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地球学报 2018年第1期39卷 94-102页

作者：代锋刚张发旺王滨韩占涛么红超胡博文河北地质大学河北省水资源可持续利用与开发重点实验室河北石家庄050031 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

煤炭开采导致区域含水层结构破坏,已经严重影响了区域地下水循环演化态势,是煤矿区地下水资源短缺的根本原因。本文以山西长治盆地潞安矿区为例,通过野外调查、相似材料模拟实验和数值模拟手段,分析了群矿开采驱动下含水层结构破坏对地... 详细信息

煤炭开采导致区域含水层结构破坏,已经严重影响了区域地下水循环演化态势,是煤矿区地下水资源短缺的根本原因。本文以山西长治盆地潞安矿区为例,通过野外调查、相似材料模拟实验和数值模拟手段,分析了群矿开采驱动下含水层结构破坏对地下水流场的影响。通过砂槽模拟试验结果和数值模拟结果进行对比验证,结果表明:1)煤层开采形成采动裂隙发育基本限制在完整基岩内,使得隔水底板黏土岩发生弯曲变形,承压含水层水位下降形成层间疏干区,对第四系潜水含水层流场影响甚微,潜水水位没有明显下降;2)隔水层有效厚度变薄的局部地区,由于采动裂隙切穿隔水层,导致该区潜水含水层消失;3)采煤造成的类似"溯源侵蚀",引发原本隔离的地下水系统间的地下水袭夺现象,矿井水补给量有所增加。

关键词：计算机模拟物理模拟相似材料模型群矿开采含水层结构

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群矿开采效应下地下水影响边界和水位变化规律模拟实验

群矿开采效应下地下水影响边界和水位变化规律模拟实验

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作者：胡博文石家庄经济学院

学位级别：硕士

近些年以来,随着煤炭资源的需求日趋增大,煤炭开采量急剧增大,致使一系列的矿区地下水环境问题不断涌现,主要变现为矿区地下水水位下降、井泉干涸、居民饮水困难。分析其原因,主要是因为煤炭开采后采动裂隙演变、含水层结构破坏,从而造... 详细信息

近些年以来,随着煤炭资源的需求日趋增大,煤炭开采量急剧增大,致使一系列的矿区地下水环境问题不断涌现,主要变现为矿区地下水水位下降、井泉干涸、居民饮水困难。分析其原因,主要是因为煤炭开采后采动裂隙演变、含水层结构破坏,从而造成区域地下水流场发生重大改变。开展地下水形成演化研究及地下水中的物质、能量、溶质成分的转移与运输的研究,揭示地下水循环规律,客观认识地下水循环规律对于合理开发水资源,管理水资源具有重大而又深远的意义。本研究课题通过对研究区进行资料收集,在充分了解研究区内水文地质条件的基础上,梳理分析了采煤后区域水循环变化规律、相似材料模拟试验的国内外研究现状。此次试验以长治盆地煤田核心区煤层上层K8含水层为原型,基于相似性原理,采用0.1.25mm的石英细砂作为相似材料,模拟主采煤层、含水层的厚度及地下水的各向异性,按几何相似常数制成微缩模型,在保证模型与原始状态和边界条件相似的情况下,模拟煤层放顶后含水层流场变化对地下水水位和地下水边界的影响。之后应用数值模拟对其砂槽模拟试验所得结果进行拟合验证,结果表明砂槽模拟试验所得结果真实可靠,同时也为数值模拟调参提供了可靠的理论依据,掌握群矿开采效应下地下水影响边界和水位变化规律,为矿区进行科学的“采煤保水规划”提供基础的技术资料支持。

关键词：群矿开采地下水影响边界地下水水位相似材料模拟

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群矿开采驱动下顶板含水层结构变异的空间表征初探

群矿开采驱动下顶板含水层结构变异的空间表征初探

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2019中国环境科学学会科学技术年会

作者：张灿灿河北地质大学水资源与环境学院

以山西潞安矿区为例,通过物探、相似材料模拟试验、数值模拟相互验证方法,研究采高6m,采动导水裂隙发育及对含水层结构变异的影响。结果表明:煤层埋深小于110 m区段,导水裂隙可突破第四系底部黏土隔水层而发育至第四系松散含水层,并对... 详细信息

以山西潞安矿区为例,通过物探、相似材料模拟试验、数值模拟相互验证方法,研究采高6m,采动导水裂隙发育及对含水层结构变异的影响。结果表明:煤层埋深小于110 m区段,导水裂隙可突破第四系底部黏土隔水层而发育至第四系松散含水层,并对该含水层造成破坏,属于渗漏型变异;煤层埋深介于110～190 m区段,导水裂隙仅发育至基岩风氧化带,风化裂隙水可进入采场,对第四系底部松散含水层水影响较小;煤层埋深大于190 m区段,采动导水裂隙发育限制在完整基岩内,仅将顶板砂岩裂隙水引入采场,属于越流型变异。据此分析,漳村矿对采高6 m、埋深大于190m的中深部煤层的开采对第四系松散含水层几乎无影响,属于沉降型变异。研究结果为煤炭资源安全开采及水资源保护提供参考依据。

