煤炭高强度重复采动下地下水资源漏失规律研究

摘要

我国煤炭资源开发重心西移,但西部地区生态环境脆弱,地下水资源宝贵,煤炭高强度开采与地下水及生态环境保护矛盾日益加剧。近年来,西部多数矿区逐渐开拓开采下组煤层,针对多层煤层重复采动对地下水资源影响规律研究不足等问题,以神东矿区布尔台煤矿42202工作面为研究对象,采用现场实测以及数值模拟手段,对该区煤层重复采动顶板导水裂隙带的发育高度进行了实测与计算,结果表明:42煤开采后导水裂隙带最大发育高度达到顶板以上160 m,沟通了延安组和直罗组含水层,但未沟通白垩系志丹群含水层;基于导水裂隙带监测结果,采用FEFLOW数值模拟方法预计了42202工作面采后涌水量为63 m^(3)/h,与实际涌水量55 m^(3)/h接近,进一步表明工作面涌水主要来自延安组与直罗组含水层;42202工作面采后延安组含水层水位下降幅度达到57.3 m,直罗组含水层水位下降11.9 m,白垩系志丹群含水层水位基本维持稳定,由此可知,煤层采后对延安组含水层扰动程度最大,对直罗组含水层扰动程度次之,而并没有对白垩系志丹群含水层造成影响;煤层采动导水裂隙是地下水资源漏失的主要通道,其发育高度及规模决定了煤炭开采对含水层的扰动程度,抑制煤层开采后顶板导水裂隙带发育是实现西部大型矿区保水采煤的关键点,尤其是随着西部煤炭资源的深部开发,多层煤层开采后覆岩破断规律及其多场耦合特征、导水裂隙的演化规律是今后重要的研究方向。研究成果完善了多煤层开采保水理论,为实现我国西部煤炭资源的绿色开发提供支撑。