煤炭开采对浅层地下水系统的影响分析及评价
发布时间：2021-11-04 02:56
煤炭资源规模性开发利用常常会破坏含水层,引发一系列水文地质环境问题,分析和评价煤炭开采对地下水系统的影响对保护矿区地下水资源具有重要意义。本文以乌兰木伦和柳塔煤矿为例,基于煤田地质学、水文地质学和环境科学等基础理论,通过野外调查、监测、分析计算等手段,探讨了煤炭开采对地下水系统的影响机理,分析了煤炭开采对地下水动力场和地下水化学场的影响过程和主导因素,选取多个地下水环境要素指标,构建了地下水环境安全指标体系,对研究区采矿过程中地下水环境安全进行了评价。通过以上研究,得出如下结论性认识:（1）综合运用“三下采煤”经验公式、唐山分院经验公式、中国矿大（北京）经验公式,计算了研究区煤炭开采产生的冒裂带和导水裂隙带高度,部分钻孔附近产生的冒裂带已经揭穿了1-2煤上覆含水层,造成浅层地下水位下降或形成采空区,地表水与地下水的转化关系也随之改变,公涅尔盖沟流量减小甚至干涸。（2）运用GIS空间分析功能分析了研究区年际、年内水位埋深时空变化规律,2011-2018年地下水位表现出明显下降趋势,水位降幅介于1.14—8.47m之间;研究区地下水位降深由南向北逐渐加大。在均衡分析的基础上,利用多元回归模...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2研究区概况72研究区概况2.1自然地理概况2.1.1地理位置乌兰木伦煤矿与柳塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇小柳塔村西北，两个矿的地理坐标是东经110°03′24″-110°07′02″，北纬39°28′16″-39°31′11″。柳塔矿区北距离鄂尔多斯市中心约45km，西距离伊金霍洛旗所属阿腾席连镇约47km，东南距陕西省神木县所属大柳塔镇约25km。研究区交通位置非常优越，包（头）—神（木）铁路位于研究区西南侧，并在景田区邻近设有巴图塔煤炭运输中转站。研究区地理位置见图2-1。图2-1研究区位置图Fig.2-1Locationofstudyarea2.1.2地形地貌乌柳煤矿所处的伊金霍洛旗北紧邻东西走向的高原阶地——东胜梁阶地，海拔高度约为1500m，此阶地是鄂尔多斯市境内黄河支流非常重要的分水岭。市内地面的海拔高程通常在1300~1400m之间，其中的苏布尔嘎附近最高海拔约1541m，折家梁和新庙附近最低海拔高程约1200m，总体呈高平原、波状高原和丘陵等地形。乌柳煤矿所处的伊金霍洛旗境内东和东北方向是丘陵山地，均是比高近100m的土石砂丘，水系比较发育，另外该地区还存在少量的黄土沟谷等地形。附近沟壑纵横交错，地形复杂且多变，坡陡
华北水利水电大学硕士学位论文14地下水系统是水资源评价的基本单位，具有水量、水质输入、运移和输出的地下水基本单元及其组合，普遍认为地下水系统是水文循环系统的一部分，由输入、输出和水文地质实体三部分组成。因此，本文从地下水含水层空间结构、地下水动力尝地下水水化学三个主要方面来分析煤炭开采对地下水系统的影响。3.2煤炭开采对覆岩和含水层空间结构破坏3.2.1采动破坏的“三带”理论煤炭开采对地下水含水空间结构的破坏形式可分为三种：一是矿井基础设施建设及生产时期，各种平硐和井筒的掘进直接贯穿了地下含水层、隔水层；二是工作面展开后，采空区上覆岩层发生破坏，形成的冒裂带向上导通直至影响含水层，使其地下水沿冒裂带涌入井下；三是在采矿活动影响下，煤层下部隔水层遭到破坏，隔水层下面的承压水涌入采空区，引发煤层底板的突水。