矿井水回灌后的水位数值模拟及预测

为定量评价矿井水回灌对含水层水动力条件的影响,以梧桐庄矿为例,在分析矿井构造及水文地质基础上,应用水位观测数据模拟矿井水回灌后地下水的流场分布特征。概化地层含水性质,建立水文地质概念模型,设定模型的边界条件。根据抽水和注水试验数据初始化模型,使用FEFLOW软件对目标层的两种涌水量模式进行数值模拟;结合停灌后水位观测数据评价矿井水回灌对奥陶系灰岩含水层水位的影响,预测回灌水量固定情况下含水层渗流条件的变化,为矿井生产排水量设计提供依据。     

群孔抽水试验在内蒙古干旱地区水资源评价中的应用

为准确评价干旱地区水源地地下水允许开采量,以内蒙古某水源地为例,通过大流量群孔抽水试验,对地下水系统形成强烈干扰,通过分析各抽水孔水位降深和抽水试验对第四系浅层水影响,利用数值模拟方法准确确定研究区地下水补给量为18 091. 59 m~3/d,认为在水源地地下水开采量为7 000 m~3/d时,不会对水源地运行环境造成不利影响。     

高潜水位矿区新建公路标高计算及潜水位控制

为了保证高潜水位矿区新建公路的路基路面不受地下水侵蚀,必须确保新建公路的路基路面标高大于潜水位。根据开采沉陷基本规律,通过对潜水位埋深和新建公路承载力之间关系的研究,提出了确定高潜水位矿区新建公路标高的一般性方法和潜水位控制措施。     

煤炭开采对相邻区域生态潜水流场扰动特征

陕北煤炭能源基地高强度开采易影响生态潜水的自然径流条件,针对自然保护区周边煤炭资源开采对地下水流场的扰动问题,以榆神矿区某井田为例,通过构建研究区煤-水空间结构水文地质模型,系统分析研究区生态潜水的赋存特征及其规律;采用物理模拟、数值模拟、现场实测等手段,综合分析煤层覆岩岩性组合结构、煤层与关键层间距、煤层厚度、煤层埋深、工作面长度等因素,利用相关分析方法提出了适合于研究区导水裂隙带高度计算的裂采比公式;根据水文地质条件和煤层采动方式,采用地下水数值分析方法,模拟了煤炭开采后萨拉乌苏组生态潜水流场变化,分析了煤层采动后生态潜水受扰动的特征。研究结果表明:区内萨拉乌苏组生态潜水含水层全区发育,其赋存受基岩面形态控制,生态潜水水位受地形、含水层厚度、地下水分水岭和地表水等影响;下伏关键隔水层(保德组红土)受沉积影响在研究区东南局部缺失,形成"天窗"导水通道;区内覆岩结构以硬-软-硬、硬-硬-软2种组合类型为主,覆岩结构类型对导水裂隙带发育高度及形态有重要作用;统计分析多个导水裂隙带发育高度结果,提出榆神矿区导水裂隙带最大裂采比为28.1倍,该数值对榆神矿区保水采煤及水害防治具有重要指导意义;通过计算发现,煤层开采后,在研究区东南部保德组红土缺失区将造成生态潜水漏失与水位下降,最大降深可达10 m。为保护生态潜水资源,建议开采研究区东南部"天窗"部位的煤层时,必须采取相应的保水采煤技术。     

巴拉素煤矿煤炭开采对地表水的影响分析

为了探明巴拉素煤矿煤炭开采与地表径流量减少之间的关系,在对项目调查评价区水文地质条件分析的基础上,利用GMS地下水数值模拟软件建立评价区地下水数值模型,定量分析评价区内主要地表径流量随煤炭开采地下径流补给衰减变化曲线,结果表明:各河谷地下水总溢出量衰减率均小于12.00%,且在煤炭开采第49年后,地表径流量衰减明显上升,其主导因素为评价区内煤炭开采引起地表沉陷明显下降,第四系潜水水位抬升,造成无效蒸发量增大,从而造成补给地表水体水量减少。     

