黄岩汇煤矿开采对上覆含水层影响的数值模拟研究

摘要

山西是我国的煤炭资源大省，煤炭资源为推动我国经济的快速发展做出了重要贡献。近来年经过整合，矿山规模不断扩大，山西的煤炭产业基本实现了集中化生产，使得生产水平也不断提高。采煤活动在推动当地经济发展的同时，也对山西的地下水环境造成越来越严重的破坏。煤矿开采对地下水的影响主要表现为采空形成的导水裂隙带破坏了煤层上覆含水层，使其发生漏失，改变了地下水原有的补径排条件，它是一个动态且持续的过程。煤矿开采对地下水的影响不仅包括水量方面，对水质方面的影响也不容忽视。本文以国投昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿项目为依托，预测了煤矿开采对其上覆含水层的影响，对改善当地居民生活、解决经济发展与环境保护之间的矛盾具有重要的作用。
　　黄岩汇煤矿位于山西省昔阳县境内，井田面积15.0696km2，批准开采8、9、15号煤层。本文收集了研究区现有资料，对研究区水质进行了现状评价，并在进行了研究区的野外水文地质调查和水文地质试验的基础上，在以煤层上覆含水层为研究对象，应用Visual MODFLOW软件，以二叠系山西组砂岩裂隙含水层和石炭系上统太原组灰岩裂隙含水层为模拟的目的含水层，建立了水文地质概念模型和数学模型，确定了渗透系数、贮水系数等水文地质参数，通过对模型的识别检验，分为5.8a、49.8a及闭坑后10a三个时段，对地下水流进行了数值模拟。最后建立了研究区潜水含水层地下水水质模型，对地下水水质情况进行了数值模拟。
　　数值模拟结果表明:在煤矿开采过程中，煤层上覆含水层的流动具有明显的倾向性，地下水水位呈整体下降趋势，地下水漏斗逐步扩大，在漏斗中心处水位最大降幅达112m以上。闭坑10年后漏斗中心处水位上升，但地下水降落漏斗依然存在。污染物随潜水含水层迁移过程中，最初的几年，污染物的扩散速度较快;随着时间的推移，地下水中污染物的浓度将趋于一个稳定值。污染物在各个方向均有扩散，但具有明显的方向性，在地下水流方向上，污染物的扩散更为明显。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究区概况与地质环境条件

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象

2．1．3 水文

2．1．4 地形地貌条件

2．2 项目概况

2．3 地质条件

2．3．1 区域地质条件

2．3．2 井田地质条件

2．4 水文地质条件

2．4．1 区域水文地质条件

2．4．2 井田水文地质条件

第三章 研究区地下水环境现状评价

3．1 地下水环境现状监测

3．2 地下水水质现状评价

第四章 研究区地下水水流影响的数值模拟

4．1 煤矿开采对上覆含水层的影响分析

4．1．1 导水裂隙带高度的计算

4．1．2 对上覆含水层的影响分析

4．2 Visual MODFLOW介绍

4．3 地下水水流数值模拟

4．3．1 水文地质概念模型

4．3．2 数学模型

4．3．3 模型空间与时间离散

4．3．4 模型资料整理及参数确定

4．3．5 模型的识别

4．3．6 模拟预测与结果分析

4．4 煤矿开采对居民饮用水源的影响分析

4．4．1 对村庄饮用水源的影响分析

4．4．2 对洪水口截潜流饮用水源地的影响分析

第五章 研究区地下水水质影响的数值模拟

5．1 包气带地质、水文地质条件

5．2 源强分析

5．3 modflow水平二维流水质模拟

5．3．1 水文地质概念模型建立

5．3．2 数学模型

5．3．3 溶质运移模拟

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

附录

致谢

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