基于矿井排水的水文地质参数识别.pdf
《基于矿井排水的水文地质参数识别.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于矿井排水的水文地质参数识别.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 2 6 卷 l 0 期 2 0 1 4年 l 0月 中国煤炭地质 COAL GE0L0GY 0F CHI NA V0 1 2 6 N o 1 0 0 c t 2 0 1 4 d o i : l O 3 9 6 9 i s s n 1 6 7 4 1 8 0 3 2 0 1 4 1 0 0 8 文章编号: 1 6 7 4 1 8 O 3 f 2 O 1 4 ) 1 O 一 0 0 3 8 0 6 基于矿井排水的水文地质参数识别 郭精超 , 郭兆康 ( 1 河南省煤田地质三队, 河南 新乡 4 5 3 0 0 3 ; 2 天津商业大学, 天津 3 0 0 1 3 4 ) 摘 要: 由于强烈的非
2、均质性 , 如何识别岩溶裂隙含水层水文地质参数是一个由来 已久的难题。本文利用焦作矿 区、 荥巩矿区及永夏矿区生产矿井大流量、 长时间的排水资料进行识别岩溶裂隙水含水层的水文地质参数 , 计算结 果发现: K值均在1 0 。 m d 量级上, 值均在 1 0 量级上, 与孔隙含水层的值相当; 用识别的参数预算矿井涌水量与区 域降雨补给量接近, 回报水位及给定条件下排水量误差均不超过2 。结果表明, 可以用渗流理论模型对管道流、 裂隙流进行概化处理。研究成果提出矿区岩溶裂隙地下水参数计算的新方法, 为防控矿坑突水 、 安全生产提供了 新思路。 关键词: 岩溶裂隙水 ; 矿井排水; 参数识别 ;
3、采空区积水 中图分类号: P 6 4 1 4 ; T U 7 4 2 1 文献标识码: A Hy dr O g e O l 0 g i c a I Pa r a m e t e r s I de n t i fic a t i o n Ba s e d on M i ne Dr a i na g e Gu o J i n g c h a o , G u o Z h a o k a n g ( 1 T h e T h i r d Ex p l o r a t i o n T e a m, He n a n B u r e a u o f C o a l Ge o l o g i c a l Ex
4、 p l o r a t i o n , Xi n x i a n g , He n a n 4 5 3 0 0 3 ; 2 T i a n j i n U n i v e r s i t y o f C o m me r e e , T i a n j i n 3 0 0 1 3 4 ) Ab s t r a c t : S i n c e t h e s t r o n g i n h o mo g e n e i t y , h o w t o i d e n t i f y h y d r o g e o i o g i c a l p a r a me t e r s o f k a
5、 r s t fis s u r e a q u i f e r i s a d e e p s e a t e d h a r d n u t Th e p a p e r u s i n g o p e r a t i n g c o a l mi n e s ma s s f l o w, l o n g t i me d r a i n a g e d a t a f r o m J i a o z u o , Xi n g g o n g a n d Yo n g x i a mi n i n g a r e a s c a r r i e d o u t k a r s t f i
6、 s s u r e a q u i r h y d r o g e o l o g i c a l p a r a me t e r i d e n t i f y i n g c o mp u t a t i o n , t h e r e s u l t h a s s h o wn t h a t a l l K v a l u e s a r e w i t h i n 1 0 。 m d o r d e r o f ma g n i t u d e , v a l u e s wi t h i n 1 0 一o r d e r o f ma g n i t u d e , c o
7、r r e s p o n d i n g t o t h e v a l u e s o f p o r o u s a q u i f e r Us i n g p a r a me t e r s i d e n t i fi e d t o e s t i ma t e mi n e i n f l o w, t h e r e s u l t i s i n p r o x i mi t y t o r e g i o n a l p r e c i p i t a t i o n ; t h e e r r o r s o f r e s p o n d i n g w a t e
8、 r l e v e l a n d wa t e r d i s c h a r g e u n d e r g i v e n c o n d i t i o n s a r e a l l l e s s t h a n 2 S o t h a t t h e s e e p a g e fl o w t h e o r e t i c a l mo d e l c a n b e u s e d i n g e n e r a l i z a t i o n o f c h a n n e l f l o w a n d fi s s u r e f l o w d a t a T h
9、 e s t u d y h a s p u t f o r wa r d a n e w me t h o d t o c o mp u t e mi n i n g a r e a k a r s t fis s u r e w a t e r p a r a me t e r s a n d p r o v i d e d a n e w i d e a o f s a f e t y i n mi n i n g Ke y wo r d s : k a r s t fis s u r e wa t e r ; mi n e d r a i n a g e ; p a r a me t
