某露天采矿场降雨迳流量预测

时间：2020年12月04日分类：科学技术论文次数：

摘要：矿坑涌水量作为矿床疏干排水设计的主要依据，其结果的准确度直接影响矿床开采设计的合理性和安全性。露天矿坑涌水量主要受大气降水影响较大，地下水补给量较小，通过对某露天矿矿区水文地质条件和当地的气象信息分析，确定相应的计算参数，计算出该露

　　摘要：矿坑涌水量作为矿床疏干排水设计的主要依据，其结果的准确度直接影响矿床开采设计的合理性和安全性。露天矿坑涌水量主要受大气降水影响较大，地下水补给量较小，通过对某露天矿矿区水文地质条件和当地的气象信息分析，确定相应的计算参数，计算出该露天矿降雨迳流量，为矿山疏排工程设计提供依据。

　　关键词：露天矿;涌水量;降雨迳流量;设计频率暴雨迳流量

现代矿业

　　1引言

　　露天采矿场总涌水量主要有两个部分：一个是矿床地下水涌水量部分，另一个就是大气降雨迳流量这部分。其中地下涌水量部分和地下开采的计算方法基本一致，而露天采矿场降雨迳流量要充分研究各种影响因素，掌握矿区气象特征和水文地质条件，正确选择降雨迳流量计算的各种参数，然后分别计算正常降雨迳流量和设计频率暴雨迳流量。为提高结果预测的可靠性，对矿区水文地质资料的收集整理尤为重要。

　　2矿区气象特征及水文地质条件

　　2.1气象特征

　　矿区属于热带草原气候，根据收集到的气象资料显示，该地区一年可以划分为三季：5～8月为干凉季，气温在15～27℃，一般降雨量很少，为0～200mm;9～10月为干热季，气温26～32℃，10月最热，日照时间10h以上，风力很小;11月～4月为温湿季，气温略低于干热季，全年的雨量主要集中于此季。年平均降雨量为1202mm，年平均蒸发量为2072mm，多年平均最大24h暴雨量为110mm。

　　2.2水文地质条件

　　矿区周围溪流较多，其中最大的溪流发育在矿山南侧，这些溪流最终汇入到矿山北西方向20km处的河内。地形有利于自然排水，降雨所成汇水通过西向地形较低处径流外排。地下水为基岩裂隙水，通过钻孔揭露情况，地层主要是砂岩白云岩，呈气孔状，裂隙发育，弱含孔隙裂隙水。岩层地下水水量较小，渗透系数小，大气降水是其基本的补给来源，在雨季降雨增多时候，水量也会相应增大，经过地层的裂隙或孔隙通道入渗，地下水获得补给后，由短距离迳流以及散流方式向周围快速排泄。

　　3降雨迳流量计算

　　3.1正常降雨迳流量

　　(1)汇水面积的确定根据矿区地形地貌确定分水岭，结合设计的露天境界及地表截水沟，最终可以圈定露天采坑的最大汇水面积为F=403530m2。此范围内的大气降雨部分迳流汇集至露天采坑低处。(2)地表迳流系数矿区缺乏实际的测量值，根据矿区岩石类别主要是砂岩白云岩，岩石裂隙发育情况，通过查询经验值选取正常降雨迳流系数为0.5，暴雨迳流系数为0.7。

　　(3)正常降雨量矿区较大降雨基本都发生在雨季，其他季节较少，所以将雨季平均降雨量作为正常降雨量，通过收集到的历年雨季(11月～4月)各月降雨量和相应的降雨天数，可以求得雨季平均降雨量H。H=∑Hi∑N=1145×10-3112.7=0.01m式中H———历年雨季日平均降雨量，m;N———历年雨季总的降雨天数，d;Hi———历年雨季总的降雨量，m;(4)正常降雨迳流量Qz的计算将所取得参数运用到下列正常降雨迳流量的计算公式中，即可求得。Qz=H·F·=0.01×403530×0.5=2018m3/d式中Qz———正常降雨迳流量，m3/d;H———正常降雨量，m;F———泵站担负的最大汇水面积，m2;———正常地表迳流系数，取0.5。3.2设计频率暴雨迳流量(1)设计频率在设计暴雨频率常用标准中，当矿山规模为大型特大型时，设计暴雨频率取5%;当矿山规模为中型时，设计暴雨频率取10%;当矿山规模为小型时，设计暴雨频率取20%。

