礦山露天開采礦坑涌水量預測問題探討

覃雪波

摘 要：礦區涌水量主要是由含水層性質、透水性、富水性等基本的自然條件決定的，他們也是預測涌水量需要著重考慮的因素，涌水量的預測也是保證礦山露天采礦安全性的重要保障。基于此，本文將淺析礦山露天采礦的方式，通過礦坑補給條件對涌水量預測的分析，探尋涌水量的計算方法。

關鍵詞：露天開采；礦坑；涌水量；分析；計算

不可否認，礦山露天開采會對地下水產生一定的污染和破壞，這一過程會帶來許多有害的廢渣、廢水，經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測的準確程度關乎礦床的高質量工作和運作，有利于暢通礦山的排水，為安全生產保駕護航的同時，還可保證周邊生活區域的安全飲水。

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，礦體顯露出的標高、侵蝕面相互對應區域不同，這對礦山露天開采所處位置的地下水也會產生差異化影響。通過一定的技術手段、工藝順序，用一定的開采工藝，將礦體外部巖石分離開，進而獲取礦石。礦山露天開采技術遵照施工的接連性，主要分為間斷、半連續和全連續三種，其中間斷式開采方式主要應用于地質礦巖的自然環境下，半連續式在硬巖地質礦巖施工中，增設了機器碎石的流程；全連續式開采工藝提高工作效率的同時，還推動了自動化安全開采方式的應用。另外，使用何種開采方式主要依據露天采礦剝離具體時間與空間的合作[1]。

二、礦坑補給條件對涌水量預測的分析

通常情況下，露天礦坑所產生的水主要來自礦床、土壤和巖石中存儲的水，經過多種巖層通過不同巖層、巖體和不同途徑進入礦坑的地下水的儲量，有時還會涌現深層的承壓水。對此，在對露天礦區開采礦坑涌水量進行計算和預測時，可充分分析涌水因素危害的大小和持續時間長短，再根據礦坑水量，預測補給區域、界限和面積。季節性降水為礦床補給了一定的水，也就推遲了礦坑涌水量排出的時間。礦山露天開采區域的地質和水文條件也是礦床涌水量的原因，降雨持續的時間和強度也是引發礦床沖水的因素。通常情況下，補水區域的遠近對礦井涌水速度變化具有重要的影響，降水期露天礦區的涌水量也相應的加大，高溫期水量也會隨之減少，相較于大氣降水時間還會有一定的推遲[2]。河流、湖泊和海洋等地表水體對礦床涌水量與水系、補水區的遠近有關，構造破碎帶為礦坑水量補給水源主要由其性質、巖石層、膠結成分及粘結力度決定的。我國各類礦區在斷層處較容易出現水泄露事件，主要是由斷裂帶和卡斯特之間的水力聯系造成的。基于此，技術人員在進行涌水量預測的時候，應充分分析水事故發生的概率和危害。除此之外，在確定補給量和范圍時，應當全面考慮構造破碎帶的受損情況[3]。

三、礦山露天開采礦坑涌水量的預測方法

（一）礦坑涌水量的計算規定

露天礦坑涌水量的預測是要建立在全面了解礦區地質和水文情況的基礎上的，進行礦區設計規劃時，在初步確定計算方案和流程后，不要本本主義地照搬照抄，應當結合施工區域的水文、地質條件恰合時宜地對進度進行調整，充分考量周邊自然環境、邊界情況、水源補給方式，逐步形成露天礦區的水文、地質和涌水量預測模式，擇取有針對性的數據和科學的計算方式對礦區涌水量的波動范圍進行評估，這就需要對其進行事先了解，采用比擬、統計、水均衡、解析、數值和模擬等方法對水平標高范圍內的地下水儲存量進行計算，根據實際情況，預算處最小的開拓水平和涌水量。對于主礦體的侵蝕基準面來說，水文、地質等情況露天礦區可以計算出涌水量的具體數值，并結合礦區水文、地質、涌水量模式，選用恰當的計算方式，如果實際情況允許的話，可采用多種計算的方式，對預測數值進行比對和分析，再綜合分析論述涌水量大小的影響因素和露天礦區礦床出水量的實際數值波動范圍[4]。

（二）露天順坡礦坑涌水量的計算

通常情況下，露天礦區順坡開采地下水影響考慮和礦床涌水量預測礦體的最小標高位數值在侵蝕面允許范圍內，采取露天順坡開采的方式，這時礦坑分層占地面積很大，且與周圍隔水層的界限大于礦區排水區域最大范圍，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采剝活動的開展，涌水量的水位線也會隨之下降，地表徑流的變化會使地下水位線逐漸加深。露天礦區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，通過分析計算的方式對坑體涌水量的計算，就可以預測出實際的水量。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代表了涌水區域的面積（單位為m2）；ρ是降水時，地表徑流系數，參照水文、地質手冊表和以往的數據資料，通過分析計算礦區露天礦坑涌水量，這是對礦坑平面進行最大平面預測的渠道，在具體的礦坑開采中，露天礦區開采活動分為分段開挖和復墾形式，經過調查發現，這種計算方式得出的涌水量大于實際數值，這就要求相關人員結合實際情況設置排水計劃。

（三）露天凹陷開采礦坑涌水量的計算

露天凹陷開采中，標高值在最低腐蝕面允許的范圍內，對于礦床兩端的透水性不足以將其看作為水文和地質區域的隔離界限，露天凹陷開采通常是受降水和基巖裂隙縫滲水量的影響，地下水補給量主要通過露天凹坑均質含水層承壓和坑床涌水的公式計算得出，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（m/d）；R代表了受降水影響區域的半徑長度（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]。

結束語：結合礦區的水文等自然環境特征和礦區露天開采的客觀條件，合理預測、計算出礦坑的涌水量，才能設計礦山截排水，進而綜合分析開采活動對含水層、水位下降、周邊區域用水等水資源的實際影響，這對于礦區長遠發展起著至關重要的作用，采取有效措施對礦山露天開采礦坑涌水量開展科學計算和合理預測，以此保證預測數據和結果的準確性和可利用性。

參考文獻：

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

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

[3]佚名.上莊礦區礦坑涌水量預測[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測[J].資源節約與環保，2016（7）：187-187.

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