由于乌兰木伦和柳塔煤矿分别于上个世纪八、九十年代建成并投产，当前正处于生产期，矿井涌水以垂向渗漏为主，未发生底板突水，因此本章重点对第二种采动破坏情况进行具体分析[49]。煤层被采出以后，在工作面后面形成了空间，对其上覆岩层及围岩的原始应力平衡产生破坏，从而发生弯曲、变形和破坏。上覆岩层破坏和在垂直方向上的位移具有明显的分带性，自上而下分别称为弯曲下沉带、导水裂隙带和冒落带，通常简称为“三带”，如图3-2所示。图3-2“三带”示意图Fig.3-2Schematicdiagramof"threebelts"（1）冒落带冒落带位于采空区上覆岩层的最下面，岩层脱离上覆岩层母体向下方采空区冒落，使岩层失去原有的连续性，岩层破坏后并呈不规则石块或似层状的巨块。煤被采出后，随着工作面的逐步推进上覆岩层将逐渐失去原有应力平衡，距原工作面一定距离后直接
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿地下水库水体水化学特征及其成因解析[J]. 韩佳明,高举,杜坤,陈梦圆,蒋斌斌,张凯. 煤炭科学技术. 2020(11)
[2]人民胜利渠灌区地下水水质评价[J]. 刘中培,蔡庆峰,窦明,陈莹. 人民珠江. 2020(02)
[3]生态脆弱矿区高强度植被恢复对地下水补给的影响[J]. 王强民,董书宁,王文科,王皓. 煤炭学报. 2020(09)
[4]榆神矿区地下水与生态环境演化特征[J]. 马雄德,范立民. 煤炭科学技术. 2019(10)
[5]六盘水矿区关键带岩溶水水化学演化特征及驱动因子[J]. 叶慧君,张瑞雪,吴攀,韩志伟,查学芳,李学先,覃应机,石金芳. 地球科学. 2019(09)
[6]榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响[J]. 柳宁,赵晓光,解海军,李瑜. 西安科技大学学报. 2019(01)
[7]典型草原露天煤矿区地下水环境演化机理研究[J]. 冯海波,董少刚,张涛,李铱,刘晓波,李政葵,王超. 水文地质工程地质. 2019(01)
[8]采煤区水土资源损毁相关影响因素分析[J]. 张凯媛,王瑾,毕如田,刘建. 灌溉排水学报. 2019(01)
[9]宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测[J]. 冯洁,侯恩科,王苏健. 地质通报. 2018(12)
[10]宁东煤炭基地梅花井矿区地下水三氮特征及成因[J]. 刘瑞平,徐友宁,张江华,陈华清,何芳,乔冈,柯海玲,史宇飞. 地质通报. 2018(12)
博士论文
[1]陕北榆神矿区生态地质环境特征及煤炭开采影响机理研究[D]. 杨志.中国矿业大学 2019
[2]神东矿区井下采空区水库水资源循环利用关键技术研究[D]. 陈苏社.西安科技大学 2016
[3]煤炭开采上覆岩层变形破坏及其渗透性评价研究[D]. 师修昌.中国矿业大学(北京) 2016
[4]陕蒙煤炭开采对地下水环境系统扰动机理及评价研究[D]. 赵春虎.煤炭科学研究总院 2016
[5]典型井工矿山开采对地下水环境影响及涌水量动态预测[D]. 陈时磊.中国矿业大学(北京) 2015
硕士论文
[1]杭来湾煤矿301盘区矿井涌水量变化特征及来源分析[D]. 张博龙.西安科技大学 2019
[2]人民胜利渠灌区地下水水化学演变与适用性分析[D]. 张冬青.华北水利水电大学 2019
[3]露天煤矿区地下水与土壤环境响应研究[D]. 刘晓波.内蒙古大学 2018
[4]煤炭开采对地下水环境影响评价研究[D]. 侯聪超.黑龙江大学 2018
