高山河流交汇区域露天采场防排水技术研究(修稿).docVIP

0 前言 南泥湖钼矿矿区面积3.98km2，主矿体东西长2600m，南北宽1000－1400m，最大矿体厚度420.12m。探明钼保有工业矿石量约7亿吨，地质品位0.072%，钼金属量约50万吨，是以钼为主的钼、钨特大型矿床。设计一期规模为15000t/d，二期为30000t/d，最终将达到40000t/d生产规模。矿区属季风型半干旱大陆性气候，夏季凉爽、冬季严寒；年平均气温12.2℃、极端最高气温42.1℃、极端最低气温-19.1℃，年平均降水量809.6mm，年最大降水量1462.6mm，年最小降水量468.7mm；多年平均蒸发量1155.2mm，蒸发量明显大于降雨量。七、八、九三个月为雨季，十月至来年四月为降霜期，十一月至来年二月为冰冻期，最大冻结深度0.27m。 由于南泥湖钼矿地表形态为四周高中间低的小型山间洼地，当地雨水丰富，特别是雨季，矿区北部、南部周围山体流域大量汇水形成洪流，直接流入露天坑，诱发采场淹坑事故。同时民采遗留下的老空区积水及矿区内破碎带的裂隙水，对采场边坡的稳定及矿山正常生产产生不利影响。为了确保矿山采场边坡稳定和预防露天采场发生淹坑事故，确保安全生产，开展南泥湖钼矿露天采场防排水技术研究，掌握南泥湖钼矿地下水涌水规律，分析水对采场边坡稳定性及生产的影响，进行矿区地下水与地表水的防治方案研究与工程设计，防止重大地质灾害的发生和预防淹坑事故，确保安全生产。技术人员在收集和调查矿山周边地理环境、矿区地质、开采设计及采矿资料的基础上，完成周边及地表水来源及汇水量分析、地下水涌水规律分析与水对采场边坡采场稳定性及生产的影响分析；在此基础上形成本研究项目的阶段研究报告。 1 矿区地质条件 矿区地层以结晶变质岩类为主，岩性复杂，无软弱夹层。地质构造发育，裂隙张开度小，多被后期充填，破坏了岩石的完整性，因此，断裂构造、裂隙组合结构面是影响岩石稳定的主要因素。矿区主要构造为NWW、NNE向压扭断裂，地表岩石风化作用一般，岩体稳定性较好。 矿区范围内无大的常年性地表水体，只有山间沟溪。区内冲沟发育，上东沟源于外围老母庙一带，流经矿区南缘入冷水河；南泥沟发源于三道庄矿区，流经矿区中部至沟口与上东沟水流汇聚流入冷水河，是一间歇性水流；沟谷多呈近东西向，山坡上植被发育，雨季河水暴涨，水流湍急；旱季流量显著变小，有时仅为涓涓细流，甚至干凅。 2采场周边地表水汇水量分析和计算 2.1采场周边汇水面积的确定 南泥湖矿区为一四周高中间低的小型山间洼地，属侵蚀构造中低山地形。区内基岩裸露，沟谷发育，汇水面积较大，沟谷呈“U”字形、似鱼刺状分布在矿区的四周。矿区的东部紧邻洛钼集团，东部的大气降水基本全部汇入洛钼集团露采坑；根据矿区地形图，矿区西部大部分汇水可通过根据矿区的地形地质图资料计算，矿区北部的北沟、西沟和王家东沟汇水面积为1.39km2；矿区南部的上东沟、小东沟、大东沟、大王庄沟、小王庄沟、炭窑沟等大小沟谷的汇水面积为4.83km2；依照露天后期境界图，露天采场边坡范围内的汇水面积是0.9236km2。 2.2矿区周边地表汇洪量计算 矿区周边地表汇洪量是指大量降水在在短时间内，形成特大的地表径流，汇入矿坑的水量。由于南泥湖钼矿按30000t/d生产规模，露采可服务28年。因而矿坑周边地表水的防排水必须按100年一遇的汇洪量考虑，其汇洪量的大小缺乏实测资料，因根据矿区周围自然地理因素、流域面积大小、降雨的强度及历时、地表水下渗、地表径流等参数，计算矿区周边地表汇洪量是必然选择。 2.2.1地表暴雨产流理论 地表流域的产流过程也就是暴雨扣损过程。当降雨量满足截留和填洼且雨强超过下渗强度时，地面开始积水，并形成地表径流。影响降雨损失过程的因素很多，情况比较复杂，目前在估算或选定损失参数时，主要采用经验方法。地面流域的径流损失主要包括植物截留、洼地填蓄、下渗、蒸发等部分。汇洪量的水量平衡方程式为： Q=Q降-q截-q洼- q下渗………………………………………………（1） 式中：Q降——一次历时的暴雨量，m3； q截——一次历时降雨植被的截留量，m3； q下渗——一次历时下渗量，m3； q洼——一次历时的填洼量，m3； Q ——一次历时的暴雨量，m3； 2.2.2径流系数法求算矿区暴雨洪峰量 （1）根据栾川的暴雨资料计算暴雨强度： 2010年7月23日20时至24日20时，栾川遭遇百年一遇特大暴雨，据河南气象台资料，最大日降雨量达250~300mm。计算取最大日降雨量300mm。采用同倍比法（按洪峰或洪量同一倍比放大典型洪水过程线的各纵坐标值，从而求得设计洪水过程线的计算方法）暴雨时程分配见表3-8所示。由表可知最大小时暴雨强度为：imax=132.3/2=66.15mm/h。 （2）径流系数法计算矿区暴