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地下水裂隙介质网络流的计算方法及其应用研究

发布时间:2018-10-24 13:30
【摘要】:矿井水害问题长期以来都制约着煤炭行业的安全生产。基岩中的裂隙构造连接到含水层从而构成矿井突水的主要通道,并且这些导水构造的时空分布具有极其的不均一性与非连续性。若能够准确的描述这种导水构造,并计算出地下水裂隙网络流的流场分布,掌握井田地下水水位的变化情况,则对于煤矿合理制定采掘计划并采取防水措施,保证安全生产具有重要的现实意义。 因此,为了准确描述出基岩裂隙网络流的流场状态,基于非连续裂隙介质渗流理论,以流体力学为基础,定义各条裂隙之间相互交叉的位置点为节点,,定义每两个节点间的裂隙段称之为线元,每个节点处的所有线元流量与贮存量的变化量相互一致。按照先后次序建立各个节点的渗流方程式,构建地下水裂隙介质网络流的渗流模型。利用该方法对模拟区域进行计算并与经典数值解法的计算结果进行对比,结果表明线素法模型能够准确的表征出裂隙含水介质的构造特征,并能够准确反映出地下水的实际流动方向。 最后针对梧桐庄煤矿地下水裂隙网络流的计算问题,通过分析该井田范围内的气象水文、地质状况、水文地质条件和导水裂隙构造的条件建立井田区域内的非连续裂隙网络流的概念模型与数学模型,将该模型应用于井田地下水流场的计算研究,并根据相关的边界条件用线素法对地下水裂隙网络流模拟模型进行求解,最终模拟预测出了梧桐庄煤矿地下水流场的动态变化。该模拟结果对矿山采掘方案的设计和布置提供了一定的科学依据,同时对防治水措施的制定具有指导意义。
[Abstract]:The problem of mine water hazard has been restricting the safe production of coal industry for a long time. The fissure structures in the bedrock are connected to the aquifer to form the main passage of mine water inrush, and the space-time distribution of these water-conducting structures is extremely uneven and discontinuous. If the structure can be accurately described, the flow field distribution of groundwater fissure network flow can be calculated, and the variation of groundwater level in the mine field can be grasped, then reasonable mining plan and waterproof measures will be taken for coal mines. It is of great practical significance to ensure the safety of production. Therefore, in order to accurately describe the flow field of the fissure network flow in bedrock, based on the seepage theory of discontinuous fractured media and hydrodynamics, the intersecting position of each fracture is defined as the node. The fracture section between two nodes is defined as line element, and the flux of line element at each node is consistent with the change of storage quantity. The seepage equation of each node is established according to the sequence, and the seepage model of groundwater fissure media network flow is constructed. The simulated region is calculated by this method and compared with the results obtained by the classical numerical method. The results show that the linear element method model can accurately represent the structural characteristics of water-bearing fractured media. And can accurately reflect the actual flow direction of groundwater. Finally, aiming at the calculation problem of groundwater fissure network flow in Wutongzhuang coal mine, the meteorological, hydrological and geological conditions in the scope of the mine field are analyzed. The conceptual model and mathematical model of discontinuous fissure network flow in the mine field are established under the hydrogeological conditions and the conditions of water-conducting fissure structure. The model is applied to the calculation of underground water flow field in the mine field. The simulation model of groundwater fissure network flow is solved by using linear element method according to the relevant boundary conditions. Finally, the dynamic change of groundwater flow field in Wutongzhuang coal mine is predicted by simulation. The simulation results provide a scientific basis for the design and layout of mining schemes, and also have a guiding significance for the formulation of water control measures.
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD745

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本文编号:2291549

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