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复杂岩溶介质矿井涌水量的三维数值模拟研究

毛邦燕  
【摘要】:矿井涌水量是矿山建设和生产过程中单位时间内流入矿井包括各种巷道和开采系统的水量。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之一,也是矿山设计部门确定排水设备和制定防治水措施的主要依据。 合山煤田属我国南方典型的岩溶充水矿床,位于广西山字型构造马蹄形盾地西侧,整个矿区处于合山向斜内。该向斜是一个东陡西缓、北阔南窄,轴向20°左右的不对称向斜构造;向斜轴靠近煤田东侧,西翼平缓,倾角由北往南增大;东翼岩层倾角陡峻。合山煤田所处的合山向斜构造带岩溶极为发育,而且表现出明显的平面上分带性和垂向上分层性。在岩溶发育的基础之上区内发育了一系列复杂的地下强径流带以及能容、溯河两条规模较大的地下暗河。 在已有的研究成果基础上,借助野外的现场调研及室内资料的分析、整理,深入了解了煤田区的水文地质条什。在此基础上,总结了区内主要的岩溶发育现象,讨论了煤田区岩溶住平面上和垂向上的发育规律,并对岩溶发育的成因机制进行了深入的研究;明确的将煤田区的岩溶介质划分为溶蚀裂隙、强径流带、溶洞和采空区、溶孔、基质骨架等类型。 针对合山煤田含水岩组的特征,提出了一种改进的方法来概化复杂岩溶含水介质,认为:采用同一种方法来概化复杂岩溶区域的含水介质是不符合实际的,应该采用多种不同的方法分别对不同的岩溶含水介质进行概化处理。这样概化出来的介质概化模型才能够有效的刻画岩溶含水介质的空间不连续性和各向异性。并利用该方法把把区内的岩溶裂隙介质概化为等效裂隙介质模型;把强径流带处理成饱水状态的、有效孔隙度较大的、高渗透性含水介质;对于煤田区的采空区按照与红水河有水力联系的积水采空区、与红水河无水力联系的积水采空区、不积水采空区三种类型分别进行概化; 通过对区内复杂岩溶介质的空间结构,模型的时间离散以及模型边界条件的研究,最后建立了符合实际情况的三维地下水流模型;并利用有限差分数值模拟方法,借助modflow程序块成功的实现了煤田区未来在开采状况下各矿井下涌水量的模拟,得出了煤田区各矿井不同时间段、不同开采水平的井下涌水量值。其中,比较值得关注的2010、2035、2040年煤田区平均涌水量分别为2882m~3/h、3363m~3/h、3634m~3/h。在此基础上,并通过对不同级别的涌水量值的模拟,研究了区内矿井涌水量对区内地下水位的敏感性,为煤田区各矿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,同时也为将要启动的桥巩电站库区合山煤田区浸没影响评价奠定了基础。


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1 毛邦燕;复杂岩溶介质矿井涌水量的三维数值模拟研究[D];成都理工大学;2005年
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