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    科學技術論文

    某露天采礦場降雨逕流量預測

    時間:2020年12月04日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:礦坑涌水量作為礦床疏干排水設計的主要依據,其結果的準確度直接影響礦床開采設計的合理性和安全性。露天礦坑涌水量主要受大氣降水影響較大,地下水補給量較小,通過對某露天礦礦區水文地質條件和當地的氣象信息分析,確定相應的計算參數,計算出該露

      摘要:礦坑涌水量作為礦床疏干排水設計的主要依據,其結果的準確度直接影響礦床開采設計的合理性和安全性。露天礦坑涌水量主要受大氣降水影響較大,地下水補給量較小,通過對某露天礦礦區水文地質條件和當地的氣象信息分析,確定相應的計算參數,計算出該露天礦降雨逕流量,為礦山疏排工程設計提供依據。

      關鍵詞:露天礦;涌水量;降雨逕流量;設計頻率暴雨逕流量

    現代礦業

      1引言

      露天采礦場總涌水量主要有兩個部分:一個是礦床地下水涌水量部分,另一個就是大氣降雨逕流量這部分。其中地下涌水量部分和地下開采的計算方法基本一致,而露天采礦場降雨逕流量要充分研究各種影響因素,掌握礦區氣象特征和水文地質條件,正確選擇降雨逕流量計算的各種參數,然后分別計算正常降雨逕流量和設計頻率暴雨逕流量。為提高結果預測的可靠性,對礦區水文地質資料的收集整理尤為重要。

      2礦區氣象特征及水文地質條件

      2.1氣象特征

      礦區屬于熱帶草原氣候,根據收集到的氣象資料顯示,該地區一年可以劃分為三季:5~8月為干涼季,氣溫在15~27℃,一般降雨量很少,為0~200mm;9~10月為干熱季,氣溫26~32℃,10月最熱,日照時間10h以上,風力很小;11月~4月為溫濕季,氣溫略低于干熱季,全年的雨量主要集中于此季。年平均降雨量為1202mm,年平均蒸發量為2072mm,多年平均最大24h暴雨量為110mm。

      2.2水文地質條件

      礦區周圍溪流較多,其中最大的溪流發育在礦山南側,這些溪流最終匯入到礦山北西方向20km處的河內。地形有利于自然排水,降雨所成匯水通過西向地形較低處徑流外排。地下水為基巖裂隙水,通過鉆孔揭露情況,地層主要是砂巖白云巖,呈氣孔狀,裂隙發育,弱含孔隙裂隙水。巖層地下水水量較小,滲透系數小,大氣降水是其基本的補給來源,在雨季降雨增多時候,水量也會相應增大,經過地層的裂隙或孔隙通道入滲,地下水獲得補給后,由短距離逕流以及散流方式向周圍快速排泄。

      3降雨逕流量計算

      3.1正常降雨逕流量

      (1)匯水面積的確定根據礦區地形地貌確定分水嶺,結合設計的露天境界及地表截水溝,最終可以圈定露天采坑的最大匯水面積為F=403530m2。此范圍內的大氣降雨部分逕流匯集至露天采坑低處。(2)地表逕流系數礦區缺乏實際的測量值,根據礦區巖石類別主要是砂巖白云巖,巖石裂隙發育情況,通過查詢經驗值選取正常降雨逕流系數為0.5,暴雨逕流系數為0.7。

      (3)正常降雨量礦區較大降雨基本都發生在雨季,其他季節較少,所以將雨季平均降雨量作為正常降雨量,通過收集到的歷年雨季(11月~4月)各月降雨量和相應的降雨天數,可以求得雨季平均降雨量H。H=∑Hi∑N=1145×10-3112.7=0.01m式中H———歷年雨季日平均降雨量,m;N———歷年雨季總的降雨天數,d;Hi———歷年雨季總的降雨量,m;(4)正常降雨逕流量Qz的計算將所取得參數運用到下列正常降雨逕流量的計算公式中,即可求得。Qz=H·F·=0.01×403530×0.5=2018m3/d式中Qz———正常降雨逕流量,m3/d;H———正常降雨量,m;F———泵站擔負的最大匯水面積,m2;———正常地表逕流系數,取0.5。3.2設計頻率暴雨逕流量(1)設計頻率在設計暴雨頻率常用標準中,當礦山規模為大型特大型時,設計暴雨頻率取5%;當礦山規模為中型時,設計暴雨頻率取10%;當礦山規模為小型時,設計暴雨頻率取20%。

