煤炭开采对多层含水系统水位动态的影响分析

在分析西山煤田某煤矿区域地质及水文地质条件的基础上,将研究区概化为3层结构的地下水含水系统,建立了三维承压非稳定流模型,并采用Visual Modflow软件求解,对采煤条件下矿区的太灰和奥灰岩溶裂隙水的水位动态进行预测分析。结果表明:煤层开采使两含水层均出现水位下降的现象,采煤2373d后,太灰含水层的最大水位降深达137m,并在研究区南部形成疏干区,奥灰含水层的最大水位降深为8.1m。太灰含水层和奥灰含水层地下水水位的下降速度随着煤炭开采时间的延长呈不断减小的趋势。研究成果对矿区水资源保护与防治水措施的制定具有重要意义。     

侏罗纪煤田宝塔山砂岩含水层大流量大降深放水试验

为了在抽水试验的基础上进一步查明侏罗纪煤田宝塔山砂岩含水层的水文地质特征,开展了井下放水试验,单孔放水量平均值为237.91 m^3/h,多孔放水量平均值为444.10 m^3/h,宝塔山砂岩含水层地下水位下降最大值达310 m。通过大流量大降深放水试验,计算出含水层的渗透系数和单位涌水量,确定宝塔山砂岩含水层与白垩系、煤系间、三叠系含水层存在水力联系,探查了放水试验的影响范围及观测孔水位降深规律,论证了宝塔山砂岩含水层具有可疏性。基于宝塔山砂岩含水层水文地质特征,提出了下组煤开采底板砂岩水害防治方案。研究结果表明:井下大流量大降深放水试验可以最大程度激发含水层地下水位降深,有效弥补地面抽水试验的不足,在各含水层水力联系、疏放水影响范围和含水层可疏性评价方面得到的研究成果,可以作为矿井底板砂岩水害防治的依据。     

基于控水开采的塔然高勒煤矿首采工作面优化研究

鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀等能源资源富集,叠置资源开发的矛盾逐渐显现,其中煤炭开采导致区域地下水位下降,可能影响地浸采铀的水文地质条件。以鄂尔多斯塔然高勒煤矿为例,通过分析井田内341个钻孔的煤层顶板岩性组合特征并进行井下放水试验,结果表明,煤炭常规开采对地下水的影响范围大于4.5km,最大降深224.33m,对周边铀矿开采条件影响较大。根据矿井开采条件具体分析了综采长壁全部垮落法、充填开采、房柱式开采和条带开采等4种采煤方法,认为综采长壁全部垮落法在技术和经济上较可行。综合考虑覆岩破坏发育高度、隔水层厚度、含水层富水性及岩性结构、煤矿建设和生产需求等因素,优选出首采工作面位置和煤炭控水开采参数。基于该模型,模拟计算导水裂隙带局部波及含水层时涌水量为229m/h,地下水三维非稳定流数值计算显示20年后地下水位最大降深45.86m,大幅降低煤炭开采对区域地下水的影响。     

浅谈矿山开采环境影响评价地下水水位预测

通过对矿区地质、水文地质条件分析,确定地下水含水层、隔水层、地下水补、径、排关系,研究其分布规律及特征,建立相关的数学模型空间关系,预测地下水于矿山开采条件下,影响半径、影响值及地下水位变化地段水位值,从而达到地下水环境影响的预测评价,制定相应的措施。     

生态脆弱矿区含(隔)水层特征及保水开采分区研究

研究发现,沙漠区植被对地下水水位埋深具有很强的依赖性,揭示了陕北榆神府矿区内合理生态地下水位埋深为1.5~5.0 m,煤层开采的导水裂隙导致地下水位下降,表生生态退化,控制地下水水位是生态脆弱矿区科学开采的核心。室内模拟实验和开采实践表明,当煤层上覆隔水岩组厚度≥33~35倍采高时,煤层开采不会导致地下水位下降;煤层上覆隔水岩组厚度≤18倍采高时,煤层开采会破坏隔水层,导致水位下降;18~35倍采高时,可采取"限制采高"等措施实现保水开采。剖析了煤层、含水层的空间关系,划分了保水开采条件分区,提出了区域采煤方法规划方案,指出以控制地下水水位为目标,以采动隔水层稳定性分区为基础,以采煤方法规划为手段的开采方法是生态脆弱矿区煤炭资源科学开采的有效途径。     

高强度采矿活动对地下水影响的数值模拟研究

为探究高强度采矿活动对地下水的影响，选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象，该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上，利用GMS(Groundwater Modeling System)数值模拟软件建立符合研究区水文地质条件的地下水流模型，对研究区未来10年采动影响下的地下水水位及流场进行预测分析，并对地下水水均衡状态进行分析。研究结果表明：高强度采动对直罗组含水层的扰动影响最大，在开采盘区内形成了多个水位降落漏斗，降落漏斗中心水位下降幅度由第1年末的105 m增大到第10年末的351 m，该层地下水整体水位与径流条件均发生改变。高强度采动对志丹群含水层的扰动影响较小，仅在矿井上方局部位置水流场发生改变，10年间，采掘中心处水位由20 m下降至116 m。通过水均衡分析可知，地下水总补给量为357 589.74 m³/d，总排泄量为357 563.62 m³/d，误差为0.007 3%，其中降雨入渗是研究区的主要补给来源，占比51.90%，其次为河流补给，占...     