关键词：潞安矿区保水采煤含水层结构变异群矿开采

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含水层结构变异对区域地下水循环影响数值模拟

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地球学报 2017年第B11期38卷 64-68页

作者：代锋刚张发旺王滨么红超陈立中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 河北地质大学河北省水资源可持续利用与开发重点实验室河北石家庄050031 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

煤炭开采对地下水资源的破坏是限制煤矿区经济与环境可持续发展的主要瓶颈,煤炭资源开采与水资源保护的矛盾将日益加剧。我国富煤地区主要分布在华北和西北,仅山西、内蒙古、陕西和新疆四省自治区煤炭查明资源储量就占全国的73.1%,这些... 详细信息

煤炭开采对地下水资源的破坏是限制煤矿区经济与环境可持续发展的主要瓶颈,煤炭资源开采与水资源保护的矛盾将日益加剧。我国富煤地区主要分布在华北和西北,仅山西、内蒙古、陕西和新疆四省自治区煤炭查明资源储量就占全国的73.1%,这些富煤地区多是地下水资源相对贫乏的地区,全国86个重点矿区缺水的占71%,严重缺水的占40%,而煤矿开采对地下水资源的严重破坏加剧了矿区的水资源短缺矛盾.

关键词：含水层结构变异群矿开采地下水数值模拟长治盆地

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采煤影响下长治盆地含水层空间分区变化研究

采煤影响下长治盆地含水层空间分区变化研究

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作者：许伟石家庄经济学院

学位级别：硕士

煤炭开采对矿区含水层造成极大破坏，引起含水层空间分区变化，导致区域地下水循环发生改变，进而引起区域地下水资源重新分布。山西即是煤碳大省更是缺水大省，煤碳开采会进一步加剧水资源短缺的矛盾，需要认真研究解决水资源短缺的治... 详细信息

煤炭开采对矿区含水层造成极大破坏，引起含水层空间分区变化，导致区域地下水循环发生改变，进而引起区域地下水资源重新分布。山西即是煤碳大省更是缺水大省，煤碳开采会进一步加剧水资源短缺的矛盾，需要认真研究解决水资源短缺的治本之策。因此，为了保护矿区地下水资源，为采煤保水提供理论支撑，更为促进矿区经济的快速协调发展，首先要查明研究矿区煤层开采前后含水层空间变化情况。本文选取山西长治盆地四个煤矿为研究区。长治盆地经过煤炭开采，已经出现冒落带和裂隙带，引起上覆含水层变化。通过收集矿区地质资料、煤层开采情况和钻孔数据等，划分研究区地层;结合计算机三维空间模拟技术，建立研究区三维地层模型和开采后采空区塌陷模型;基于计算机模拟数据，计算各采空区冒落带和裂隙带高度;运用对比分析方法，分析采煤影响下含水层空间的变化情况，并为进一步研究采煤引起区域含水层空间结构非均质演化，获取采煤后区域地下水的最新补、径、排信息数据，研究采煤对区域地下水循环的影响奠定基础。本次研究在研究方法上进行了创新，在群矿开采的基础上，以GIS技术为平台，应用最新的三维地层建模软件MAPGIS K9设计制作地层模型;利用模拟所得数据，分析采空区冒落带、裂隙带与上覆含水层的相对关系;结合模拟数据预测采空区裂隙影响范围，得出含水层分区变化，半定量的分析了采煤对主要上覆含水层的影响。

关键词：长治盆地群矿开采含水层变形 GIS 三维地层模型

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群矿采煤驱动下含水层结构变异相似材料模拟研究

群矿采煤驱动下含水层结构变异相似材料模拟研究

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作者：李敏巍石家庄经济学院

学位级别：硕士

近年来煤炭资源的旺盛需求导煤炭开采量急剧增加，矿区地下水环境问题不断涌现，主要表现为地下水位下降、井泉干枯、居民饮水困难等。究其根本原因，煤炭开采造成采动裂隙发育、上覆含水层结构遭到破坏，区域地下水流场发生了剧烈改变... 详细信息

近年来煤炭资源的旺盛需求导煤炭开采量急剧增加，矿区地下水环境问题不断涌现，主要表现为地下水位下降、井泉干枯、居民饮水困难等。究其根本原因，煤炭开采造成采动裂隙发育、上覆含水层结构遭到破坏，区域地下水流场发生了剧烈改变。国土管理部门及相关专家学者都在呼吁进行煤炭资源科学开采规划，实现“保水采煤”，因此十分有必要开展群矿采煤驱动下含水层结构变异规律的研究。本课题通过对研究区进行资料收集，在了解研究区水文地质条件的基础上，梳理分析了采动裂隙发育规律、相似材料模拟试验的国内外研究现状。试验以煤田核心区地层柱状图为原型，基于相似性原理，采用与地层岩性、物理力学性质相似的人工材料（石膏、碳酸钙、石英砂等）模拟主采煤层、隔水层、含水层，按几何相似常数制成微缩模型。在保证模型与原始状态和边界条件相似的情况下，模拟群矿条件下的煤层开采，分析位移场、应力应变场变化特征，总结上覆岩层裂隙带发育高度、规模。在此基础上研究采动裂隙发育与含水层结构变异及参数变化之间的响应关系，掌握群矿采煤驱动下含水层结构的变异规律，为矿区进行科学“采煤保水规划”提供基础的技术资料支持。

关键词：群矿开采含水层结构变异采动裂隙相似材料模拟

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