Visual MODFLOW对某磷矿开采矿坑涌水量的预测研究

发布时间：2017-10-01 16:01

  本文关键词：Visual MODFLOW对某磷矿开采矿坑涌水量的预测研究

  更多相关文章： 数值模拟 Visual Modflow 地下水流 涌水量 敏感性分析

【摘要】：中国在农业方面一直对含磷复合肥的使用量较高,因此对磷矿石的需求量和磷矿山的开采度也较大。随着磷矿山的深度开采,地下水不断涌出,预测地下水流场变化及涌水量对矿山开采十分关键。现用于地下水涌水量预测的方法较多,如水文地质比拟法、稳定井流解析法、非稳定流解析法、涌水量曲线方程法、水均衡法、解析法等,以上方法对于矿区裂隙含水层涌水量的预测存在局限性。随着计算机的应用与进步发展,地下水数值模拟软件在国内外得到大量运用。Visual MODFLOW具有可视化、适用性、仿真度高和方便灵活等优点,本研究通过Visual MODFLOW对矿区补、径、排条件,水文地质环境进行刻画,模拟磷矿开采过程对地下水环境的动态影响,预测矿山裂隙含水层地下水流场分布变化及地下水涌水量。研究对象为雷波县某磷矿区,其磷矿床呈层状中等倾薄矿体,主要赋存于寒武系下统麦地坪组。矿区属亚热带季风气候区,雨季、旱季分明,区内山脉纵横、河流深切,北、西分别有溜筒河、阿依戈河,河流最终汇入东北的金沙江。研究区内褶皱、断裂发育,F1、F2断层对矿床充水有直接影响,地下水在沟谷排泄补给地表水,主要补给来源为大气降水。本研究根据磷矿的开采范围、开采顺序、中段标高、服务年限要求及矿区水文地质条件,在查明矿床充水因素的基础上,概化模型范围为9.50km×10.27km,模型边界以河流及自然分水岭为界,垂向划分6层分别反映第四系孔隙透水层、龙王庙组岩溶裂隙中等含水层、沧浪铺组上段岩溶裂隙中等含水层、筇竹寺组上段岩溶裂隙中等含水层、麦地坪组和震旦系上统灯影组岩溶裂隙强含水层。模型校正中,首先对稳态模型进行校正,结合观测井水位实测值,对模型参数取值、参数分区及边界条件进行敏感性分析及优化。由稳态模型敏感性分析可知,河流边界入渗参数、降雨入渗补给量和渗透系数对模型地下水流场分布影响显著,而初始水位值和储水系数对地下水位影响较小。在稳态模型校正基础上,为了得到地下水涌水量动态变化,对非稳态模型进行校正。非稳态条件下,利用观测井动态实测数据和敏感性分析,进一步优化模型参数。非稳态模型敏感性分析知,降雨入渗、边界条件、储水系数和初始水位对动态地下水水位波动影响显著。将校正后的非稳态模型用于矿区开采不同阶段,预测地下水流场分布及涌水量动态变化。研究区以等效抽水井的形式对涌水量进行预测,根据矿区位置、开采顺序和最低坑道高程布置等效抽水井。通过不断调整等效抽水井抽水量,使模型水位降至拟开采高程,由此确定该开采高程条件下的涌水量。模型预测结果显示：开采至1650m和1540m标高时,地下水总体流向与现状条件下的地下水总体流向基本一致,水流主要由地势高的区域流向标高低的河流地带,但局部偏向抽水区。开采至1650m和1540m标高条件下,最大涌水量分别为800m3/d和1920m3/d。进一步对丰水期、平水期、枯水期条件下的涌水动态变化进行预测,水位线降至1650m标高条件的涌水量,平水期涌水量为9340m3/d,丰水期涌水量为37310m3/d,枯水期涌水量为3030m3/d。本研究通过Visual MODFLOW对开采条件下裂隙含水层的流场变化及地下水涌水量进行定量分析,为磷矿涌水及矿山安全提供了理论依据。
【关键词】：数值模拟 Visual Modflow 地下水流 涌水量 敏感性分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD742
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 选题依据及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 预测矿坑涌水量的方法13-15
• 1.2.2 地下水数值模拟法研究现状15-20
• 1.3 主要研究内容20
• 1.4 研究方法和技术路线20-23
• 第2章 研究区概况23-32
• 2.1 地理位置23
• 2.2 工程概况23-25
• 2.2.1 开采矿床、规模及年限23-25
• 2.2.2 矿山拟开采方案25
• 2.3 气候25-27
• 2.4 地形地貌27-28
• 2.5 水文28-29
• 2.6 区域地质背景29-30
• 2.6.1 地层岩性29-30
• 2.6.2 地层构造30
• 2.6.3 岩浆岩30
• 2.7 区域稳定性及地震30-32
• 第3章 矿区地质及水文地质概况32-44
• 3.1 矿区地质概况32-35
• 3.1.1 矿区地层32-34
• 3.1.2 地质构造34-35
• 3.2 矿区水文地质概况35-41
• 3.2.1 含水层和隔水层36-40
• 3.2.2 断层含水性40-41
• 3.3 矿区地下水补径排条件41
• 3.4 含水层间及其与地表水的水力联系41
• 3.4.1 含水层间的水力联系41
• 3.4.2 地下水与地表水的水力联系41
• 3.5 矿区充水因素分析41-44
• 第4章 地下水数值模拟模型44-56
• 4.1 数值模型44-47
• 4.1.1 充排水分析44
• 4.1.2 水文地质模型44
• 4.1.3 研究区模拟范围及含水层44-45
• 4.1.4 模型边界条件概化45-47
• 4.1.5 大气降雨入渗补给情况47
• 4.2 稳态模型校正及敏感性分析47-52
• 4.2.1 稳态模型校正48-50
• 4.2.2 敏感性分析50-52
• 4.3 非稳态模型校正及敏感性分析52-56
• 4.3.1 非稳态模型校正52-54
• 4.3.2 敏感性分析54-56
• 第5章 涌水量预测56-64
• 5.1 开采对地下水流场预测与分析56-62
• 5.1.1 预测模型的建立56-57
• 5.1.2 流场预测57-62
• 5.2 开采对地下水涌水量预测与分析62-64
• 5.2.1 平均涌水量预测62
• 5.2.2 不同降雨量条件下涌水量预测62-64
• 结论及建议64-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王瑞华;符勇;王宏宇;;李粮店矿区涌水量预测[J];中州煤炭;2009年10期

