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甘肃刘园子矿区矿井涌水量预测研究

作　者: 宋宝德
导　师: 钱会
学　校: 长安大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 刘园子煤矿 地下水流数值模型 矿井涌水量 参数识别
分类号: P641.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


刘园子煤矿位于甘肃省环县，于2008年开工建设，2010年4-6月份，在1100m水平回风石门和轨道石门巷道开拓过程中，遇有较大涌水段，并以中等突水段的方式向巷道涌水，巷道涌水量远远超过了前期煤矿水文地质勘查的预测涌水量，对煤矿井巷开拓产生了重大影响。表明该矿区水文地质条件复杂，应对矿区水文地质条件进行进一步勘查，并在此基础上对煤矿开掘及生产过程中的涌水量进行准确预测，从而为矿区疏排水方案的制定及资源的合理开发提供科学依据。本文在详细分析整理研究区水文地质条件的基础上，通过对研究区各种水文地质条件概化，采用MODFLOW建立了刘园子矿区地下水流数值模型，并采用已开拓部分的矿井涌水量监测资料直接对模型参数进行识别校正，取得了较好的效果。在此基础上，采用模型对未来条件下的矿井涌水量及涌水来源进行预测分析。得到以下结论：1．研究区内主要含水层包括第四系松散岩类孔隙潜水含水层、基岩表层风化裂隙潜水含水层及基岩裂隙孔隙承压水含水层，基岩裂隙孔隙承压水含水层又包括下白垩统志丹群裂隙孔隙承压含水层、中侏罗统延安组裂隙孔隙承压含水层、上三叠统延长群裂隙孔隙承压含水层。2．大气降水及地表水对未来矿井充水作用较弱，为间接充水水源；地下水中的下白垩统志丹群裂隙孔隙承压含水层和“③煤5-1顶水”为未来矿井的主要充水水源，对矿井建设威胁较大；断裂构造中的DF3逆断层对矿井涌水威胁较小，而LF4正断层对矿井涌水威胁较大。3．通过对本课题存在问题的深入分析研究，为消除研究区地下水流数值模型参数识别校正过程中基岩含水层非均质性的影响，采用已建矿井涌水量监测资料直接对模型进行识别校正，从而有效的消除了基岩含水层水位观测孔非均质性影响，增强了模型的准确性及实用性。4．利用研究区地下水数值模型，预测了巷道开拓及开采条件下的矿井涌水量。在巷道开拓阶段，矿井最大正常涌水量为628m~3/h；在矿井开采期，矿井涌水量出现暂时稳定期、下降期及动态稳定期三个阶段，矿井正常涌水量在暂时稳定期达到最大值，为912m~3/h。5．根据各含水层地下水流场及水位降深场变化特征，分析了巷道开拓及开采各阶段矿井涌水主要来源：巷道开拓及煤层开采初期以消耗侏罗系自身含水层水量为主，开采中期以消耗侏罗系自身储存量及白垩系含水层越流补给量为主，开采后期转为以消耗白垩系含水层越流补给量为主。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 选题依据及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 地下水流数值模拟研究现状  11-14
    1.2.2 涌水量预测研究现状  14-15
  1.3 存在问题  15-16
  1.4 研究内容与技术路线  16-18
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.3.2 技术路线  17-18
第二章 自然地理与区域概况  18-27
  2.1 位置与交通  18
  2.2 自然地理条件  18-20
    2.2.1 气象  18-19
    2.2.2 水文特征  19
    2.2.3 地形地貌特征  19-20
  2.3 地层岩性  20
  2.4 区域构造  20-23
  2.5 区域水文地质概况  23-27
第三章 研究区井田概况  27-39
  3.1 研究区井田地质条件  27-28
  3.2 含煤地层与可采煤层  28-30
    3.2.1 含煤地层  28-29
    3.2.2 可采煤层  29-30
  3.3 井田水文地质条件  30-34
    3.3.1 含水层与隔水层  30-33
    3.3.2 地下水及涌水量动态变化特征  33-34
  3.4 井田充水条件  34-39
    3.4.1 导水裂隙带高度计算  34-36
    3.4.2 矿井充水因素分析  36-39
第四章 涌水量预测方法选取及地下水流数值模型的建立  39-54
  4.1 矿井涌水量预测方法优选  39-41
    4.1.1 确定性研究方法  39
    4.1.2 不确定性研究方法  39-40
    4.1.3 研究方法选取  40-41
  4.2 地下水流数值模型  41-51
    4.2.1 水文地质概念模型  41-42
    4.2.2 数学模型  42-43
    4.2.3 三维几何模型  43-47
    4.2.4 三维水文地质模型  47-51
  4.3 模型识别校正  51-54
第五章 矿井涌水量预测分析  54-73
  5.1 井巷开拓期间涌水量预测分析  54-60
    5.1.1 矿井巷道开拓方案及施工进度  54-56
    5.1.2 矿井涌水量预测  56-57
    5.1.3 矿井涌水来源分析  57-60
  5.2 井田开采期间涌水量预测分析  60-69
    5.2.1 采煤方法及采区布置  60
    5.2.2 矿井涌水量预测  60-61
    5.2.3 矿井涌水来源分析  61-69
  5.3 矿井涌水量预测类比分析  69-73
    5.3.1 稳定流解析法矿井涌水量计算  70-71
    5.3.2 矿井涌水量类比分析  71-73
结论与建议  73-75
  结论  73-74
  建议  74-75
参考文献  75-79
攻读学位期间取得的研究成果  79-80
致谢  80

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 水文地质学与工程地质学 > 水文地质学（地下水水文学） > 矿床水文地质学
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