矿山露天开采矿坑涌水量预测问题探讨

覃雪波

摘 要：矿区涌水量主要是由含水层性质、透水性、富水性等基本的自然条件决定的，他们也是预测涌水量需要着重考虑的因素，涌水量的预测也是保证矿山露天采矿安全性的重要保障。基于此，本文将浅析矿山露天采矿的方式，通过矿坑补给条件对涌水量预测的分析，探寻涌水量的计算方法。

关键词：露天开采；矿坑；涌水量；分析；计算

不可否认，矿山露天开采会对地下水产生一定的污染和破坏，这一过程会带来许多有害的废渣、废水，经过不同方式渗透到土壤，从而污染地下含水层和地下水。矿山露天开采矿坑涌水量预测的准确程度关乎矿床的高质量工作和运作，有利于畅通矿山的排水，为安全生产保驾护航的同时，还可保证周边生活区域的安全饮水。

一、矿山露天采矿的方式

一般来说，矿山露天开采是依据矿体的自然状况，主要分为露天顺坡和凹陷开采两种形式，矿体显露出的标高、侵蚀面相互对应区域不同，这对矿山露天开采所处位置的地下水也会产生差异化影响。通过一定的技术手段、工艺顺序，用一定的开采工艺，将矿体外部岩石分离开，进而获取矿石。矿山露天开采技术遵照施工的接连性，主要分为间断、半连续和全连续三种，其中间断式开采方式主要应用于地质矿岩的自然环境下，半连续式在硬岩地质矿岩施工中，增设了机器碎石的流程；全连续式开采工艺提高工作效率的同时，还推动了自动化安全开采方式的应用。另外，使用何种开采方式主要依据露天采矿剥离具体时间与空间的合作[1]。

二、矿坑补给条件对涌水量预测的分析

通常情况下，露天矿坑所产生的水主要来自矿床、土壤和岩石中存储的水，经过多种岩层通过不同岩层、岩体和不同途径进入矿坑的地下水的储量，有时还会涌现深层的承压水。对此，在对露天矿区开采矿坑涌水量进行计算和预测时，可充分分析涌水因素危害的大小和持续时间长短，再根据矿坑水量，预测补给区域、界限和面积。季节性降水为矿床补给了一定的水，也就推迟了矿坑涌水量排出的时间。矿山露天开采区域的地质和水文条件也是矿床涌水量的原因，降雨持续的时间和强度也是引发矿床冲水的因素。通常情况下，补水区域的远近对矿井涌水速度变化具有重要的影响，降水期露天矿区的涌水量也相应的加大，高温期水量也会随之减少，相较于大气降水时间还会有一定的推迟[2]。河流、湖泊和海洋等地表水体对矿床涌水量与水系、补水区的远近有关，构造破碎带为矿坑水量补给水源主要由其性质、岩石层、胶结成分及粘结力度决定的。我国各类矿区在断层处较容易出现水泄露事件，主要是由断裂带和卡斯特之间的水力联系造成的。基于此，技术人员在进行涌水量预测的时候，应充分分析水事故发生的概率和危害。除此之外，在确定补给量和范围时，应当全面考虑构造破碎带的受损情况[3]。

三、矿山露天开采矿坑涌水量的预测方法

（一）矿坑涌水量的计算规定

露天矿坑涌水量的预测是要建立在全面了解矿区地质和水文情况的基础上的，进行矿区设计规划时，在初步确定计算方案和流程后，不要本本主义地照搬照抄，应当结合施工区域的水文、地质条件恰合时宜地对进度进行调整，充分考量周边自然环境、边界情况、水源补给方式，逐步形成露天矿区的水文、地质和涌水量预测模式，择取有针对性的数据和科学的计算方式对矿区涌水量的波动范围进行评估，这就需要对其进行事先了解，采用比拟、统计、水均衡、解析、数值和模拟等方法对水平标高范围内的地下水储存量进行计算，根据实际情况，预算处最小的开拓水平和涌水量。对于主矿体的侵蚀基准面来说，水文、地质等情况露天矿区可以计算出涌水量的具体数值，并结合矿区水文、地质、涌水量模式，选用恰当的计算方式，如果实际情况允许的话，可采用多种计算的方式，对预测数值进行比对和分析，再综合分析论述涌水量大小的影响因素和露天矿区矿床出水量的实际数值波动范围[4]。

