厚黄土覆盖区煤矿不同开采条件对松散含水层影响的数值模拟研究

发布时间：2017-07-31 09:17

  本文关键词：厚黄土覆盖区煤矿不同开采条件对松散含水层影响的数值模拟研究

  更多相关文章： 导水裂隙带发育高度 松散含水层 三维地下水流数值模拟 GMS

【摘要】：我国是能源大国,煤炭储量居世界第一,主要分布在山西、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西等西北部地区。受区域地质构造与地壳演化活动的影响,许多地区第四系厚度普遍较大,地层中往往存在富水性较好的松散含水层,尤其是第四系中、下更新统孔隙含水层,是富煤地区生产生活的主要供水水源。近些年来,随着采煤活动的深入开展,一系列环境地质问题涌现出来,松散含水层地下水水位呈普遍下降的趋势,部分区域已形成地下水降落漏斗甚至含水层被疏干,严重制约了当地的经济发展以及居民的正常生活。为此,在厚黄土地区,研究煤矿开采对松散含水层地下水的影响规律,对保水采煤、保护地下水资源具有重要的理论指导意义。本文以山西省屯留县常村煤矿S6采区为研究背景,在掌握一定范围内地质环境条件的基础上,运用GMS软件,建立三维地下水流数值模型,研究煤矿在不同开采条件下对松散含水层地下水的影响。通过改变采空区上覆岩层不同部位的渗透性,模拟研究导水裂隙带发育不同高度(模拟方案为距第四系底部0m、25m、50m、70m、90m、110m以及140m)、不同时段(S6采区开采后1年、3年及5年)对松散含水层地下水的影响规律。通过模型的识别调参与检验,模型达到可预测的水平。对不同的模拟方案,分别计算出S6采区开采后不同时段降落漏斗的影响范围以及漏斗中心处的最大降深。在对研究结果进行分析后,得出如下主要结论:1.对比分析不同导水裂隙带发育高度对地下水的影响可知:不同导水裂隙带发育高度对松散含水层地下水的影响程度不同。整体而言,随着导水裂隙带发育高度的增加,对松散含水层的影响呈指数增大的关系。模拟研究表明:在导水裂隙带发育高度距第四系底部小于50m时,对松散含水层地下水的影响最为显著;导高距第四系底部距离在50—110m之间时,对松散含水层地下水的影响平稳降低;当距隔水层底板距离大于140m时,对松散含水层地下水基本无影响。2.对比分析S6采区开采后的不同时段对松散含水层地下水的影响可知:煤矿开采后的不同时段对松散含水层地下水的影响程度不同。整体随着时间的延长,对松散含水层的影响逐渐减弱。模拟研究表明:煤矿开采后约500天的时间内,对松散含水层的影响最为显著;随着时间的推移,对地下水的影响放缓;大约开采后的5年,对松散含水层的影响趋于稳定。
【关键词】：导水裂隙带发育高度 松散含水层 三维地下水流数值模拟 GMS
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD167
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 研究意义10-11
• 1.1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2 研究内容13-14
• 1.3 研究方法与技术路线14-16
• 1.3.1 研究方法14-15
• 1.3.2 技术路线图15-16
• 第二章 研究区地质环境条件16-31
• 2.1 地理位置与交通16-17
• 2.2 自然地理条件17-18
• 2.2.1 气象17
• 2.2.2 水文17-18
• 2.2.3 地形地貌条件18
• 2.3 研究区地质条件18-25
• 2.3.1 地层岩性18-21
• 2.3.2 地质构造21-25
• 2.4 研究区水文地质条件25-31
• 2.4.1 主要含水岩组26-29
• 2.4.2 研究区地下水补、径、排条件29
• 2.4.3 地下水动态变化29-31
• 第三章 常村煤矿S6采区地质环境条件31-43
• 3.1 常村煤矿及S6采区概况31-33
• 3.1.1 煤矿概况31
• 3.1.2 S6采区概况31-33
• 3.2 S6采区地质环境条件33-41
• 3.2.1 地质条件33-38
• 3.2.2 水文地质条件38-41
• 3.3 煤田地质特征41-43
• 第四章 基于GMS—MODFLOW模块的三维地下水数值模型的建立与识别检验43-60
• 4.1 模拟研究概述43
• 4.2 研究范围确定43-44
• 4.3 水文地质概念模型44-46
• 4.4 数学模型46-47
• 4.5 网格剖分47-48
• 4.6 模型的识别与检验48-60
• 4.6.1 时段划分48
• 4.6.2 初始条件48-49
• 4.6.3 地层参数确定49-51
• 4.6.4 边界条件确定51-53
• 4.6.5 源汇项确定53-57
• 4.6.6 模型识别57-59
• 4.6.7 模型检验59-60
• 第五章 不同开采条件对第四系松散含水层影响的数值模拟预测60-82
• 5.1 煤矿开采对上覆松散含水层影响的主要因素60-62
• 5.2 预测方案62-63
• 5.3 地层渗透性空间变异性分析63-64
• 5.4 预测结果与分析64-82
• 5.4.1 预测时段64
• 5.4.2 预测阶段参数确定64-65
• 5.4.3 预测结果65-79
• 5.4.4 预测结果分析79-82
• 第六章 结论与建议82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 建议83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 攻读学位期间发表的学术论文90

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本文编号：598432