煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究

论文摘要

煤矿开采对地下水的影响是一个动态且持续的过程。由于矿山开采引发的诸如矿井排水、含水层疏干、采动破坏等因素,打破了地下水原有的补径排平衡状态,改变了矿区地下水的循环关系,使地下水系统变得日益复杂。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,特别是煤矿闭矿之后可能造成的串层污染,将给矿区地下水带来非常严重的污染。本文以淄川矿区为主要研究对象,采用理论分析、算法评价、数值模拟等方法相结合,详细的分析了该矿区龙泉煤矿对该区地下水可能产生的种种影响。首先应用模糊数学的方法对该区地下含水层整体水质污染情况进行了评价,结合具体矿坑水水质情况,分析得出洪山、寨里以及龙泉矿以周围地区污染较为严重。为以下内容的开展提供了一定的依据。然后通过对该区边界条件及水文地质条件等方面的分析,利用GMS软件建立了基本符合实际的地下水水流数值模拟模型。经验证该模型满足精度的要求后,对该区地下水进行了动态的模拟,主要包括两个方面的模拟,闭矿之前和闭矿之后的地下水流模拟。最后通过MODFLOW与MT3D的转换,建立该区地下水水质模型,对闭矿之后的地下水水质情况进行了模拟。数值模拟结果表明：煤矿开采对地下水的影响在闭矿之后依然存在,虽然矿井排水停止,但由于开采时间过长,地下水漏斗在很长一段时间内将继续存在；由于开采对相对隔水层的扰动该区煤系地层含水层与下伏奥陶系含水层之间存在直接的水力联系,当排水停止后,由于水位的不断升高,水质污染物的扩散将波及到奥陶系含水层,并造成大面积的污染。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展动态
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 2 研究区概况及水文地质条件分析
• 2.1 自然地理概况
• 2.2 地质条件
• 2.3 水文地质条件
• 3 煤矿开采对地下水的影响
• 3.1 煤矿正常开采对地下水的影响
• 3.2 煤矿闭坑后对地下水的影响
• 3.3 研究区地下水水质评价
• 3.4 研究区地下水水质评价系统
• 3.5 研究区地下水水质污染情况分析
• 4 矿区地下水流数值模拟模型
• 4.1 GMS介绍
• 4.2 地下水系统概念模型
• 4.3 地下水系统数学模型
• 4.4 研究区地下水流数值模拟
• 4.5 模型的识别与验证
• 4.6 地下水流场预测与结果分析
• 5 研究区地下水水质预测模型
• 5.1 MT3D介绍
• 5.2 研究区地下水水质模型
• 5.3 研究区地下水污染情况预测及分析
• 6. 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间主要成果