殷永涛
新疆煤炭设计研究院有限责任公司 乌鲁木齐市沙依巴克区 830091
摘要：准东煤田大井矿区二号矿井工业场地位于平坦的隔壁荒滩上，夏季暴雨易形成洪水对工业场地形成威胁，必须要进行防洪设计。设计洪水流量采用了五种方式进行计算，从中选出了最符合现场实际的计算结果作为推荐洪水流量，这对煤矿工业场地防洪设计及此类地形地貌的防洪设计具有借鉴意义。
关键词：防洪设计 煤矿 工业场地 流量
一、概 况
准东煤田大井矿区二号矿井位于奇台县城北140km处，行政区划属奇台县管辖。井田处于准噶尔盆地腹地偏东位置，卡拉麦里山南麓山前一带，地貌形态为残丘状剥蚀平原与戈壁。海拔549～840m，相对高差291m，地势总趋势北高南低，平均地形坡度2°，除个别孤零山丘外，地形较平坦。井田属大陆干旱荒漠气候，年平均降水量106mm，年蒸发量1202－2382mm。井田内地表无常年水流，夏季降雨形成的暂时性水流向井田以南的凹陷盆地低洼处排泄。由于夏季常有暴雨形成洪水对工业场地形成威胁，必须要进行防洪设计。设计在场地北侧和西侧设计防洪堤将洪水排至低洼处。
本矿处于大井矿区的西部，设计生产能力15.0Mt/a。一期采用副立井、主斜井综合开拓方式，布置主斜井和副立井两个主要工业场地，两个场地相距1.0km。
二、工业场地洪水调查
井田属荒漠区，无常驻人口，地表生长有稀疏的草本植物。北部为起伏不断的低矮丘陵，是暴雨洪水的主要形成区域，也是危害本矿场地的主要洪水来源。
在井田北部的丘陵上，由于多年受到暴雨洪水、风蚀的影响，形成了很多小冲沟，这些冲沟自北向南由深变浅，宽度变宽，纵坡变缓。其中对矿井工业场地影响较大的冲沟有1条，冲沟平时没有径流，只在发生降雨和融雪的时候才形成径流，对冲沟下游的建筑物构成威胁。冲沟内没有植被，汇流面积在1～100 km2之间。
矿井工业场地位于井田中南部，相对较平坦开阔，局部起伏大，副立井场地地面标高在+587.00～+602.00m之间，自然坡度平均为10%左右，地势总体呈西低东高、南低北高之趋势，场地西侧紧邻一条季节性冲沟，平时沟内大多干枯无水，雨季易形成短暂急流，应考虑冲沟对副井工业场地的影响；主斜井场地地面标高在+559.00～+573.50m之间，自然坡度平均为4%左右，地势总体呈西低东高、南低北高之趋势，场地周围无大的冲沟，场地东侧、北侧需考虑山坡汇水对场地的影响。
根据现场实地调查，矿井工业场地周围没有防洪设施，在场地南侧约2.5km处产业带公路、乌准铁路都设有中桥，场地标高比桥涵高很多，产业带公路、乌准铁路桥涵前有一明显的地势低洼地带，上游洪水排至南部低洼地带可顺利通过。
三、防洪工程设计标准
根据《煤炭工业矿井设计规范》，本矿的井口及工业场地的设计频率为1/100，矿井井口防洪设计标准的校核频率为1/300。
四、洪水成因与类型
由于本矿区地处偏远地区，人烟稀少存留至今的历史文献资料很少，有关洪涝灾害的记载不多。
场地洪水主要来自北方向丘陵区冲沟。冲沟上游山脉海拔较低，没有终年积雪，洪水多来自季节性融雪和暴雨。因此本地区洪水补给来源主要分为融雪型洪水、暴雨型洪水两种类型。
消融洪水具有起涨平缓、峰值不高、洪量较大、洪水过程为复峰型、历时长、具有一日一峰一谷以及峰值区维持时间较长的特点。但是由于洪量的形成是累积积雪量及消融量，因此洪量要比暴雨型洪量大。
根据现场调查，场地北方向的冲沟均为干沟，平时一般无水。本地区暴雨型洪水一般发生在夏季，与暴雨过程相对应，冲沟暴雨洪水形成历时短，陡涨陡落，峰型尖瘦，洪水过后马上形成干沟，洪水发生时，土壤来不及下渗，洪水为超渗产流，产生净雨量较大，因此洪峰流量较大。
五、暴雨资料分析
本地区暴雨一般发生在5月～10月，查阅新疆《可能最大暴雨图集》，二号矿井区域年最大24h降水量均值等值线值为10～20mm，可能最大24h点雨量在100mm左右，百年一遇24h点雨量约为50mm。离差系数Cv为0.7。
六、设计洪峰流量计算
经现场调查并结合1：5万地形图分析，对本矿的井口及工业场地可能产生影响的有数条冲沟，此冲沟平时为干沟，规模不大，主冲沟集水面积为68.28km2，沟长27km，比降为17.57‰。冲沟流域面积小于100km2，但是洪沟比降较大，如突发暴雨洪水，其来势凶猛，极易对下游防洪建筑及人民财产造成危害。
鉴于本矿区洪水计算属于小流域洪水计算范畴，由于缺乏实测洪水资料，因此考虑采用多种方法推求设计洪水。目前国内使用最广泛的是推理公式法、经验公式法等推求小流域设计洪水。
1、经验公式
（1）地区经验公式 ：
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Q1%==46.08 m3/s
选用以上经验公式和推理公式计算了多年平均洪峰流量，五种方法计算结果相差悬殊，通过综合分析，主要原因在二号井冲沟以上是干旱区，汇水面积大。因计算条件与铁道部第一勘测设计公司推理公式相似，故设计推荐采用铁道部第一勘测设计公司通用图中计算成果。故确定洪峰流量Q1%＝46.08 m3/s，Q0.33%＝62.21 m3/s。
经过方案比较，在副立井、主斜井场地的北侧和西侧设置防洪堤，防洪堤长约3752m，采用砂砾石填筑，堤顶宽3m，堤高3.0m，内边坡1：1.0，采用现浇砼护砌，护砌高度约3m，外边坡1：1.5。经复核洪水流量，本防洪堤工程能抵御300年一遇标准的洪水。
七、结束语
本矿工业场地防洪工程的洪水设计流量采用了多种方法进行计算、比较，选取了与现场条件较为相似的推理公式的计算结果作为推荐流量，结果还是较为符合现场实际的，这对缺乏洪水流量资料而采用经验公式或推理公式进行流量计算的煤矿工业场地防洪工程设计及在此类地形地貌条件下的防洪工程设计具有借鉴意义。
2020年12月17日