大型注浆帷幕隔水有效性数值分析与评价

摘要

安徽省黄屯硫铁矿矿产资源丰富，开采经济效益高，但该矿为大水矿山，金属矿产均赋存在强富水层，开采困难。为对矿产进行安全开采，利用注浆帷幕封堵侧向来水，由于研究区地质条件复杂导致帷幕注浆阻水性低，因此采取合理的方法评价其隔水有效性及预测涌水量对矿山后期安全开采显得尤为重要。 本文以黄屯硫铁矿强富水围岩及大型注浆帷幕为研究对象，在参与大型群孔抽水试验、收集研究区地质、水文地质勘探资料的基础上，分析研究区含（隔）水层空间赋存特征、地下水补径排特征及含水层富水性规律，总结研究区矿床充水条件，结合两次大型群孔抽水试验利用Feflow软件建立研究区三维地下水流模型，对研究区内地下水流场、帷幕各段进水量进行预测及隔水有效性进行评价。 研究区地质构造复杂，断层、破碎带发育，构成主导水通道，矿产赋存围岩富水性强，侧向补给大，不易疏干。利用帷幕修建前后两次大型群孔抽水试验水文观测资料，对研究区含水层富水性及地质构造导水规律进行研究，并求取天然流场下水文地质参数，同时根据流场变化对注浆帷幕隔水有效性进行定性判断，为三维水文地质模型参数分区提供指导。通过对研究区地质及水文地质条件的分析、概化，建立了研究区水文地质概念模型，从而利用地下水数值模拟软件建立三维地质模型。根据水文地质勘查抽水试验利用Feflow有限元软件对天然流场群孔抽水试验效果进行模拟，在参数分区、源汇项处理、模型识别基础上对模型进行验证及误差统计，结果表明模型拟合程度高，含水层结构及边界条件概化合理，能真实反映野外水文地质情况，反演的水文地质参数为帷幕流场效果模拟提供基础资料。根据帷幕检验群孔抽水试验资料模拟反演帷幕参数，利用识别后模型对-240及-340开采水平涌水量动态预测，并对帷幕隔水有效性进行计算得到西帷幕注浆效果最好，阻水率可以达到70%，南帷幕由于注浆缺口的存在，隔水效果较差，阻水率仅为60%，帷幕总隔水有效性为65%左右。

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摘 要

Abstract

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Contents

图清单

List of Figures

表清单

List of tables

变量注释表

List of Variables

1 绪论

1 Introduction

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2.1 注浆帷幕效果评价研究现状

1.2.2 地下水数值模拟研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

1.4 技术路线（Technical Route）

2研究区地质及水文地质条件

2 Geological and Hydrogeological Conditions of Study Area

2.1.1 位置及交通

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气象水文

2.2.1 地层岩性

2.2.2 地质构造

2.2.3 矿床与围岩

2.3.1 含（隔）水层系统结构及地下水分布规律

2.3.2 地下水补、径、排条件

2.3.3 矿床充水因素分析

3 群孔抽水试验与结果分析

3 Test and Result Analysis of Group Drilling Pumping

3.1水文地质勘查群孔抽水试验（Group Drilling Pumping of Hydrogeological Exploration）

3.1.1 试验概况

3.1.2 研究区含水层富水性分析

3.1.3 地质构造导水规律研究

3.1.4 抽水试验水文地质参数

3.2 帷幕注浆工程概要（Outline of Curtain Grouting Engineering）

3.3 注浆效果检验群孔抽水试验（Group Drilling Pumping of Grouting Effectiveness Inspection）

3.3.1 试验概况

3.3.2 注浆帷幕隔水效果定性分析

4 数值模拟法涌水量预测及帷幕有效性评价

4 Prediction and Evaluation of Impermeability by Numerical Simulation Method

4.1 FEFLOW软件介绍（Introduction of FEFLOW Software）

4.2 水文地质模型概化（Generalizability of Hydrogeological Model）

4.2.1 水文地质概念模型

4.2.2 地下水流数学模型

4.2.3 研究区地质模型

4.3 天然流场群孔抽水效果模拟（Simulation of Group Drilling Pumping Effect in Natural Flow Field）

4.3.1 水文地质参数分区

4.3.2 源汇项处理

4.3.3 模型识别

4.4帷幕群孔抽水效果模拟（Simulation of Pumping Effect of Curtain Inspection）

4.4.1 地质模型

4.4.2 水文地质参数分区

4.4.3源汇项处理

4.4.4 模型识别与检验

4.4.5 误差统计及灵敏性分析

4. 5 帷幕内矿井不同开采水平涌水量预测及帷幕评价

Water inflow prediction and curtain evaluation in different mining levels

5 结论与展望

5 Conclusions and Prospects

参考文献

Reference

作者简历

Author’s Resume

学位论文原创性声明

Declaration of Thesis Originality

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