泊江海子矿地下水数值模拟及疏放性评价

摘要

鄂尔多斯盆地赋存丰富的煤炭资源，但受成岩过程及后期构造影响，侏罗系煤层顶板砂岩裂隙-孔隙水分布与赋存具有不均匀性，对回采过程产生一定的威胁。为此，研究其水文地质特征、评价其疏放性及模拟回采过程中渗流场变化特征对矿井水害防治具有一定的指导意义。
　　本文在查阅国内外相关文献的基础上，以东胜矿区的泊江海子矿为例，系统分析了地质及水文地质条件，重点研究了113101首采面3-1煤层顶板侏罗系中统含水层在疏放下条件下的水量、水位动态变化特征，并建立了水文地质概念模型和孔隙-裂隙三维非稳定流数学模型，经识别和验证后，获得了研究区的水文地质参数。利用上述模型，模拟首采面在回采过程中的侏罗系中统地下水位下降形成疏干漏斗的演化过程，并间接计算了涌水量，经与“大井法”对比发现两种预测结果较为接近。此外，从含水层地下水位、水量随时间变化角度评价工作面疏放水效果，并采用检验单孔出水量进行验证，同时利用流量变化率及疏放率评价局部疏放效果，可看出显著的疏放水效果减轻了工作面回采时受到的水害威胁的压力，因而具有十分重要的现实意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 中生代盆地地下水研究

1．2．2 孔隙-裂隙地下水研究进展

1．2．3 地下水数值模拟研究进展

1．3 研究内容

1．4 研究方法及技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

2 研究区概况

2．1 交通位置

2．2 自然地理

2．2．1 地形地貌

2．2．2 气候

2．3 矿区地质

2．3．1 地层

2．3．2 构造

2．3．3 水文地质条件

3 地下水动态特征分析

3．1 水量动态变化特征

3．1．1 井巷掘进过程中的水量变化

3．1．2 工作面疏放水量变化

3．1．3 现象与原因分析

3．2 水位动态变化特征

3．2．1 观测孔布置

3．2．2 各含水层水位变化特征

4 水文地质参数计算

4．1 以往水文地质参数计算

4．1．1 参数计算方法

4．1．2 参数计算成果

4．1．3 存在的缺陷

4．2 改进的水文地质参数计算

4．2．1 计算原理

4．2．2 参数计算过程

4．2．3 参数计算结果

5 首采面地下水数值模拟研究

5．1 水文地质概念模型

5．1．1 研究区范围

5．1．2 岩层岩性特征

5．1．3 源汇项

5．1．4 边界条件

5．2 数学模型及其求解

5．2．1 数学模型

5．2．2 求解方法

5．3 地下水模拟模型

5．3．1 网格剖分

5．3．2 时间离散

5．3．3 参数分区

5．3．4 模型识别与验证

5．3．5 模拟下的地下水流场

5．3．6 水文地质参数分区

5．4 113101首采面涌水量预测

5．4．1 解析法

5．4．2 数值法

5．5 回采过程中地下水流场变化

6 疏放水效果评价

6．1 疏放量计算

6．2 疏放效果评价

6．2．1 整体疏放水效果评价

6．2．2 局部疏放水效果评价

7 结论

7．1 主要结论

7．2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果