河南平禹一矿岩溶水疏降流场数值模拟与预测

论文摘要

平禹煤电公司一矿主采二1煤和二3煤,煤层底板分布有石炭系薄层灰岩和寒武系厚层灰岩,岩溶裂隙发育,富含岩溶水,富水性较强,承压水头高,采煤过程中时常发生突水事故,历史上已经发生四次寒灰水突水淹井或淹采区。随着采掘深度的加大,作用在煤层底板岩溶水水压增大,突水危险更大。在查阅分析国内外相关文献的基础上,结合矿区多年的水文地质资料,综合分析平禹一矿的地质及水文地质条件,设计并进行了疏放寒灰岩溶水试验,充分地了解了平禹井田寒灰岩溶水补给径流和排泄条件,以及寒灰岩溶水疏放难易程度。利用放水试验所形成的岩溶水疏降流场及各观测孔水位动态等资料,运用相关分析法预测未来疏放条件下的涌水量。并在放水试验数据的基础上,运用国际上通用的、标准化的地下水数值模拟软件Visual Modflow建立了平禹一矿地下水渗流模拟模型。经过模型验证和参数识别,建立的数值模拟模型符合实际水文地质条件,稳定且可靠性较好。应用此模型预测未来加大疏放水量时岩溶水的流场。预测结果显示,随着矿井疏水量的进一步加大,地下水处于负均衡状态,岩溶水水位持续下降,形成以三采区和技改井放水孔为中心的水位降落漏斗。矿区在放水量为4880m3/h的情况下,持续放水1年可使漏斗中心水位下降至-50m左右。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 煤矿防治水研究现状
• 1.2.2 放水试验研究现状
• 1.2.3 地下水数值模拟研究现状
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 自然地理与地质概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 气象与水文
• 2.2.1 气象
• 2.2.2 水文
• 2.3 地形、地貌
• 2.4 地层
• 2.5 构造
• 3 水文地质条件
• 3.1 区域水文地质条件
• 3.1.1 区域主要含水层
• 3.1.2 禹州岩溶水系统及边界
• 3.1.3 岩溶水补给径流及排泄
• 3.1.4 岩溶水水位动态特征
• 3.2 矿井水文地质条件
• 3.2.1 主要含水层
• 3.2.2 主要隔水层
• 3.2.3 井田岩溶水补给、径流和排泄条件
• 4 放水试验
• 4.1 放水试验目的及任务
• 4.2 放水试验方法
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 放水孔的布置
• 4.2.3 水位、水压观测孔的布置
• 4.2.4 试验技术要求
• 4.3 放水试验过程
• 4.4 放水试验结果
• 4.4.1 试验数据的整理
• 4.4.2 试验结果
• 4.5 放水试验结果分析
• 4.5.1 寒武系灰岩富水性
• 4.5.2 寒武系灰岩导水性
• 4.5.3 寒武系灰岩岩溶水可疏放性
• 4.6 相关外推法预测疏放水量
• 4.6.1 Q～S 相关曲线外推法
• 4.6.2 ∑Q～H 相关曲线外推法
• 5 基于 V-MODFLOW 的岩溶水疏降流场数值模拟与预测
• 5.1 VISUAL MODFLOW 简介
• 5.2 水文地质概念模型及参数概化
• 5.2.1 研究区水文地质条件概念模型
• 5.2.2 边界概化
• 5.3 数学模型
• 5.4 模型的建立
• 5.4.1 模型的离散化
• 5.4.2 初始条件
• 5.4.3 边界条件
• 5.4.4 水文地质参数的初始化
• 5.4.5 源、汇项的处理
• 5.5 模型的校正与识别
• 5.6 未来疏放条件下岩溶水水位预测
• 5.6.1 预测方案的选定
• 5.6.2 预测结果及分析
• 5.7 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集