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鹤壁寺湾矿井涌水量计算与预测

作　者: 高迪
导　师: 潘国营
学　校: 河南理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 矿井涌水量计算与预测放水与示踪试验 Visual MODFLOW
分类号: TD742
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 68次
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内容摘要

寺湾矿二叠系下统太原群下组煤是其主采煤层之一,包括下夹上煤(一22煤或六煤)和下夹下煤(一11煤或八煤)。煤层顶板是二灰岩溶含水层,接受奥陶系灰岩岩溶水的补给。煤层底板为本溪群隔水岩组,下距奥灰含水层30m左右。奥灰含水层岩溶裂隙发育,富水性极强,水压大,是下组煤底板的间接充水层。为保障安全采煤,需对二灰水提前进行疏水降压。目前,二灰岩溶水水位+127m,需将二灰水位疏降至+20m以下。现有矿井排水能力不足,水仓容积小,不能满足未来疏放二灰水的需要。为了解二灰水的疏放效果,预测二灰水位降至+20m水平时的矿井正常涌水量,了解二灰水和奥灰水之间的水力联系,进行了放水与示踪联合试验。试验持续了240小时,分为三个落程的非稳定流放水试验和水位恢复观测。放水试验进行的同时,在地面两个奥灰观测孔分别注入KI和NaF进行示踪试验,在放水中心每隔2小时取一个水样,进行水质分析化验。通过水质分析可知,奥灰水通过断层侧向补给二灰水。基于放水试验数据,综合分析研究区水文地质条件,应用Q～f(S)相关外推法并建立了基于Visual MODFLOW的数值模拟模型,成功拟合了试验过程的流场和水位,预测矿井正常涌水量为1400m3/h。研究认为,一矿+50水平开采下夹煤的矿井最大涌水量按正常涌水量的1.2倍取值,即矿井最大涌水量为1680m~3/h。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 前言  9-17
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 放水试验  10-11
    1.2.2 示踪试验  11
    1.2.3 矿井涌水量预测  11-14
  1.3 主要工作和技术路线  14-17
2 区域自然地理与地质概况  17-23
  2.1 自然地理  17
  2.2 气象水文  17-18
  2.3 地形地貌  18
  2.4 地质概况  18-23
    2.4.1 地层  18-21
    2.4.2 地质构造  21-23
3 水文地质条件  23-29
  3.1 区域水文地质条件  23
  3.2 岩溶水的补给、径流和排泄  23-24
  3.3 岩溶水水化学特征  24-26
  3.4 岩溶水水位动态特征  26-27
  3.5 寺湾矿水文地质条件  27-29
4 放水与示踪联合试验  29-41
  4.1 试验目的  29
  4.2 试验设计  29-32
    4.2.1 试验孔布置  29-30
    4.2.2 试验方法  30-31
    4.2.3 试验技术  31-32
  4.3 试验过程  32-33
    4.3.1 放水试验  32-33
    4.3.2 示踪试验  33
  4.4 放水试验结果与分析  33-37
    4.4.1 试验数据的整理  33
    4.4.2 试验结果  33-35
    4.4.3 试验结果分析  35-37
  4.5 示踪试验结果及分析  37-41
5 矿井涌水量预测  41-71
  5.1 相关外推法  41-47
    5.1.1 原理及应用条件  41
    5.1.2 放水试验结果及分析  41-43
    5.1.3 回归方程的建立  43-44
    5.1.4 涌水量预测  44-47
  5.2 基于 Visual MODFLOW 数值模拟法  47-69
    5.2.1 Visual MODFLOW 简介  47-50
    5.2.2 Visual MODFLOW 结构  50
    5.2.3 数学模型及求解  50-58
    5.2.4 模拟模型的建立  58-61
    5.2.5 模型的验证识别  61-65
    5.2.6 矿井正常涌水量预测  65-69
  5.3 小结  69-71
6 结论与建议  71-73
  6.1 结论  71
  6.2 建议  71-73
参考文献  73-78
附录  78-79
致谢  79-80
附录鹤壁寺湾矿井涌水量计算与预测  80-82

鹤壁寺湾矿井涌水量计算与预测

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