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邹庄煤矿87采区推覆体太原组石灰岩含水层疏放水可行性研究

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变量注释表

1 绪论

1.1背景与意义(Research Background and Significance)

1.2国内外研究现状(Research Status)

1.2.1 复杂水文地质条件下矿井防治水研究现状

1.2.2 放水试验研究现状

1.2.3 地下水数值模拟研究现状

1.3主要研究内容(Main Research Contents)

1.4技术路线(Technology Route)

2 研究区概况

2.1.1 位置与交通

2.1.2 地形地貌及地表水

2.1.3 气象

2.2采区地质条件(Geological Conditions)

2.2.1地层

2.2.2地质构造

2.2.3 煤层

2.3.1 主要含水层

2.3.2 主要隔水层

2.3.3 径流排泄条件及水力联系

2.3.4 水文地质结构

2.4 本章小结(Summary)

3 放水试验及参数计算

3.1前期探放水过程和水文地质参数估算(Preliminary Exploration and Discharge Process and Estimation of Hydrogeological Parameters)

3.1.1 前期探放水过程

3.1.2 水文地质参数估算

3.2.1 放水试验类型

3.2.2 放水试验布置

3.3放水试验过程(Process of Water Releasing Test)

3.4.1 Dupuit公式计算

3.4.2 Theis配线法计算

3.4.3 渗透系数与构造复杂性关系研究

3.5 本章小结(Summary)

4 地下水系统数值模拟

4.1.1 Feflow简介及应用范围

4.1.2 Feflow求解原理

4.1.3 Feflow软件模拟流程

4.2地下水系统模型(Groundwater System Model)

4.2.1地下水系统概念模型

4.2.2地下水系统数学模型

4.2.3地下水系统数值模拟模型

4.3水位变化预测(Water Level Change Prediction)

4.4 本章小结(Summary)

5 疏放水可行性分析

5.1基于水化学特征的水力联系分析(Analysis of hydraulic connection based on Hydration characteristics)

5.1.1研究区各块段水化学特征

5.1.2水质差异性分析

5.1.3水质聚类分析

5.2构造条件分析(Analysis of Tectonic Conditions)

1)F25断层的含、导水性

2)F25断层与南坪断层的接触情况分析

5.3.1 放水试验结果分析

5.3.2 数值模拟分析

5.4 本章小结(Summary)

6 结论与展望

6.1 结论(Conclusions)

6.2不足与展望(Deficiency and Prospect)

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

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摘要

邹庄煤矿87采区位于邹庄煤矿西侧南坪断层与F25断层夹持的狭长断块内。其中南坪断层为隔水断层,F25断层将太原组石灰岩含水层推覆到二叠系含煤地层之上,在主采煤层72与82之上水压达到8MPa。两断层在空间上呈“八字形”或“人字形”展布,使87采区形成一独特的水文地质单元。本文通过长期井下放水与地面观测、公式计算、数值模拟,识别水文地质参数,验证水文地质条件,获得地下水渗流规律,研究疏放水的可行性和疏放水建议。主要获得以下成果: (1)根据前期探放水观测数据分析得出,推覆体太原组灰岩1-4灰含水层的影响半径为5200m,渗透系数为0.074m/d; (2)根据专门放水试验,运用稳定流的Dupuit公式计算渗透系数为0.16m/d,平均导水系数8.2m2/d;非稳定流Theis配线法的导水系数平均值为33.51m2/d,释水系数平均值为6.51×10-5。 (3)将推覆体太原组灰岩含水层概化为三维非均质、各向同性、非稳定流地下水系统,在运用数值软件进行参数识别和构造分形维数优化的基础上,建立了87采区推覆体太原组灰岩含水层的水文地质模型,经模型验证,水位相对误差在3%-18%之间,相关系数在0.9以上。 (4)以模型为基础,按照间距40m在泄水巷设置3个放水点,平均放水量30m3/h,可将太原组灰岩含水层水位疏放至72煤层底板相当水平;按照间距40m设置6个放水点,平均放水量20m3/h,可以获得普遍低于72煤层底板约60m的太原组灰岩含水层水位。目前87采区放水量94m3/h,预计87采区南翼总放水量再增加90-120m3/h可将推覆体太灰水头降至72煤层底板以下。 (5)从水化学特征、构造和边界条件、放水试验与数值模拟结果方面分析,推覆体太原组灰岩含水层与第四系含水层、奥陶系含水层、煤层顶底板砂岩裂隙含水层相对独立,直接补给仅限于太原组深部灰岩含水层,87采区煤层底板南高北低,工作面内由南向北煤层底板落差300m以上,将太原组灰岩含水层水位疏降到煤层底板以下进行开采具有可行性。

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