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云南会泽铅锌矿深部矿坑涌水量预测

作　者: 周沛洁
导　师: 李峰
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会泽铅锌矿
分类号: P618.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

会泽铅锌矿床已有50多年的开采历史,现有的地下探、采中段已达1031m(麒麟厂)和1584m水平(矿山厂),以往的水文地质、工程地质工作主要在157lm(麒麟厂)和1764m(矿山厂)以上进行。作为典型的基岩裂隙充水矿床,充水裂隙埋藏条件、水动力性质等不均匀,经多年开采,矿床深部水文地质条件发生很大变化。目前矿区总涌水量约为12600m3/d,随着探、采深度的不断增加,涌水量也不断加大,突水的危险性大大增加。且现有地下可采矿体处于金沙江之较大支流—牛栏江之下,地下采矿导致矿山水文地质条件和地下水渗流场发生改变,地表水体下渗诱发矿坑涌水、突水的危险性大大增加。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。本文在对已收集的水文地质资料进行整理和分析后,分枯水期和丰水期两次深入矿区进行野外调查,在分析阐明矿区水文地质条件的基础上,运用GMS地下水模拟系统软件模拟矿区地下水的流动,对初始模型校核后得到GMS模拟模型,运用其分析渗透系数、储水系数、面状补给等水文地质参数对矿坑涌水的影响程度,同时运用调参后的modflow模型模拟矿区不同深度中段的涌水量及渗流场随时间演变特征。通过数值模拟研究,得到影响矿床深部开采中段涌水量的关键因素,同时模拟了矿区深部开采渗流场及涌水量随时间变化特征。经研究主要获得以下几点认识：1.渗透系数、储水系数是未来深部开采矿坑涌水的重要影响因素。2.会泽铅锌矿基本属于岩溶含水层充水矿床中的第一亚类一以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床,主要含水层为泥盆统宰格组、石炭统大塘组及摆佐组,其中摆佐组又为主要含矿层。3.影响矿床充水的因素主要有大气降水强度、裂隙发育程度、地层产状与地形条件。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。4.对矿区进行了为期一年多的地下水长期动态观测,观测结果证明,深部矿坑涌水来源仍以含水层的静储量为主。随着开采深度的加大,地下水的承压性越来越强,要警惕坑道揭穿富水地段可能出现的短时涌水突水现象。5.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,而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  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-19
  1.1 选题依据及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 渗流理论研究  10-12
    1.2.2 地下水数值模拟研究  12-13
    1.2.3 矿坑涌水量数值模拟  13-14
    1.2.4 地下水数值模拟软件简介  14-15
  1.3 矿区水文地质研究状况  15-16
  1.4 研究内容及技术路线  16-18
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.4.2 技术路线  17-18
  1.5 论文工作概况  18-19
第二章矿区自然地理及区域水文地质概况  19-37
  2.1 矿区自然地理概况  19-23
    2.1.1 位置与交通  19-20
    2.1.2 研究区水文、气象条件  20-22
    2.1.3 研究区地形地貌  22-23
    2.1.4 矿区生产及生活水源状况  23
  2.2 区域水文地质概况  23-37
    2.2.1 区域地质构造  23-24
    2.2.2 区域含水层及隔水层  24-27
    2.2.3 地下水类型  27-30
    2.2.4 水文地质单元划分  30-37
第三章矿区水文地质  37-50
  3.1 矿区所处水文地质单元位置  37
  3.2 矿区主要含水层组  37-39
  3.3 矿区主要隔水层组  39-40
  3.4 矿区构造及其水文地质性质  40-47
    3.4.1 断层发育规律及其水文地质性质  40-45
    3.4.2 矿区地表节理裂隙发育特征  45-47
  3.5 矿区地表岩溶发育特征  47-49
  3.6 矿区地下水补、径、排条件  49-50
第四章矿区地下水动态特征  50-65
  4.1 大气降水及地表水系特征  50-54
    4.1.1 降水量动态  50-51
    4.1.2 矿区地表水系特征  51-54
  4.2 地下水动态  54-65
    4.2.1 地下水动态观测方法及测点布置  54
    4.2.2 坑道涌水量动态  54-58
    4.2.3 钻孔涌水量动态  58-65
第五章深部中段水文地质特征及充水因素分析  65-75
  5.1 深部中段含(隔)水层组  65
  5.2 深部中段节理裂隙发育与分布规律  65-69
    5.2.1 裂隙统计的基本情况  65
    5.2.2 坑内主要节理裂隙产状  65-66
    5.2.3 节理裂隙开口及充填状况  66
    5.2.4 节理裂隙率的分布规律  66-67
    5.2.5 坑道水文地质状况与裂隙发育的关系  67-69
  5.3 深部中段岩溶发育特征  69-70
  5.4 深部中段地下水化学特征  70-74
    5.4.1 地下水水样采集方法及样品分布  70-71
    5.4.2 地下水化学类型分析  71
    5.4.3 不同含水层组地下水化学成分  71-72
    5.4.4 矿坑深部中段地下水化学成分变化规律  72-74
  5.5 矿床充水因素分析  74-75
第六章矿区地下水流数值模拟  75-91
  6.1 建立研究区数学模型  75-76
  6.2 建立水文地质概念模型  76-78
    6.2.1 矿山厂水文地质概念模型  76-77
    6.2.2 麒麟厂水文地质概念模型  77-78
  6.3 区域剖分  78-79
  6.4 时间离散  79-80
  6.5 模型分区与参数确定  80-82
    6.5.1 矿山厂分区  80
    6.5.2 麒麟厂分区  80-81
    6.5.3 源汇项参数的确定  81-82
  6.6 初始渗流场的确定  82-83
  6.7 模型验证  83-84
  6.8 参数调整  84-86
  6.9 模拟区内地下水渗流场变化特征  86
  6.10 涌水量数值模拟  86-91
    6.10.1 模拟当前开采条件下的涌水量  86-88
    6.10.2 模拟未来开采条件下的涌水量  88-91
第七章结语  91-92
  7.1 主要结论  91
  7.2 存在问题  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-96
附录A  96-97
附录B  97-99

云南会泽铅锌矿深部矿坑涌水量预测

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