[5]山西古交矿区浅层地下水动态与溶质运移研究[D]. 翟颖倩.山西大学 2017
[6]村庄压煤山丘区采煤活动对地下水影响研究[D]. 柴迪.中国地质大学(北京) 2017
[7]福建省东山县地下水动态时空变化特征研究[D]. 王艳丽.吉林大学 2016
[8]攀枝花市某矿山露天开采对地下水环境影响分析[D]. 粟丰.成都理工大学 2016
[9]黄河中下游典型灌区地下水位时空演变特征与驱动机制[D]. 赵雨婷.华北水利水电大学 2016
[10]沙漠滩地矿区综放开采水害及潜水位影响研究[D]. 邢茂林.中国矿业大学 2016
本文编号：3474856
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2研究区概况72研究区概况2.1自然地理概况2.1.1地理位置乌兰木伦煤矿与柳塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇小柳塔村西北，两个矿的地理坐标是东经110°03′24″-110°07′02″，北纬39°28′16″-39°31′11″。柳塔矿区北距离鄂尔多斯市中心约45km，西距离伊金霍洛旗所属阿腾席连镇约47km，东南距陕西省神木县所属大柳塔镇约25km。研究区交通位置非常优越，包（头）—神（木）铁路位于研究区西南侧，并在景田区邻近设有巴图塔煤炭运输中转站。研究区地理位置见图2-1。图2-1研究区位置图Fig.2-1Locationofstudyarea2.1.2地形地貌乌柳煤矿所处的伊金霍洛旗北紧邻东西走向的高原阶地——东胜梁阶地，海拔高度约为1500m，此阶地是鄂尔多斯市境内黄河支流非常重要的分水岭。市内地面的海拔高程通常在1300~1400m之间，其中的苏布尔嘎附近最高海拔约1541m，折家梁和新庙附近最低海拔高程约1200m，总体呈高平原、波状高原和丘陵等地形。乌柳煤矿所处的伊金霍洛旗境内东和东北方向是丘陵山地，均是比高近100m的土石砂丘，水系比较发育，另外该地区还存在少量的黄土沟谷等地形。附近沟壑纵横交错，地形复杂且多变，坡陡
华北水利水电大学硕士学位论文14地下水系统是水资源评价的基本单位，具有水量、水质输入、运移和输出的地下水基本单元及其组合，普遍认为地下水系统是水文循环系统的一部分，由输入、输出和水文地质实体三部分组成。因此，本文从地下水含水层空间结构、地下水动力尝地下水水化学三个主要方面来分析煤炭开采对地下水系统的影响。3.2煤炭开采对覆岩和含水层空间结构破坏3.2.1采动破坏的“三带”理论煤炭开采对地下水含水空间结构的破坏形式可分为三种：一是矿井基础设施建设及生产时期，各种平硐和井筒的掘进直接贯穿了地下含水层、隔水层；二是工作面展开后，采空区上覆岩层发生破坏，形成的冒裂带向上导通直至影响含水层，使其地下水沿冒裂带涌入井下；三是在采矿活动影响下，煤层下部隔水层遭到破坏，隔水层下面的承压水涌入采空区，引发煤层底板的突水。由于乌兰木伦和柳塔煤矿分别于上个世纪八、九十年代建成并投产，当前正处于生产期，矿井涌水以垂向渗漏为主，未发生底板突水，因此本章重点对第二种采动破坏情况进行具体分析[49]。煤层被采出以后，在工作面后面形成了空间，对其上覆岩层及围岩的原始应力平衡产生破坏，从而发生弯曲、变形和破坏。上覆岩层破坏和在垂直方向上的位移具有明显的分带性，自上而下分别称为弯曲下沉带、导水裂隙带和冒落带，通常简称为“三带”，如图3-2所示。图3-2“三带”示意图Fig.3-2Schematicdiagramof"threebelts"（1）冒落带冒落带位于采空区上覆岩层的最下面，岩层脱离上覆岩层母体向下方采空区冒落，使岩层失去原有的连续性，岩层破坏后并呈不规则石块或似层状的巨块。煤被采出后，随着工作面的逐步推进上覆岩层将逐渐失去原有应力平衡，距原工作面一定距离后直接