京新高速(阿盟段)水源地水文地质条件分析

通过对京新高速临白段(阿盟段)水源地水文地质进行勘察,研究了区内地形地貌、地层结构及水文地质等基本问题。借助水文地质钻探、抽水试验、样品分析等手段,查明了区内含水层的结构、埋深及富水性特征,分析了地下水补径排条件,并对地下水水质进行了评价,为该项目地下水源地的选择及合理开发利用提供理论基础和科学依据。     

生态脆弱矿区松散含水层下采煤保护土层合理厚度

为保护生态脆弱矿区的生态潜水位,对采煤保护土层厚度的合理厚度进行研究。基于地下水动力学,分析了采动潜水位越流变化机理,并采用水-电相似模拟技术,模拟了采后不同有效隔水层厚度及其物理特性条件下潜水位变化规律。研究结果表明:煤炭开采,越流水位差越大,采后有效隔水层隔水能力越差,采动潜水位降深越大。研究区典型地质条件下,采后有效隔水层为42.6 m的离石黄土或21.0 m的保德红土时,潜水不会显著漏失。多种软件耦合实现了煤炭开采工作面水-电相似模拟,得到了研究区典型采矿地质条件下不同有效隔水层厚度与潜水位降深的关系,水-电模拟结果与理论研究结果相吻合,并得到了工程实践的初步验证。     

新疆三塘湖盆地汉水泉—库木苏地下水赋存条件分析

以新疆三塘湖煤田汉水泉—库木苏水源地供水水文地质详查为例,根据地下水赋存条件和地下水的埋藏条件及含水层特征,分别对上覆第四系松散岩类孔隙潜水、下伏碎屑岩类孔隙裂隙承压水及基岩裂隙水进行分析,分析了地下水含水层岩性、水位埋深、渗透系数及富水性分区,对三塘湖盆地汉水泉—库木苏地下水赋存条件有了初步分析研究,为进一步勘探及开发地下水资源提供依据。     

基于Visual MODFLOW的煤矿开采对地下水影响的数值模拟研究

为了研究该煤矿开采对研究区内地下水的影响,通过对研究区的水文地质条件的分析,构建了水文地质概念模型,并采用Visual MODFLOW软件就开采3煤层对地下水的影响进行了数值模拟研究。结果表明:3煤层开采后,潜水含水层的地下水位变化幅度较小,最大水位降深为6m;基岩裂隙含水层的地下水位降幅较大,最大水位降深为25m。     

安徽淮南某水源地水文地质勘察分析

通过对场地地质、水文地质条件分析,进行水文地质勘查,通过钻探、成井、抽水试验,确定地下水含水层、水文地质参数,研究其分布规律及特征,建立相关的数学模型空间关系,预测地下水于开采条件下的可供开采量,并进行水资源评价,从而达到建立并评价水源地目的。     

基于大型放水试验的矿区流场演化规律模拟研究

 基于地下水井流理论,通过大型干扰井群放水试验,查明了矿区深部煤层底板太灰含水层的富水性、补径排条件及其和下伏奥灰含水层的水力联系,在此基础上运用FEFLOW软件对本次大型干扰放水试验进行了数值模拟计算,与解析解互相对比、验证,克服了构造复杂矿区解析法适用的局限性。综合结果表明太灰含水层径流条件较好,岩溶相对发育,且富水性不均一,与下伏奥灰水水力联系极其微弱,区内孟口断层阻水有差异性,自北向南部隔水性变差。研究结果可对矿区防治水规划、设计及配套工程提供依据。     

东欢坨矿延深水平涌水量预测研究

通过分析东欢坨矿延深水平水文地质情况，为防治水制定有效措施，对东欢坨矿延深水平涌水量进行预测。利用地下水水量及水质模拟软件FEFLOW对矿井地下水区域流场、地下开采对区域地下水的影响情况进行模拟分析，并预测出矿井延深水平涌水量，同时借助地下水动力学的廊道法公式计算涌水量验证模拟结果。结果表明：模拟软件FEFLOW预测东欢坨矿延深水平涌水量为35852．55m^3／d，与地下水动力学的廊道法公式计算的涌水量结果相近，误差在允许范围，说明FEFLOW模拟软件预测涌水量是准确可靠的。     