西部生态脆弱矿区地下水对高强度采煤的响应

为研究榆神府矿区高强度煤层开采对地下水的影响,分析潜水位下降与煤层开采强度的关系,通过资料收集和实地调查两种方法,获取了矿区煤炭资源大规模开采前(1995年)地下水位和煤炭开采后(2014年)地下水位,2者叠加后求取了地下水位变化幅度,并与开采强度分区进行耦合,分析地下水位变化与开采强度的关系。研究区73.0%的区域地下水位未发生明显变化,但有7.3%区域地下水位下降幅度超过8 m,尽管比例小,但面积达758.9 km2,对区域地下水均衡产生了较大影响;高开采强度开采是矿区地下水位下降的主要驱动因素,71.5%的水位明显下降区(8 m)是由高强煤层开采导致的。导水裂隙带和含水层特征是煤层开采过程中控制地下水位变化幅度和范围的关键所在。高强度煤层开采区必须推行保水采煤技术才能达到资源与环境和谐发展的目的。     

深埋煤层开采顶板基岩含水层渗流规律及保水技术

我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地区,做好煤炭开采过程中对含水层的保护工作极为重要。为研究适用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水技术,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,结合非线性回归分析方法,研究洛河组地层不同深度砂岩渗透性变化;开展水化学测试,分析非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;结合地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。在查明洛河组含水地层非均质性的基础上,建立含水层下段受裂隙带波及条件下地下水渗流数值模型,研究基岩含水层局部受裂隙带影响条件下的渗流规律。根据渗流规律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采技术,结合彬长矿区工作面开采实际揭露水位变化情况对其进行验证。研究表明,洛河组含水层渗透性随地层深度的增加而呈负指数降低,随着埋深增大含水层水化学类型由HCO_3-Ca型转化为SO_4-Na型,同时上段的单位涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流条件不同,垂向非均质性较强。工作面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降明显,上部未受到波及段水位降深有限,整个含水层不会出现水位统一下降的现象,而是呈现出不同层位水位降深差不同的差异性渗流规律。鉴于此,提出利用含水层非均质性特征,以控制含水层上段水位降深为核心,允许导高适当波及含水层下段的"控水开采"技术,有助于缓解深埋煤层采煤与保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场应用表明,洛河组含水层实际渗流特征符合本次研究成果,控水开采技术可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目的。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

Visual Modflow在煤矿开采地下水数值模拟中的应用

为了预测襄垣煤矿3号煤层开采对上覆含水层的影响,在分析襄垣煤矿所在区域水文地质情况的基础上,应用Visual Modflow软件,通过对计算域进行剖分,确定二类流量边界,采用迭代逼近法模拟预测了襄垣煤矿3号煤层开采对上覆含水层的影响。结果表明,煤矿开采12.6年后,漏斗中心的水位降深约为87 m,影响面积约为31.85 km2。     

二亩沟煤矿开采降压疏水对洪山泉影响的数值模拟研究

以平遥二亩沟煤矿为例,分析了洪山泉域和井田的地质及水文地质条件,考虑对11号煤层带压区采取降压疏水措施,应用Visual Modflow软件建立水文地质概念模型和数学模型,预测其对洪山泉岩溶地下水的影响。研究结果显示,在井田开采突水系数为0.06~0.07 MPa/m的井田中东部地段布设1口疏水降压井,排水110 d后,模拟区最大水位降深约54 m,影响半径约2 056.77 m,影响面积约13.29 km2,表明降压疏水会对洪山泉域岩溶地下水环境产生影响,可为煤矿开采与地下水资源的保护提供依据。     

新疆俄霍布拉克煤矿矿井充水因素分析

通过对俄霍布拉克煤矿井田主要含水层水文地质特征及地下水位动态的分析,揭示了各含水层地下水之间及与地表水的水力联系,详细分析了第四系古冲沟富水带在井田内的分布及对矿井开采的影响.     

