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《辽宁师范大学》 2011年
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基于GMS的矿井涌水量预测分析

陈琳  
【摘要】:矿井涌水量是确定矿床水文地质条件复杂程度的重要指标,更是生产设计部门制定开采方案,确定矿坑排水能力、制定疏干措施,防止重大矿井水害的重要依据。矿井涌水量的预测研究与煤矿安全生产关系重大,一直以来倍受重视。本文以山西省朔南煤田为研究区,利用地下水数值模拟软件GMS中集成的MODFLOW2000对井田地下水流运动进行了数值模拟,对井田先期开采地段开采后的矿井涌水量进行了预测分析。 在分析研究区地质条件的基础上,针对地层岩性和地质构造特点,对井田地层进行了概化,结合工作区地质勘探钻孔资料,建立了丰予井田地质模型。通过分析区域含水层水文地质特征,地下水补给、径流、排泄等水文地质条件,对井田含水层进行了概化,结合对井田充水因素的分析,建立了丰予井田水文地质概念模型。依据研究区水文地质条件,结合以往工作经验及专家分析意见,对研究区边界条件进行了设定,以井田水文地质概念模型为依据建立了地下水数学模型。利用井田地质模型,按水文地质概念模型含水岩组概化原则,使用GMS软件,建立丰予井田水文地质体,依据所建立的数学模型,根据边界条件,采用网格法建立丰予井田数值模型,通过求解数值模型进行不同开采情况下的矿井涌水量预测,并与大井法矿井涌水量预测结果进行了对比。 由于煤田开拓方案尚未确定,本次研究以井田初步设计中先期开采地段的初期采区为研究重点。研究区范围内包括了古生代、中生代的马家沟组、本溪组、太原组、山西组地层和新生代松散沉积物,本次研究将其概化为31个大的层次,将含水层概化为9个含水岩组和一个稳定的隔水岩组。数值模拟主要针对初期采区4号煤层全部开采后和4号、9号煤层全部开采后的矿井最大涌水量进行了预测。研究结果表明:开采山西组、太原组的4、6、9号煤层,二叠系上中隔水岩组可以起到隔水层作用,不会造成新生界地下水的大量渗漏;在4号煤层开采后矿井稳定最大涌水量为12910m3/d,略大于大井法预测结果9993.64m3/d;在4号、9号煤层开采后矿井稳定最大涌水量为19385m3/d,比大井法的预测结果29673.8m3/d小。在井田开发前,建议补充专门水文地质工作,查明矿区断层的水文地质性质,结合实际条件,制订井田水文地质动态观测方案,确保煤矿安全生产。
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