5結合當?shù)貐^(qū)域資料可得。

分析法計算的礦坑涌水量是取礦山露天開坑的最大開采平面進行預測，而實際開采時，露天采坑是分階段開挖、分階段復墾的，采場工作面的實際面積遠遠小于采坑最大開采平面面積，因此，計算的礦坑涌水量偏大。建議礦坑涌水量根據(jù)礦山開采時的實際涌水量進行排水方案調整。

4　露天凹陷開采地下水影響分析及礦坑涌水量計算

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

4.1地下水充水量計算

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

圖1　礦坑涌水量計算圖

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總礦坑涌水量計算（降雨充水量由式3-1計算）

從計算公式可以看出，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給量少，礦坑地下水涌量將出現(xiàn)逐步遞減趨勢。

5　結語

露天開采會對礦區(qū)原有的涵養(yǎng)水源能力、地下水資源、地下水位和水質產生影響，正常預測和計算露天開采過程中產生的礦坑涌水量有利于合理設計礦山截排水，并進一步分析開采對地下水環(huán)境的影響（包括含水層疏干范圍、地下水位下降幅度、對周邊村落飲水資源等的影響），對保障礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

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

[2]曹慧玲.對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測[J].廣東地質,2012,(4)：110-113.

[4]水文地質手冊:第二版.北京:地質出版社,2012.

廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室建設（14-045-17）、廣西科技重大項目“金屬選冶固體廢棄物堆場滲漏對地下水控制技術與示范”（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，主要從事分析測試、環(huán)保科研、環(huán)境工程、環(huán)評等工作。