（二）露天顺坡矿坑涌水量的计算

通常情况下，露天矿区顺坡开采地下水影响考虑和矿床涌水量预测矿体的最小标高位数值在侵蚀面允许范围内，采取露天顺坡开采的方式，这时矿坑分层占地面积很大，且与周围隔水层的界限大于矿区排水区域最大范围，可将含水层划分为无限边界含水层。伴随着矿山开采露天矿区采剥活动的开展，涌水量的水位线也会随之下降，地表径流的变化会使地下水位线逐渐加深。露天矿区的含水层水源供给通常来自大气降水，由于基岩裂缝缝隙流淌水对涌水量几乎没有不良影响，通过分析计算的方式对坑体涌水量的计算，就可以预测出实际的水量。例如：在公式Q=10-3AFρ中，Q代表了大气降雨充水量（单位为m3/d）；A则代表了大气降雨量（单位为mm/d）。F代表了涌水区域的面积（单位为m2）；ρ是降水时，地表径流系数，参照水文、地质手册表和以往的数据资料，通过分析计算矿区露天矿坑涌水量，这是对矿坑平面进行最大平面预测的渠道，在具体的矿坑开采中，露天矿区开采活动分为分段开挖和复垦形式，经过调查发现，这种计算方式得出的涌水量大于实际数值，这就要求相关人员结合实际情况设置排水计划。

（三）露天凹陷开采矿坑涌水量的计算

露天凹陷开采中，标高值在最低腐蚀面允许的范围内，对于矿床两端的透水性不足以将其看作为水文和地质区域的隔离界限，露天凹陷开采通常是受降水和基岩裂隙缝渗水量的影响，地下水补给量主要通过露天凹坑均质含水层承压和坑床涌水的公式计算得出，公式如下：Q地=1.366k（2H-M）M-h2/lg（R/r0），其中Q地代表了露天矿区开采矿坑涌水量（单位为m3/d），H代表了含水层厚度（单位为m）；M代表了承压含水层的实际厚度（单位为m）；h代表了底板高度（单位为m）；k代表了渗透系数（m/d）；R代表了受降水影响区域的半径长度（单位为m）；S代表的则是降深（单位为m）；r0代表了矿坑等效半径（单位为m）；a和b則代表了分矿体的坑长、坑宽[5]。

结束语：结合矿区的水文等自然环境特征和矿区露天开采的客观条件，合理预测、计算出矿坑的涌水量，才能设计矿山截排水，进而综合分析开采活动对含水层、水位下降、周边区域用水等水资源的实际影响，这对于矿区长远发展起着至关重要的作用，采取有效措施对矿山露天开采矿坑涌水量开展科学计算和合理预测，以此保证预测数据和结果的准确性和可利用性。

参考文献：

[1]李明玉.矿山地下开采矿坑涌水量预测分析[J].资源信息与工程，2018，230（02）：69-71.

[2]吴祖成.河南唐河周庵矿区井采矿坑涌水量预测研究[J].地下水，2018，40（1）：43-45.

[3]佚名.上庄矿区矿坑涌水量预测[J].世界有色金属，2018，507（15）：191-192.

[4]雷金勇.矿山露天开采矿坑涌水量预测[J].资源节约与环保，2016（7）：187-187.

[5]徐文彦，袁彦超，朱同.露天开采矿山涌水量预测——以某滑石矿为例[J].黑龙江科技信息，2016（19）：72-72.