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朝川矿深部矿井涌水量数值模拟与预测

刘永林  
【摘要】:朝川矿主要开采己组煤,煤层底板分布有石炭系薄层灰岩和寒武系灰岩,岩溶裂隙发育,富含岩溶承压水,采煤过程中时常发生突水事故。现采煤已延伸至-250水平,随着开采深度的增加,煤矿突水的危险性越来越大。为保证矿井的正常开采,需模拟再现深部岩溶水的渗流场特征,以预测未来正常采煤条件下的水位动态和涌水量。 本文在综合分析了朝川矿区的地质及水文地质条件的基础上,总结了区内岩溶发育状况,讨论了矿区岩溶在垂向上的发育规律,建立了朝川矿区水文地质概念模型。采用目前国际上通用的模拟软件Visual Modflow,以2004年1月至2007年12月连续4年的水位观测和矿井排水量等数据建立了深部岩溶水渗流数值模拟模型。经过模型验证和参数识别,建立的数值模拟模型符合实际水文地质条件,且稳定可靠。应用灰色系统理论确立了矿井涌水量与降水量之间有较好的关联度,据此建立数学模型进行了预测,并与三维数学模型结果做了对比。预测结果表明:(1)深部岩溶含水层水文地质条件空间不均匀性更加强烈,大致以朝川一井主副斜井为界,以西岩溶含水层渗透性和导水性强,以东含水层渗透性和导水性很差。(2)朝川矿以现有开采条件下年平均正常涌水量为1152.36m3/h,最大涌水量为1843.776m3/h,为矿井在未来的矿山设计排水设备和制定防治水措施提供了科学的依据。


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