【摘要】：以平遙二畝溝煤礦為例,分析了洪山泉域和井田的地質及水文地質條件,考慮對11號煤層帶壓區(qū)采取降壓疏水措施,應用Visual Modflow軟件建立水文地質概念模型和數(shù)學模型,預測其對洪山泉巖溶地下水的影響。研究結果顯示,在井田開采突水系數(shù)為0.06~0.07 MPa/m的井田中東部地段布設1口疏水降壓井,排水110 d后,模擬區(qū)最大水位降深約54 m,影響半徑約2 056.77 m,影響面積約13.29 km2,表明降壓疏水會對洪山泉域巖溶地下水環(huán)境產生影響,可為煤礦開采與地下水資源的保護提供依據(jù)。
【圖文】：

巖溶發(fā)育不均勻，地下水位變化幅度較大，井田范圍內奧灰水位標高約為918～922m，地下水流向整體為由東北向西南。4號煤層底板標高為780～1290m，9號煤層底板標高為730～1280m，11號煤層底板標高為720～1260m。井田內各開采煤層部分地段位于奧灰?guī)r溶水位標高之下，開采煤層將受到奧灰?guī)r溶水的不同程度威脅［10－12］。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》煤層突水系數(shù)計算公式，計算各煤層突水系數(shù)。11號煤層可以劃分為不帶壓區(qū)、帶壓安全區(qū)(突水系數(shù)為0～0.06MPa/m)、帶壓危險區(qū)(突水系數(shù)為0.06～0.07MPa/m)3個區(qū)，見圖1。圖111號煤層突水系數(shù)分布圖2數(shù)值模擬計算2．1水文地質概念模型1)含水層結構概化。將奧陶系碳酸鹽類巖溶裂隙含水巖組，包括奧陶系峰峰組、馬家溝組灰?guī)r含水層作為目標含水層，依據(jù)二畝溝煤礦鉆孔資料揭露，本地區(qū)奧陶系中統(tǒng)峰峰組上部為白云質泥灰?guī)r夾薄層灰?guī)r，底部為角狀泥灰?guī)r，層厚約185m;奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組為泥灰?guī)r、泥質灰?guī)r互層和灰黑質純厚層石灰?guī)r，揭露厚度138m。模擬區(qū)大部覆蓋石炭、二疊系碎屑巖，局部有第四系松散層覆蓋，目標含水層上部為石炭系本溪組隔水層;在西南部為奧陶系灰?guī)r出露，接受大氣降水補給。下部為奧陶系下統(tǒng)隔水層，具有良好的隔水能力，阻斷了目標含水層與其下部含水層的水力聯(lián)系。根據(jù)參數(shù)敏感性分析，并取被導通含水層中最不利的水文地質參數(shù)代替這個含水層的各項參數(shù)。2)模型邊界概化。根據(jù)洪山泉域實測奧陶系巖溶水水位等值線流向和大小，將洪山泉域東部邊界線概化后作為模擬區(qū)東部邊界，距井田內帶壓區(qū)最小距離約0.5km;洪山泉域西部邊界線概化后作為模擬區(qū)西部邊界，距煤礦西部礦界最小距離約16.5km;洪山泉域北部邊界線概化后作為模擬區(qū)北部邊界，距煤礦北部礦界最?

源匯項，m/d;n為邊界的外法線方向;Kn為邊界法線方向的滲透系數(shù)，m/d;q為滲流區(qū)二類邊界上的單位寬度流量，m3/d;Γ2表示第二類邊界。2．3模型識別選擇2012年3月12日至9月3日作為模型的識別階段，將水文地質調查和抽水試驗得到的水文地質參數(shù)、邊界條件、水頭初始條件作為模型調參的初始值，運行預報模型，用實測水位和計算水位進行擬合分析，如果計算水位與實測水位相差很大，則根據(jù)參數(shù)變化范圍和實際水位差值，重新給定一組參數(shù)，再進行迭代計算，直至二者擬合較好為止。模擬區(qū)邊界及初始水位情況如圖2所示。圖2模擬區(qū)邊界及初始水位等值線圖通過調參計算，實測水位和計算水位等值線擬合結果較好，說明含水層概化、參數(shù)選擇符合實際。其中滲透系數(shù)和彈性釋水系數(shù)調參結果如下:Ⅰ區(qū)分別為7.03m/d和0.000208;Ⅱ區(qū)分別為5.35m/d和0.000198;Ⅲ區(qū)分別為4.83m/d和0.000185;Ⅳ區(qū)分別為4.83m/d和0.000169。分區(qū)情況如圖3所示。圖3模擬區(qū)水文地質參數(shù)分區(qū)圖2．4預測分析11號煤層于井田中東部和東北部的突水系數(shù)大于0.06MPa/m(構造破壞帶臨界突水系數(shù))，最大突水系數(shù)為0.07MPa/m，在地質構造破碎帶開采時有可能對奧陶系巖溶水產生影響。假設要對11號煤層突水系數(shù)為0.06～0.07MPa/m的地段進行開采，從安全角度考慮，需采取疏水降壓措施，根據(jù)疏排水假設和計算分析，帶壓段11號煤層開采前，需布設1口降壓抽水井(J1)，單井抽水量為500m3/d(參考當?shù)貙嶋H情況)，提前60d進行預疏排水。井田中東部突水系數(shù)大于0.06MPa/m采區(qū)開采時間為50d，加上提前60d進行疏水降壓，總排水時間為110d。抽水60d后研究區(qū)內形成以J1為中心的漏斗，漏斗中心的水位降深約為32m，往上、下游水位降深逐漸變小，上游的最大影響距離約0.7km

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