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《山东科技大学》 2010年
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矿井地下水流场数值模拟及其应用研究

胡艳卉  
【摘要】:五沟煤矿102煤层底板水文地质条件极为复杂,水患影响严重。随着五沟煤矿的即将投产,102煤层底板石炭系太灰岩溶裂隙水对矿井的安全有着较大的威胁。为了安全生产,有必要开展煤层底板灰岩水的疏水降压工程。 本论文以五沟煤矿南一采区底板受太灰水突水危险为研究背景,根据地下水动力学理论、水文地质学理论及矿山安全开采理论等学科知识,分析了五沟煤矿南一采区地下水系统结构环境特征,分别依次建立了以南一采区水文地质概化模型、数学模型;应用地质统计学理论分析了地下水位与底板高程之间的影响关系,利用已知观测数据,采用协同泛克立格法插值计算出计算节点的水位初始值,并依据SURFER软件绘制较为准确的南一采区地下水初始流场分布;采用GMS数值模拟软件,通过修改水文地质参数与几何参数,完成模型运行及反演校正,对比分析了模拟流场与实际流场的吻合状况,得出本文所建立的模型基本符合实际水文地质条件,达到预测预报地下水水位的要求;采用不同排放水方案,预测该地区2010年6月末地下水水位,及不同放水时间对应地下水位,进而获得区域降落漏斗的变化趋势;在进行承压水对突水作用分析、底板岩层组合及其阻水性能分析的基础上,采用底板突水系数法对102煤层开采掘进工作面及回采工作面进行了底板水患威胁分析;结合已有底板采动效应研究成果及102煤层底板隔水层厚度及GMS模拟结果,解决突水系数法因水头压力估计不足而造成的评价误差,实现102煤1016工作面安全开采评价,获得1016工作面安全开采放水方案;根据上述研究成果,结合矿区水害防治现状,提出1016工作面安全开采技术建议。
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