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿地下水库水体水化学特征及其成因解析[J]. 韩佳明,高举,杜坤,陈梦圆,蒋斌斌,张凯. 煤炭科学技术. 2020(11)
[2]人民胜利渠灌区地下水水质评价[J]. 刘中培,蔡庆峰,窦明,陈莹. 人民珠江. 2020(02)
[3]生态脆弱矿区高强度植被恢复对地下水补给的影响[J]. 王强民,董书宁,王文科,王皓. 煤炭学报. 2020(09)
[4]榆神矿区地下水与生态环境演化特征[J]. 马雄德,范立民. 煤炭科学技术. 2019(10)
[5]六盘水矿区关键带岩溶水水化学演化特征及驱动因子[J]. 叶慧君,张瑞雪,吴攀,韩志伟,查学芳,李学先,覃应机,石金芳. 地球科学. 2019(09)
[6]榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响[J]. 柳宁,赵晓光,解海军,李瑜. 西安科技大学学报. 2019(01)
[7]典型草原露天煤矿区地下水环境演化机理研究[J]. 冯海波,董少刚,张涛,李铱,刘晓波,李政葵,王超. 水文地质工程地质. 2019(01)
[8]采煤区水土资源损毁相关影响因素分析[J]. 张凯媛,王瑾,毕如田,刘建. 灌溉排水学报. 2019(01)
[9]宁东煤炭基地煤炭开采对地下水的影响预测[J]. 冯洁,侯恩科,王苏健. 地质通报. 2018(12)
[10]宁东煤炭基地梅花井矿区地下水三氮特征及成因[J]. 刘瑞平,徐友宁,张江华,陈华清,何芳,乔冈,柯海玲,史宇飞. 地质通报. 2018(12)
博士论文
[1]陕北榆神矿区生态地质环境特征及煤炭开采影响机理研究[D]. 杨志.中国矿业大学 2019
[2]神东矿区井下采空区水库水资源循环利用关键技术研究[D]. 陈苏社.西安科技大学 2016
[3]煤炭开采上覆岩层变形破坏及其渗透性评价研究[D]. 师修昌.中国矿业大学(北京) 2016
[4]陕蒙煤炭开采对地下水环境系统扰动机理及评价研究[D]. 赵春虎.煤炭科学研究总院 2016
[5]典型井工矿山开采对地下水环境影响及涌水量动态预测[D]. 陈时磊.中国矿业大学(北京) 2015
硕士论文
[1]杭来湾煤矿301盘区矿井涌水量变化特征及来源分析[D]. 张博龙.西安科技大学 2019
[2]人民胜利渠灌区地下水水化学演变与适用性分析[D]. 张冬青.华北水利水电大学 2019
[3]露天煤矿区地下水与土壤环境响应研究[D]. 刘晓波.内蒙古大学 2018
[4]煤炭开采对地下水环境影响评价研究[D]. 侯聪超.黑龙江大学 2018
[5]山西古交矿区浅层地下水动态与溶质运移研究[D]. 翟颖倩.山西大学 2017
[6]村庄压煤山丘区采煤活动对地下水影响研究[D]. 柴迪.中国地质大学(北京) 2017
[7]福建省东山县地下水动态时空变化特征研究[D]. 王艳丽.吉林大学 2016
[8]攀枝花市某矿山露天开采对地下水环境影响分析[D]. 粟丰.成都理工大学 2016
[9]黄河中下游典型灌区地下水位时空演变特征与驱动机制[D]. 赵雨婷.华北水利水电大学 2016
[10]沙漠滩地矿区综放开采水害及潜水位影响研究[D]. 邢茂林.中国矿业大学 2016
本文编号：3474856
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