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勐兴铅锌矿矿坑涌水量的数值模拟研究

作　者: 覃荣高
导　师: 高建国
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地质工程
关键词: GMS 数学模型数值模拟矿坑涌水量勐兴铅锌矿
分类号: TD742
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

勐兴铅锌矿自1958年建矿以来,经过多次技改扩建逐步壮大起来。到目前为止,矿山共开拓了1020、860、860-Ⅱ和795四个坑口,并由此开掘出多个运输巷道和斜井,进行大规模的探采工作。现已开采到580中段,并向550中段掘进,现有生产坑道不同开采标高大部分中段均有涌水,88线以北的795坑尤其突出,目前涌水量达4294m3/d,且涌水量有随开采深度的加深而增大的趋势。而根据目前最新探矿成果显示,矿区含矿层位延深低于200m,200m处均有矿化体(矿体)存在。因此,未来矿床开采深度将低于200m标高,与地表高程垂直高差超过800m,矿坑涌水成为制约矿山深部开采的主要因素。为确保未来矿床深部采矿活动的安全,对矿区进行详细的水文地质调查研究以及深部矿坑涌水量的数值模拟具有十分重要的意义。本次研究分丰水期和枯水期对矿区进行水文地质调研,取得了一大批水文地质资料和观测数据,在前人研究基础上系统的分析了矿区水文地质特征,较为全面地认识了矿区的水文地质条件,合理的划分含水层组以及水文地质单元,进一步确定了矿床水文地质类型和主要充水来源。系统分析了矿区地下水化学成分,查明了矿区地下水的补、径、排条件。在系统分析矿区所处水文地质单元的水文地质条件的基础上,概化了矿区水文地质概念模型,并建立模拟区的数学模型,应用GMS地下水模拟系统软件构建了矿区地下水三维有限差分网格模型,利用modflow模块计算模拟了矿区不同开采条件下的渗流场变化特征,并分析各项参数对模型的敏感程度。经研究主要获得以下几点认识：1.渗透系数、储水系数、尾矿库渗漏是未来深部开采矿坑涌水的重要影响因素。2.影响矿床充水的因素主要有大气降水强度、裂隙发育程度、地层产状、尾矿库和地形条件。地势高低和地形坡度的陡缓决定着地表水对矿床充水的影响大小；大气降水是矿坑地下水的主要补给来源；构造裂隙和层间裂隙是地下水流的主要通道,并控制着地下水渗流场的变化规律；而矿床疏干抽排水是矿区深部地下水主要的排泄方式。3.研究结果表明未来矿区深部开采仍以消耗地下水静储量为主,但随着开采深度加深,地下水水头越来越高,静水压力也越来越大,且深部构造复杂,裂隙含水层富水地段分布极不均匀,坑道揭穿富水地段可能会造成短时涌水突水的现象。4.应用校正后的modflow数值模拟模型,模拟预测了未来不同开采涌水量条件下地下水的渗流场变化特征,结果表明地下水渗流场随开采抽排水时间的延长,深部开采中段揭穿含水层部位形成较深的降落漏斗。对于富水性较差的含水层,部分巷道涌水将由于补给来源有限而逐渐被疏干。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-28
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
  1.2 渗流的研究现状  11-15
  1.3 地下水数值模拟研究现状  15-24
    1.3.1 地下水的数值模拟研究  15-17
    1.3.2 矿坑涌水量的数值模拟研究  17-18
    1.3.3 地下水数值模拟软件及其原理  18-24
  1.4 研究内容及技术路线  24-27
    1.4.1 研究内容  24-26
    1.4.2 技术路线  26-27
  1.5 论文进度与安排  27-28
第二章自然地理及区域水文地质概况  28-48
  2.1 矿区自然地理概况  28-32
    2.1.1 位置交通  28
    2.1.2 自然地理与经济概况  28-30
    2.1.3 研究区水文、气象条件  30-32
  2.2 区域地质概况  32
  2.3 区域水文地质概况  32-37
    2.3.1 区域水文地质特征  32-34
    2.3.2 区域含水层及隔水层  34-37
  2.4 地下水类型及泉点特征  37-42
    2.4.1 地下水类型  37-38
    2.4.2 泉点特征  38-42
  2.5 水文地质单元划分  42-48
    2.5.1 水文地质单元划分及命名  42-44
    2.5.2 水文地质单元分述  44-48
第三章矿区水文地质  48-64
  3.1 矿区所处水文地质单元位置  48-49
  3.2 矿区含水层组及其水文地质特征  49-51
    3.2.1 矿区含水层  49-50
    3.2.2 矿区隔水层  50-51
  3.3 矿区构造及其水文地质性质  51-58
    3.3.1 褶皱断层及其水文地质性质  51-53
    3.3.2 断层发育规律及其水文地质性质  53-56
    3.3.3 节理裂隙发育规律及其水文地质性质  56-58
  3.4 矿区地下水补、径、排条件  58-60
    3.4.1 地下水的补给条件  59-60
    3.4.2 径流和排泄条件  60
  3.5 边界条件  60-64
第四章矿区地下水动态特征  64-79
  4.1 大气降水及地表水系特征  64-68
  4.2 地下水动态  68-77
    4.2.1 地下水动态观测方法及测点布置  68
    4.2.2 坑道涌水量动态  68-74
    4.2.3 水平钻孔及坑道裂隙涌水量动态  74-77
  4.3 矿区地下水位动态  77
  4.4 矿床充水特征及水文地质类型  77-79
第五章矿区地下水流数值模拟  79-109
  5.1 概念模型的概化  80-85
    5.1.1 模拟范围  80-81
    5.1.2 模型的水平概化处理  81
    5.1.3 计算模型空间的离散  81-83
    5.1.4 计算模型时问的离散  83-84
    5.1.5 模型的边界条件概化  84
    5.1.6 源汇项的概化  84-85
  5.2 数学模型的建立  85-86
  5.3 GMS水文地质概念模型的构建  86-88
  5.4 参数的确定与分区  88-89
    5.4.1 参数的确定  88-89
    5.4.2 参数的分区  89
  5.5 模型校正与参数的调整  89-99
    5.5.1 模型的校正  89-93
    5.5.2 参数的调整  93-99
  5.6 模拟区内地下水渗流场变化特征  99-100
  5.7 模型的敏感性分析  100-101
  5.8 涌水量的数值模拟  101-109
    5.8.1 模拟当前开采条件下涌水量  101-105
    5.8.2 模拟未来开采条件下涌水量  105-109
第六章结论与展望  109-112
  6.1 结论及创新点  109-110
    6.1.1 结论  109-110
    6.1.2 创新点  110
  6.2 展望  110-112
致谢  112-113
参考文献  113-117
附录A  117
  攻读硕士学位期间发表论文目录  117
  攻读硕士学位期间完成课题项目情况  117

勐兴铅锌矿矿坑涌水量的数值模拟研究

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