      該露天礦山規模屬于中型,礦區所處區域強降雨多以雷暴形式在雨季出現,因此,設計暴雨頻率取值P=10%。(2)設計頻率為P=10%的24h暴雨量H24p的計算在礦山相關的水文地質資料中,Cs/Cv=2.50,Cv=0.24(Cs為偏差系數,Cv為變差系數),當設計暴雨頻率取值為P=10%時,根據Cs與Cv的關系查皮爾遜Ⅲ型曲線值表可得模比系數為Kp=1.32。設計頻率P=10%的24小時暴雨量為:H24p=KpH—24=1.32×110=145mm=0.145m式中:H24p———設計頻率的24h暴雨量,m;H—24———24h最大暴雨量均值,mm;Kp———模比系數,取1.32;(3)設計頻率暴雨逕流量Qp的計算設計頻率P=10%的暴雨逕流量為:Qp=H24p·F·max=0.145×403530×0.7=40958m3/d式中Qp———設計頻率暴雨逕流量,m3/d;H24p———設計頻率24h暴雨量,m;F———泵站擔負的最大匯水面積,m2;max———設計頻率暴雨逕流系數,取0.7。3.3取得的成果礦坑正常降雨逕流量:2018m3/d,礦坑設計頻率暴雨逕流量:40958m3/d。一般露天礦山降雨逕流量比地下涌水量大很多,是總涌水量的極大部分,故在礦山疏排方案設計中應加強汛期礦山防治水工作。

      經過對水文地質條件的分析,礦區富水性中等,含水層位于礦體底板,地形條件也有利于降水排泄,整體上,礦區水文地質條件屬于簡單類型。露天開采的礦山還有按照排水方案確定的個泵站所在標高及位置,計算各泵站的地下水正常涌水量及最大涌水量,再結合相應的正常降雨逕流量和設計頻率暴雨逕流量,從而確定各泵站的排水能力、儲水能力以及淹沒深度和淹沒時間。

      4計算說明

      影響礦坑降雨逕流量預測結果準確性的最基本因素主要是礦區的水文地質條件和用來預測礦坑降雨逕流量的數學計算方法,所以在開展礦山設計時,要對所依據的水文地質資料的完整性和可靠性進行分析和評述,礦區所取得的各項水文地質參數才具有代表性,這是礦坑降雨逕流量以及總涌水量預測的基礎,否則再好的計算方法也不能符合礦山實際。礦山生產部門在今后采掘過程中要時刻注意礦坑防排水工作,密切監控坑內水文地質條件的變化,關注天氣預報信息,采取積極的防水排水措施,確保礦山安全生產。在汛期注意防洪,采取必要的措施加強排水工作。

      礦業工程論文投稿期刊:《華北國土資源》Huabei Land and Resources(雙月刊)2002年創刊,是一本面向華北資源部門、礦山企業、房地產開發商,以及關心國土資源事業的廣大社會公眾的全彩綜合性期刊。追求權威的工作導向,以高品位的學術理論、昆新的科技信息、濃郁的市場特色、豐富的科普知識和廣泛的國際交流為主題,以新穎的編排風格宣傳報道當代國土資源及相關領域的重大選題,為國土資源工作提供優秀輿論服務。

      5結語

      礦床開采設計中,礦坑涌水量主要依據的是勘探部門提供的礦區水文地質資料、地質勘查資料以及地區氣象資料,對水文地質條件進行全面細致的分析和研究,在充分掌握含水層性質、補給、逕流、排泄等條件,掌握地區降雨情況,選取科學合理的計算方法,從而取得可靠的預測結果,為礦山排水方案設計提供依據,保障礦山安全持續生產。

      參考文獻:

      [1]曹慧玲.對露天礦開采地下水環境的探討[J].華北國土資源,2014,(03):109-110,120.

      [2]楊宏艷,楊雄.露天采礦礦坑涌水量的預測方法應用[M].工程技術(全文版):284-284.

      [3]曹紅.金堆城全露天開采礦坑充水來源及涌水量預測[J].現代礦業,2013,(09):48-49,114.

      作者:張化吉

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