冀东某露天矿坑边坡涌水规律-论文.pdf

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1、第36卷第3期河北联合大学学报(自然科学版)Vo1．36No．3I22014年7月JournalofHebeiUnitedUniversity(NaturalScienceEdition)Ju1．20l4文章编号：2095-2716(2014)03-0012-04冀东某露天矿坑边坡涌水规律马亚杰，王东，王永(河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009)关键词：涌水量；冲积层；水位；露天矿坑摘要：受特厚冲积层影响的露天矿坑涌水量大，严重影响矿山经济与矿山环境保护。通过野外调查分析了露天矿坑充水因素、水位动态及涌水量变化规律，解析了涌水量变化的自然及人

2、为因素作用，为矿坑防治水工作提供依据。中图分类号：TD804文献标志码：A0引言露天矿坑边坡涌水，造成矿山防治水工作压力，影响边坡稳定性，对区域生态环境造成严重影响，掌握涌水规律是矿山防治水与生态环境保护的基础依据。凹陷露天采场相当于一口大井，具备了汇集大气降水、地表径流和地下涌水的条件-IJ。鞍山齐大山铁矿矿坑充水主要含水层：铁矿层裂隙含水层、底板混合岩裂隙含水层_4J。扎赉诺尔灵泉煤矿露天矿坑涌水量主要受煤系地层裂隙孔隙含水层影响J。鄂尔多斯马家塔露天煤矿的积水来源主要是乌兰木伦河的补给J。本溪钢铁南芬露天铁矿矿坑充水的主要来源是大气降水J。所以涌

3、水是受气候、地表水体、地形条件、地下含水层与地质构造等多方面因素的影响。涌水强度及其变化规律难以预测与干预。受各种客观因素限斛，对矿井及其周边水文地质条件认识不清楚的条件下，通过涌水量规律分析一定程度上可以反应矿井充水因素。本论文针对冀东地区某大型露天矿边坡涌水问题，通过研究其充水因素、涌水量动态、水位动态，分析其涌水量变化规律并提出相应的防治水建议。1矿井充水因素1．1大气降雨本区属于半干旱大陆性气候，四季分明。矿区多年平均降水量610～mm0降水量年变化大，降水量年内分配也极不均匀，6—8月份降水量占全年降水量的70．4％，多为暴雨。本矿区地势低平

4、，矿坑汇水区域基本为露天矿坑区，降雨直接转化为矿坑涌水，造成雨季矿坑涌水量骤增。1．2第四系冲积含水层该矿东坡冲积层基底地形与地表协同。受基岩山地影响，南北方向冲积层基底两端高、中部底，中间为侵蚀河床低地；东西方向变化平缓，西高东低。该矿在矿区范围内共布置7条勘探线，1号勘探线为南北方向布置，2—6号勘探线为东西方向布置，共布置58个勘探孔。根据该矿近几年提供数据，对7个勘探剖面,58个勘探孔进行分析整理，然后结合相应数据，利用sufer软件对该矿的主要充水含水层厚度进行模拟。依据勘探剖面，该矿东坡自上而下由沉积层结构划分为：(1)弱含水层：粉土与细砂

5、组成，具有一定的渗透性，地表平坦，大气降水入渗条件较好，人渗系数随地下水位下降而减小。(2)潜水卵砾含水层：自地表以下第一层厚层卵砾层，厚度2—8m；渗透性与富水性均强，接受大气降水补给，为矿坑主要直接充水水源。该卯砾石层厚度特征如图1所示。收稿日期：2013．12-04基金项目：2013年河北省科技支撑指导项目1327541214河北联合大学学报(自然科学版)第36卷3矿井涌水量变化规律该矿涌水点集中于露天矿坑东坡，其余三面均无水，自东坡掘进至潜水卵砾含水层即表现出强涌水特点。目前已设置四个排水泵站进行排水。依据工作排水泵与工作时间计算日排水量，计算

6、出矿坑涌水量。2012年5月至2013年9月统计期内涌水量动态十分显著，变化曲线如图4所示。2012年2月至5月(6、7月数据缺乏)，矿坑涌水量较大，正常涌水量50000m／d，最大涌水量72000m／d。2012年5月图42012-2013年月平均涌水量统计以后，涌水量大幅减少并保持相对平稳，只在2013年6—8月雨季涌水量呈现略微上升。，矿坑正常涌水量19000m／d，最大涌水量48000m／d。2013年2月至9月期间，矿坑涌水主要来自地下水，雨季受降雨影响。将含水层对矿坑充水视为地下水对河渠的补给，采用流量过程线分割法，近似求解地下水的泄流量。

7、如图所示，依据2013年的流量过程线，流量过程线起涨点A起引一线交于退水段的B点，该线以下所对应区域的流量相当于地下水泄流量，得出含水层稳定补给矿坑边坡的水量为18图52013年2—9月矿坑涌水量变化曲线000m／d。由此可见，在自然与人为因素的共同影响下，露天矿井涌水量大幅度减小，正常涌水量在19000m。／d，并呈现稳定状态；在降雨影响下呈季节动态，雨季涌水量增加，强降雨还会导致涌水量骤增。3．2涌水量变化的水文地质解析人工开挖露天采场，可视为对地下含水层的人工排水工程，矿坑东帮边坡可视为第四系冲积层排水渠，应用地下水向沟渠运动的理论加以解析。人工

8、排水为阶段性的稳定流。(1)矿坑充水的潜水稳定运动将含水层视为均质各向同性，底部隔水层水平，上