蒙陕接壤区典型煤层开采地下水系统扰动的定量表征

作     者：王皓 周振方 杨建 赵春虎 曹煜 冯龙飞 尚宏波 王甜甜 王昱同 薛建坤 WANG Hao;ZHOU Zhenfang;YANG Jian;ZHAO Chunhu;CAO Yu;FENG Longfei;SHANGHongbo;WANG Tiantian;WANG Yutong;XUE Jiankun

作者机构：中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 陕西省“四主体一联合”黄河流域中段矿区(煤矿)生态环境保护与修复校企联合研究中心陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 煤炭科学研究总院北京100013 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第7期

页      面：83-93页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41807221) 陕西省青年科技新星资助项目(人才)(2023KJXX-094) 中煤科工集团西安研究院自筹资金顶层设计资助项目(2020XAYDC03) 

主　　题：蒙陕接壤区 扰动模式 导水裂隙带 地下水流场演变 水资源损失 

摘      要：生态脆弱区煤矿高强度开采扰动地下水系统,造成水资源损失。选取黄河流域中段蒙陕接壤区东南—西北走向剖面典型浅部开采和深部开采矿井为研究对象,利用覆岩破坏理论分析、数值模拟、井下实测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,综合确定了浅埋复合煤层开采和深埋单一煤层开采导水裂隙带发育高度,根据导水裂隙带与顶板主要含/隔水层空间位置关系,划分出浅埋煤层开采直罗组−志丹群含水层充水模式和深埋煤层开采直罗组含水层充水模式;通过概化不同含水层充水模式地下水流系统,构建了典型煤层开采地下水三维非稳定流数学模型,并利用Visual Modflow软件建立了2种工况地下水流数值模型,对接续期2023—2024年工作面开采地下水流场和水资源损失量进行了定量预测,并利用涌水量实测数据验证了模型可靠性。结果显示:受扰动的浅埋区志丹群、直罗组含水层,以及深埋区直罗组含水层地下水呈现向采空区汇集现象的同时,流场也伴随采后煤层顶板二次稳定结构的形成而逐步恢复,但围绕采空区附近,充水含水层地下水流场表现出局部高水力梯度现象;另外,2种采煤工况接续期水资源损失量年均分别达到200万m^(3)和730万m^(3)以上。研究结果为区域水资源损失超前精细控制和矿井水资源化利用提供了参考。