　　该露天矿山规模属于中型，矿区所处区域强降雨多以雷暴形式在雨季出现，因此，设计暴雨频率取值P=10%。(2)设计频率为P=10%的24h暴雨量H24p的计算在矿山相关的水文地质资料中，Cs/Cv=2.50，Cv=0.24(Cs为偏差系数，Cv为变差系数)，当设计暴雨频率取值为P=10%时，根据Cs与Cv的关系查皮尔逊Ⅲ型曲线值表可得模比系数为Kp=1.32。设计频率P=10%的24小时暴雨量为：H24p=KpH—24=1.32×110=145mm=0.145m式中：H24p———设计频率的24h暴雨量，m;H—24———24h最大暴雨量均值，mm;Kp———模比系数，取1.32;(3)设计频率暴雨迳流量Qp的计算设计频率P=10%的暴雨迳流量为：Qp=H24p·F·max=0.145×403530×0.7=40958m3/d式中Qp———设计频率暴雨迳流量，m3/d;H24p———设计频率24h暴雨量，m;F———泵站担负的最大汇水面积，m2;max———设计频率暴雨迳流系数，取0.7。3.3取得的成果矿坑正常降雨迳流量：2018m3/d，矿坑设计频率暴雨迳流量：40958m3/d。一般露天矿山降雨迳流量比地下涌水量大很多，是总涌水量的极大部分，故在矿山疏排方案设计中应加强汛期矿山防治水工作。

　　经过对水文地质条件的分析，矿区富水性中等，含水层位于矿体底板，地形条件也有利于降水排泄，整体上，矿区水文地质条件属于简单类型。露天开采的矿山还有按照排水方案确定的个泵站所在标高及位置，计算各泵站的地下水正常涌水量及最大涌水量，再结合相应的正常降雨迳流量和设计频率暴雨迳流量，从而确定各泵站的排水能力、储水能力以及淹没深度和淹没时间。

　　4计算说明

　　影响矿坑降雨迳流量预测结果准确性的最基本因素主要是矿区的水文地质条件和用来预测矿坑降雨迳流量的数学计算方法，所以在开展矿山设计时，要对所依据的水文地质资料的完整性和可靠性进行分析和评述，矿区所取得的各项水文地质参数才具有代表性，这是矿坑降雨迳流量以及总涌水量预测的基础，否则再好的计算方法也不能符合矿山实际。矿山生产部门在今后采掘过程中要时刻注意矿坑防排水工作，密切监控坑内水文地质条件的变化，关注天气预报信息，采取积极的防水排水措施，确保矿山安全生产。在汛期注意防洪，采取必要的措施加强排水工作。

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　　5结语

　　矿床开采设计中，矿坑涌水量主要依据的是勘探部门提供的矿区水文地质资料、地质勘查资料以及地区气象资料，对水文地质条件进行全面细致的分析和研究，在充分掌握含水层性质、补给、迳流、排泄等条件，掌握地区降雨情况，选取科学合理的计算方法，从而取得可靠的预测结果，为矿山排水方案设计提供依据，保障矿山安全持续生产。

　　参考文献：

　　[1]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，(03)：109-110，120.

　　[2]杨宏艳，杨雄.露天采矿矿坑涌水量的预测方法应用[M].工程技术(全文版)：284-284.

　　[3]曹红.金堆城全露天开采矿坑充水来源及涌水量预测[J].现代矿业，2013，(09)：48-49，114.

　　作者：张化吉

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