2 吴健飞;刘银;陈基龙;吴万君;杨勇;;大冶铁矿铁门坎采区深部开采地下水涌水量预测[J];西部探矿工程;2011年10期

3 靳月灿;孙亚军;徐智敏;蔡淼;;收缩开采期封闭不良钻孔的涌水量预测研究[J];中国煤炭;2012年06期

4 郑纲,韦讲汉;汪家寨矿涌水量非线性即时预报模型研究[J];煤田地质与勘探;1999年06期

5 张玉福;;三维离散元法在巷道涌水量预测中的应用[J];金属矿山;2013年12期

6 龚庆红;;吉林省伊通满族自治县煤矿二井矿区涌水量预测[J];吉林地质;2014年01期

7 左伟;王金安;贾亚会;吴占奎;;富含水层下煤矿开采涌水量预测方法对比研究[J];煤炭工程;2009年11期

8 李伟;左伟;徐建伏;;改进大井法在富含水层下采煤涌水量预测的应用[J];矿业研究与开发;2010年04期

9 蒋洪亮;李美海;桑鹏程;;重庆大竹堡子山煤矿巷道涌水量预测[J];科技信息;2010年36期

10 袁婷;邓英尔;蒋欢欢;;岷江犍为水电站库区右岸塘坝煤矿涌水量研究[J];地下水;2012年01期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 刘其兴;赛云秀;刘健勤;;矿井建设中涌水量预测理论研究[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年

2 刘晓丽;王恩志;;某井田水体下开采过程中地下水渗流模拟及涌水量预测[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（二）[C];2007年

3 雷明信;;铀矿山设计预测涌水量修正方法研究[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第2册（铀矿冶分卷、核能动力分卷（上））[C];2011年

4 李伟;徐栓祥;刘善勇;;龙固矿深立井穿多含水层井筒涌水量预测方法的研究[A];煤矿安全高效开采理论技术与实践[C];2010年

5 车志强;韩国童;李学问;张富有;;王河煤矿矿井涌水量预测方法对比研究[A];经济策论（上）[C];2011年

6 车志强;韩国童;李学问;张富有;;王河煤矿矿井涌水量预测方法对比研究[A];河南地球科学通报2011年卷（下册）[C];2011年

7 陈书客;匡伟;时代;刘立忠;;基于FEFLOW的林南仓矿渗流场模拟及涌水量预测[A];2011全国矿山测量新技术学术会议论文集[C];2011年

8 李洪亮;李文平;官云章;张志勇;;综采放顶煤开采顶板涌水量分析预测[A];第七届全国工程地质大会论文集[C];2004年

9 廖红梅;郭西进;;矿井顺水槽水位自动检测新方法[A];第十六届全国煤炭自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘文剑;基于渗流场—损伤场耦合理论的隧道涌水量预测研究[D];中南大学;2008年

2 程盼;基于生态平衡的隧道地下水渗控方法及限排水标准研究[D];中南大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭思良;盾构施工煤矿斜井涌水量预测与衬砌泄水压问题研究[D];西南交通大学;2015年

2 南力辉;双碑隧道涌水量预测及运营预警措施研究[D];西南交通大学;2015年

3 谢婷婷;Visual MODFLOW对某磷矿开采矿坑涌水量的预测研究[D];西南交通大学;2016年

4 陈利娟;鱼田堡煤矿矿坑水动态分析及涌水量预测[D];成都理工大学;2009年

5 赵雯雯;程潮铁矿大气降水—涌水量统计预测分析[D];武汉科技大学;2011年

6 徐高强;山西省煤矿区矿井水涌水量预测模型研究[D];太原理工大学;2008年

7 张雪飞;矿井采动地表破坏和井下涌水量预测[D];重庆大学;2014年

8 刘晓晨;山西团柏井田岩溶地下水涌水量的数值模拟及预测[D];河北工程大学;2009年

9 李赛;个旧锡矿高峰山矿段开采期渗流场数值模拟及涌水量预测[D];昆明理工大学;2009年

10 张丙军;透水层基坑渗流场及涌水量研究[D];昆明理工大学;2014年

，

本文编号：954328