潘家窑煤矿原副斜井涌水问题数值模拟研究

论文摘要

矿井涌水量是指在矿山建设和生产过程中单位时间内涌入井巷中的水量。矿井涌水量的研究在煤矿的生产建设中是一个非常重要的内容。矿井涌水条件决定了矿井涌水的特点和强度,查明矿井涌水条件有利于准确预测矿井涌水量并且能够有效预防和治理矿井涌水现象。矿井涌水的来源多种多样,包括地下水、大气降水、地表水、废弃井巷的积水等。矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标,为矿山排水和防治水设计提供重要依据。能否准确预测矿井涌水量,对于防止矿山安全事故的发生、控制矿山生产建设工程投资规模、降低矿山生产成本和提高矿山生产效益等都具有重要意义。本文通过对国内外涌水量预测的了解基础上,以潘家窑煤矿原副斜井井巷中的三股地下涌水为研究对象探讨了矿井涌水量预测这一问题。山西中煤潘家窑煤业有限公司为原潘家窑联营煤矿和崔家岭煤矿整合而成。位于朔州市平鲁区井坪镇之南6km处曹庄村南。井田呈多边形,东西长约4.30km,南北宽约4.22km,面积7.897km2。本文研究对象为潘家窑煤矿整合前的原崔家岭矿副斜井井巷中的三股地下的涌水问题,研究区范围选取潘家窑煤矿的东部原崔家岭矿副斜井周围一定范围。原崔家岭矿副斜井井口标高1257.17m,倾角23°,在副斜井内距井口约60余米处有三股地下水涌出,进入斜井内。其中两股涌水点位于斜井壁脚处,标高分别为1233.34m和1230.29m,分别距井口61.0m和68.8m,另一股位于斜井壁顶部,距井口68m,三处涌水点涌水量分别为13.17 m3/h、40.71m3/h和4.20m3/h,总涌水量为58.08m3/h。本文通过收集资料、调查、水文地质勘探查明矿区及研究区水文地质条件,探讨潘家窑煤矿原副斜井涌水的补给来源和途径,查明研究区地下水的富水性,分析水库的渗漏对潘家窑煤矿原副斜井涌水的影响、渗漏水进入潘家窑煤矿原副斜井的途径。对研究区水文地质条件进行合理的概化,根据水文地质概念模型建立数学模型,应用国际上先进的Visual Modflow专业软件系统求解以上数学模拟模型,并利用已知观测孔水位资料进行模型识别。根据已识别的模型,预测水库水位变化时影响副斜井涌水量大小的变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外的研究现状及进展
• 1.2.1 水文地质学的主要进展
• 1.2.2 矿井涌水量研究
• 1.2.3 矿井突水机理的研究
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究方法及技术路线
• 第二章 研究区概况
• 2.1 潘家窑井田概况
• 2.2 研究区位置及矿井涌水概况
• 2.2.1 研究区位置
• 2.2.2 矿井涌水概况
• 2.3 自然地理条件
• 2.3.1 地形与地貌
• 2.3.2 水文
• 2.3.3 气象
• 2.4 矿区开发史及采空情况
• 第三章 地质背景条件
• 3.1 区域地质构造特征
• 3.2 研究区及附近地质特征
• 3.2.1 研究区及附近地质构造特征
• 3.2.2 研究区及附近地层岩性特征
• 3.3 研究区及附近煤层特征
• 第四章 水文地质背景条件
• 4.1 潘家窑井田水文地质条件
• 4.2 地下水补给、径流、排泄条件
• 4.2.1 地下水的补给条件
• 4.2.2 地下水径流
• 4.2.3 地下水的排泄条件
• 4.3 井田水文地质类型
• 第五章 野外水文地质研究综述
• 5.1 野外水文地质调查
• 5.2 水文地质钻探
• 5.3 水文地质试验
• 5.3.1 试验目的及类型
• 5.3.2 试验的方法与要求
• 5.3.3 资料整理及参数计算
• 第六章 潘家窑煤矿原副斜井涌水来源与途径分折
• 6.1 调蓄水库对潘家窑煤矿原副斜井涌水的影响
• 6.1.1 水文概况
• 6.1.2 库区工程地质条件
• 6.1.3 库区工程概况
• 6.1.4 蓄水水库渗漏情况调查分析
• 6.2 研究区水文地质结构及涌水来源、补给途径分析
• 6.2.1 研究区水文地质结构
• 6.2.2 地下水渗流场分析
• 6.2.3 副斜井涌水来源、补给途径分析
• 第七章 矿井涌水数值模拟研究
• 7.1 水文地质条件的概化
• 7.2 地下水系统数学模型的建立与求解方法
• 7.2.1 地下水数学模型的建立
• 7.2.2 求解原理与方法
• 7.3 模型的设计与实现
• 7.3.1 计算区剖分
• 7.3.2 定解条件的确定
• 7.3.3 地下水均衡要素的确定
• 7.4 模型的识别与验证
• 7.4.1 模型的识别
• 7.4.2 模型的验证
• 7.5 模型结果
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录