朔州平鲁区大恒煤业有限公司煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究

摘要

为优化山西省煤炭产业结构，为经济转型做准备，山西的煤矿企业不断的进行兼并重组整合。随着煤矿的持续开采，各种生态环境问题也随之显现出来，地下水资源的破坏首当其冲，越来越受到人们的关注。煤矿的开采后会导致冒落裂隙带和导水裂隙带的形成，不可避免的会对石炭系太原组、二叠系山西组煤系含水层及其上覆二叠系甚至第四系含水层产生破坏;在煤矿开采过程中产生的不同的污水也会在某些情况下下渗对浅层含水层水质产生影响。因此如何保护地下水含水层是摆在我们面前尤为重要的问题。
　　山西朔州平鲁区大恒煤业有限公司煤矿位于山西省朔州市平鲁区井坪镇一带，开采4、9、11号煤层，煤系地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。本文以大恒煤矿开采为研究背景，首先运用Visual Modflow模拟软件研究区域地下水的影响程度。根据计算冒落带和导水裂隙带高度将二叠系下统下石盒子组、山西组砂岩含水层和石炭系太原组灰岩裂隙含水层概化为模型的目标含水层，将收集到的水文地质参数带入软件进行模拟，分别对模型的5a，14.4a，28.8a三个时段进行研究，预测三个时段结束后目标含水层的水位变化;再运用MT3D模拟工业场地和矸石场在非工况下对地下水水质产生的影响，为该区域居民饮水安全提供科学依据。模拟结果显示:
　　1.由于整合前各煤矿的开采已经使含水层水位形成了小规模的降落漏斗，而且降落漏斗范围会随着煤矿开采深度的加深与开采范围的加大而继续扩大，降深继续加深，最终疏干煤系地层含水层和上覆含水层，对地下水含水系统造成较大影响。
　　2.当大恒煤矿开采5年后，以全区为中心的降水漏斗范围扩大，漏斗中心的水位降深约为13m，影响面积约为3.2 km2。开采14.4年后，以全区为中心的降水漏斗范围扩大，漏斗中心的水位降深约为36 m，影响面积约为5.6 km2。开采28.8年后，以全区为中心的降水漏斗范围扩大，漏斗中心的水位降深约为55m，影响面积约为9.5 km2。
　　3.根据模拟结果，结合收集到的研究区含水层厚度，井田中部目标含水层上覆部分第四系松散层孔隙含水层由于距离开采层位比较近也会遭到相应的破坏，甚至会沟通地表水致使地表水直接补给矿井涌水。
　　4.对工业场地和矸石场进行溶质运移模拟结果显示，污染晕随着时间推移不断扩大，污染晕中心随着水流向下游迁移，且污染范围逐步在增大。工业场地和矸石场在非工况下污水泄露下渗，会沿着河岸和河谷进入王货郎河，当雨季来临将会随着河水向下游运移更远。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法与技术路线

第二章 项目区概况

2．1 地理位置与交通

2．2 项目概况

2．2．1 工业广场布置

2．2．2 井田开拓

2．3 污水排放与处置概况

第三章 项目区地质环境条件

3．1 气象与水文

3．1．1 气象

3．1．2 地表水系

3．2 地形地貌条件

3．3 区域地质条件与水文地质条件

3．3．1 区域地质条件

3．3．2 区域水文地质条件

3．4 井田地质条件与水文地质条件

3．4．1 井田地质条件

3．4．2 井田水文地质条件

3．5 井田煤层地质特征

第四章 地下水环境现状评价

4．1 地下水环境监测

4．2 地下水环境现状评价

4．2．1 地下水水位现状评价

4．2．2 地下水水质现状评价

第五章 煤矿开采对地下水资源量影响的数值模拟

5．1 煤矿开采对上覆含水层的影响分析

5．2 煤矿开采对上覆含水层地下水数值模拟计算

5．2．1 软件介绍

5．2．2 模型建立

5．2．3 模型资料整理与参数确定

5．2．4 模型识别

5．2．5 模拟预测结果

第六章 煤矿开采对地下水水质影响的数值模拟

6．1 工业广场和矸石场

6．1．1 工业广场和矸石场基本概况

6．1．2 地质及水文地质条件

6．2 工业场地和矸石场对松散孔隙含水层影响的数值模拟计算

6．2．1 MT3D概述

6．2．2 模型建立

6．2．3 模型资料整理与参数确定

6．2．4 模型识别

6．2．5 溶质运移因子选取与源强分析

6．2．6 模型运行结果及分析

第七章 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢

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