基于煤炭采空影响的多含水层水文地质响应——以新桥煤矿为例

为研究受煤炭采空影响的多含水层的水文地质响应，以新桥煤矿为例，通过对其采空区分布和地表塌陷的调查，结合煤矿地质构造、含水层水文地质特征等的分析，探讨采空影响下煤层顶底板工程地质条件的改变而产生的导水通道，造成采空区地下水的补给和径流，并通过计算和PHREEQC模拟软件分别对采空区水量、水质进行预测，从而为煤矿安全生产和采空区地下水开发利用提供依据。     

Assessment of Dewatering Requirements and Dewatering Well Design for an Open Pit Coal Mine in Central Anatolia

The Çeltikçi Coal Basin is a newly discovered coal basin in Central Anatolia where 11 years of open-cut mining has been planned. The bulk of the mining will be conducted below the regional water table; hence, determination of the dewatering requirements and proper design of the dewatering wells plays a critical role. This study (i) defined the dewatering requirements of the open-pit mine, (ii) established a dewatering well design for the area, and (iii) assessed the anticipated impacts of the dewatering activities. For this purpose, a 3-D numerical groundwater flow model was developed using the FEFLOW software. Yearly dewatering requirements were determined under transient conditions. For the dewatering well simulations, two types of dewatering wells were considered: permanent wells located at the open pit boundary that would increase in number as the excavation proceeds and wells located at the periphery of the yearly excavated area that would be operational for about two years. The simulation results indicated that 894 wells were required to satisfy dry working conditions; the average pumping rate throughout the mine life was calculated as 322 L/s. The impacts of open-pit dewatering on groundwater resources were assessed in terms of spring discharge and base flow rates in the nearby Kirmir stream. As a result of dewatering, most of the village water supply springs and fountains will dry up in the area. In addition, the base flow rates to the Kirmir stream will be decreased by 15%.

     

郑州市2005—2020年地下水埋深变化分析

分析郑州市浅层地下水埋深统测数据、长观孔数据以及历年降落漏斗面积变化数据,利用ArcGIS空间插值、衬度系数分析、描述性统计分析以及ARIMA模型,研究郑州市浅层地下水埋深空间分布特征和时间变化特征。分析结果表明,空间上,研究区浅层地下水埋深分区呈带状分布,水位埋深由西南向东北方向逐渐减小,其中10~20 m水位埋深区所占面积最大;时间上,年内,研究区埋深分布特征大致相同,各埋深分区面积有所变化;年际间,2014—2019年,年平均埋深下降2.87 m,下降速率0.5 m/a。2014年以前降落漏斗逐年增大,2014年以后,由于南水北调水入郑,供水结构发生改变,降落漏斗逐年减小。研究区地下水动态类型主要有开采型和开采—气象型,影响因素主要有降雨入渗补给、越流排泄和人工开采。最后基于DPS数据分析平台,利用ARIMA模型建立了数值模型,对2021年12个月的埋深进行了预测。     

基于RFPA数值模拟的底板突水危险性评价

为解决杨村煤矿十采区下组煤开采受底板突水威胁问题,运用RFPA数值模拟软件对杨村煤矿十采区16上煤层开挖过程中的底板破坏规律进行了研究。通过建立符合实际条件的数值模型,计算出了煤层在分步开挖过程中底板受矿井压力作用影响下的破坏深度和发展规律。在此研究基础之上,利用考虑煤层底板破坏深度的突水系数法对研究区煤层开采过程中的底板突水危险性做出了合理评价,并将研究区划分为较危险区和危险区2个等级。该研究成果为杨村煤矿十采区16上煤层的安全开采提供了可靠依据,可以有效地指导采区开采过程中的底板水防治工作。     