唐山中西部地区地下水位动态特征分析

该文在唐山中西部地区水文地质调查基础上 ,分析了不同水文地质单元的地下水动态特征。从区域性地下水位动态变化趋势看 ,山间盆地和山前倾斜平原区地下水位略呈下降态势 ,年平均下降速率小于 0 4 5m a ,滨海平原区地下水位呈现较快下降趋势 ,年平均下降速率达1 15m a。地下水开采布局不合理和超量开采是水位下降的主要原因。     

煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响研究

在研究煤矿区地质、水文地质及采矿条件等的基础上,采用Visual MODFLOW进行煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响的数值模拟研究。结果表明:在模拟期间,松散含水层地下水位下降幅度随着弱透水层厚度增大逐渐减小。研究成果为煤矿区松散含水层地下水保护提供了依据。     

煤炭开采对地下水环境影响及保护措施研究

斜井开采为煤炭开采主要开拓方式之一,开采过程中会对矿区及其周边地下水产生影响,局部由于采煤产生地表裂隙,使井田范围内村民排放的生活污水、农灌污水和大气降雨通过这些裂隙进入浅层地下水,会对地下水水质产生一定的影响。以云南某煤矿斜井开采为例,在搜集、分析矿区及其周边水文地质与工程地质资料基础上,进行地下水监测、抽水资料分析、含水层地下水水位下降情况及地下水水位影响半径等分析计算,进行矿区开采对地下水环境影响预测,同时对相应的保护措施进行了探讨。     

基于Visual Modflow的黑河中游地下水流数值模拟

地下水是黑河中游地区主要的供水水源,过去由于开采布局不合理,在全区已形成多个大小不等的降落漏斗,且面积在不断扩大.为了加强地下水资源的管理,合理开发利用和有效保护地下水资源,必须进行地下水资源的调查与评价.根据黑河中游地下水系统的水文地质条件,在概化出水文地质概念模型的基础上,建立了黑河中游地下水资源规划评价的三维数值模型,并针对该地区对各含水层地下水水位的控制要求,给出了各含水层的最优开采量,为合理开发利用黑河中游地下水资源提供了科学依据.同时阐述了因地下水位下降而产生的一系列环境问题,强调了黑河中游地下水资源的合理分配利用措施的重要性.     

基于开采性抽水试验的大汶口盆地地下水资源分析

根据大汶口盆地东北部抽水试验资料,分析了水源井与周边区域观测井地下水水位变化情况。结果表明,开采性抽水试验对古近系裂隙水含水层影响最为明显,水源井中的水主要来源于古近系裂隙水含水层,并与第四系孔隙水存在一定的水力联系。通过对大汶口盆地的开采潜力进行分析,提出了研究区存在的环境水文地质问题。     

煤层底板厚层砂岩含水层可疏性综合评价

为了指导煤层底板砂岩水害的防治工作,需要对含水层的可疏性进行合理评价。结合典型矿井的水文地质条件和水害案例,对水文地质钻孔抽水试验资料进行分析,初步评价了底板砂岩含水层具有可疏性。采用大流量大降深放水试验,对观测孔水位单位时间内的变化曲线斜率进行研究,底板砂岩含水层疏降快,恢复慢,增加放水量可有效加快含水层水位的疏降,多孔大流量疏放水可以最大程度上激发地下水流场的变化,在一定范围内对底板砂岩含水层进行疏水降压,可以持续降低地下水水位;单孔放水和多孔放水过程中水位恢复时间分别占放水时间的77.92%和86.21%,而水位仅分别恢复了最大降深的39.11%和46.56%,说明了含水层水位易疏降,难恢复。根据对放水孔的水量和水压变化情况分析,长时间疏水降压会使水量逐渐减小,并产生大幅降深,证明底板砂岩含水层补给条件一般。结合井田地层和构造条件,提出底板砂岩含水层位于相对较为封闭的隔水空间有利于疏水降压。结果表明:利用抽水试验和放水试验资料,从含水层水位单位时间变化速率、抽水和恢复水位曲线、放水孔水压变化和含水层边界条件等方面,可以对底板厚层砂岩含水层可疏性进行综合评价。     

南水北调中线工程对襄樊城区地下水位影响的模拟预测

南水北调中线工程运行后,丹江口水库下泄流量减少,其下汉江江段水位流量过程将改变,水位的变化必然引起与之水力联系密切的地下水位的变化。本文以襄樊城区为例,利用地下水模拟软件(GSM)对中线工程运行后汉江不同流量段水位下降对地下水位的影响进行预测,结果表明,襄阳站水位下降1.47 m时,襄樊城区一级阶地孔隙潜水含水层地下水位将下降0.2-1.2 m;襄阳站水位下降1.09 m时,地下水位将下降0.2-0.8 m;襄阳站水位下降0.52 m时,地下水位将下降0.05-0.40 m。     

疏水降压技术在西坡煤矿水害防治中的应用

西坡煤矿5号煤层开采受太原组灰岩含水层的影响,存在突水危险性。文章通过分析矿井水文地质特征,在5111综采工作面施工放水孔,建立水文观测系统,查明了太原组灰岩含水层富水性。经过疏水降压,确定含水层水文地质参数,建立了疏放水量与水位降深之间的关系,实现了工作面安全带压开采。