突水作用下地下水位降落漏斗演变过程分析

煤矿开采对地下水疏排必然产生区域性的地下水降落漏斗,大型突水和开采疏排点的转移将造成漏斗演变。针对突水和开采主要作用下的地下水位降落漏斗演变过程,采用地下水由高水位流向低水位的理论,以裴沟煤矿2011—2020年的突水、开采及水位变化资料为基础,研究局部地下水径流改变与主要因素的关系,发现发生大型底板突水后将破坏和改变原来的地下水径流方向,径流补给的波及范围由近及远,水位降深初始以垂向发展为主,之后横向扩展速率增大,地下水位降落漏斗经历形成—加剧—稳定—转移的演变过程,当补给和排泄达到相对稳定状态后,漏斗中心将随开采区域集中疏排点的改变而转移,演变成“一主多辅”的多中心漏斗形态。预测未来几年裴沟矿区和郑州矿区因区域疏排量减小将造成煤矿开采区水位逐步抬升和漏斗逐渐被填平,是突水点附近水害威胁严重区域合格规划开采时间和布置灾害治理工程较为重要的科学依据。     

生态脆弱矿区含(隔)水层特征及保水开采分区研究

研究发现,沙漠区植被对地下水水位埋深具有很强的依赖性,揭示了陕北榆神府矿区内合理生态地下水位埋深为1.5~5.0 m,煤层开采的导水裂隙导致地下水位下降,表生生态退化,控制地下水水位是生态脆弱矿区科学开采的核心。室内模拟实验和开采实践表明,当煤层上覆隔水岩组厚度≥33~35倍采高时,煤层开采不会导致地下水位下降;煤层上覆隔水岩组厚度≤18倍采高时,煤层开采会破坏隔水层,导致水位下降;18~35倍采高时,可采取"限制采高"等措施实现保水开采。剖析了煤层、含水层的空间关系,划分了保水开采条件分区,提出了区域采煤方法规划方案,指出以控制地下水水位为目标,以采动隔水层稳定性分区为基础,以采煤方法规划为手段的开采方法是生态脆弱矿区煤炭资源科学开采的有效途径。     

陕北地区地下水源与矿井开采影响关系研究

在我国陕北地区煤炭资源丰富、水资源匮乏,民生与采矿矛盾日益严重。为了研究地下水源是否受煤矿井下开采影响,采用现场调查、水质化验、沉陷预测、影响因素分析等方法,对魏墙煤矿工作面开采与马家梁地区居民用水之间相互影响情况进行研究。结果表明:矿井采掘3号煤层时,其顶板侏罗系延安组第四段砂岩含水层为主要充水水源,覆岩导水裂隙带为主要充水通道。居民用水水源多为浅部的第四系潜水及基岩裂隙水,少量的依靠深机井取白垩系砂岩裂隙水,与魏墙煤矿井下取水及排水水源不同。矿井2014—2016年采掘影响地下水位变化不明显,通过大气降雨统计、地下水入渗等计算,认为马家梁地区居民取水点水量减少源于居民用水量增加、自然气象的季节性影响以及区域降水量减少。     

基于大采高仰采面的煤壁片帮数值模拟研究

片帮往往引起冒顶,而冒顶的扩大引起片帮的加深,甚至使顶板破碎,引起支护方式的失效,造成机电事故、支架失稳等现象,严重影响了矿井的安全生产。为了研究大采高工作面煤壁片帮因素,采用UDEC数值模拟软件,分析了不同采高下和不同工作面深度下煤壁最大片帮深度与采高关系以及工作面埋深的关系曲线。研究得出:随着工作面采高的增大,煤壁最大片帮深度也逐渐增大;当采高小于4 m时,最大片帮深度增长幅度较缓,当采高大于4 m时,最大片帮深度增长较快,说明影响煤壁片帮剧烈程度的分界线为4 m;随着工作面埋深的增大,煤壁最大片帮深度也逐渐增加。该研究为预防大采高煤壁片帮提供一定的理论指导。