10、e r i d e n t i fi c a t i o n ; g o b a r e a p o n d i n g 华北煤田生产矿井的主要突水水源是岩溶裂隙 水 , 管道流 、 裂隙流是其流场 的基本形态 , 岩溶裂隙 含水层的参数计算是一个难题 , 错误的参数计算 往 往造成预测矿井涌水量与实际情况出入较大 。 众多学者采用不同的方法计算岩溶裂隙含水层参 数, 包括示踪法、 地球物理反演, 数值法等: 陈余道等 以桂林寨底地下河为例 , 采用示踪法研究了岩溶地 下河管道流和管道结构及参数31 ; 张金陵采用数值 法模 拟了陈 四楼煤矿太灰水 的渗流场 , 其参数处理 采用孔隙渗流概化裂
11、隙流 ; 王益伟基于抽水试验 微分分析方法 , 计算 了岩溶含水层水文地质参数 1 ; 曹振东利用稳定流经验公式探讨 了贵州岩溶区抽水 试验计算水文地质参数 ; 周念清利用优势面控水 作者简介: 郭精超( 1 9 6 4 一) , 男, 河南周口人, 高级工程师, 主要从事 煤田水 文地质勘 查工作 。 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 6 0 6 责任编辑 : 樊小舟 机理对中国北方岩溶区优势参数进行了计算 。 虽然众 多学者研究提 出不同的计算方法 , 但存 在的最大争论在于非均质的岩溶裂隙含水层是否能 够用渗流理论来概化。且大量的研究往往忽略了矿 区长时间排水资料的应用 , 而长时间序
12、列的排水量 、 水位数据隐含了丰富的水文地质信息。本文试图通 过对不同矿区、 不同厚度、 不同层位的灰岩水突水矿 井大流量、 长时间的排水资料进行分析, 用不同的方 法进行识别 , 并对计算结果与实测数据进行误差对 比分析, 回答是否能够利用渗流理论模型来解决生 产矿井的实际问题 。 1矿井排水参数识别实例 1 1实例一 辉县百泉泉域补给区面积约7 0 0 k m , 碳酸盐岩 出露面积约5 6 0 k m 。岩性为一套寒武一 奥陶系连续 沉积的巨厚碳酸盐岩建造。其中奥灰 5 1 0 m 。百泉 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 O 期 郭精超, 等: 基于矿
13、井排水的水文地质参数识别 3 9 原始背景下( 1 9 6 4 1 9 7 8 年 ) 的月平均流量 1 4 0 5 4 m。 h 。张村矿区位于辉县市区东北 , 处在百泉泉域内 的径流带上。矿区北、 西、 南三面有灰岩出露, 区内 过抽水证实断层导水 , 故矿区按无界处理( 图 1 ) 。 1 1 1 矿井排水资料求 R 矿区南部富园矿 、 兴华矿主采石炭系太原组一 断层密集, 岩溶发育 , 经查奥灰具有统一的水位 , 通 煤, 年产9 万t 兴华矿2 0 0 3 7 1 6 突水( 简称突4 ) , 突 北 、 富 强 井 o 、 协 占 , t l 16 8279 秽 。 f坠 一 82
14、882 、 ,一一一r 、 、 、 、 、 、 、 一 一 2 煤层露头 嚣l 二二I 孔 号 6 垄 位 标 离孔 号 位 标 高 编 号 6 突 水 量 m 3 h 倒矿 再 界 泵 观 测 孔 抽 水 孔 突 永 点 图 1 张村矿 区水文地质概化示意图 水 量 为 。 , 突 水 水 源 为 奥 灰 水 , 1 1 5 2 o 0 4 一一 注浆堵水 , 余 。 , 同期富园矿 突水( 简称突3 ) , 突水量为 , 突水水源为奥灰 水。 年 1 0 月焦煤集团对张村矿区进行统一技 术改造 , 建观测孔 ( 图) 。两矿于 1 一一 关 闭停止抽水, 观测孔在停抽后水位回升见表 1 。
15、 表1 突3 、 突排水及停排后的水位埋深 把 7 一 日观测孔 的水位视为两矿井排水期间 的动水位, 7 一 日的水位视为静止水位则: 由势叠加原理 : s: 丽 1 g +丽 1 g , 式 中: 卜导水系数 , ; ,、p 突3 、 突4 矿井排水量 , 一 ; 一 观测孔的水位降深, ; R 矿井排水影响半径 , ; r 3 、 突 3 、 突 4 到观测孔的距离 , 。 号孔 为 、 ;5号 孔 为 、 ;号孔为 、 3 。 两孔组合代人数据优选得 : 【 = 1 = 。 1 1 2 均衡分析求 、 降雨入渗补给量 矿区内奥灰水动态如图2 所示 , 求弹性贮水系 数 选第一时段 l
16、一一1 7 2 1 ( 均衡 I) 枯水期 末无降水补给 , 区内仅有 突3 、 突 4 两个突水点疏排 奥灰水 ( 突、 突 2于 关停 ) , 涌水量分别 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 中 国 煤 炭 地 质 第2 6 卷 6 1 6 2 6 5 1 5 2 5 5 1 5 2 5 5 1 3 图2张村矿区观测孔水位动态变化曲线图 Fi g ur e 2 W a t e r l e v e l dy n a mi c v a r i a t i o n c u r v e s o f o bs e rv a t i o n b o r e h o l e
17、s i n Zha ng c un mi n e a r e a 为 3 0 0 m h和 1 2 0 m h , 另外有裴寨村水泥厂一 口奥 灰水井 , 抽水量 5 0 m h , 每天抽 1 4 h 供村 民饮水和水 泥厂用水 , 即7 0 0 m h , 期间 1 、 4 、 5 、 6 号孔水位持续 下降。观测孔水位平均下降 = 0 2 3 5 m( 表2 ) 。 表2 均衡 l水位动态变化特征值 Ta b l e 2 W a t e r l e v e l d y n a m i c v a r i a t i o n e i g e nv a l u e o f b a l a n
18、 c e I 勘查区均衡式 : F =Q Q 消, 式 中: F单位储存量 , i n m; 卜均衡区面积, 1T I ; 弹性储水系数 , 无量纲 ; 均衡计算时期 内水位升降 , ( in) ; 均衡计算时间, ( d ) ; Q补 均衡计算时间内的补给量 , in ; Q消 均衡计算时间内的消耗量, I n 。 此时 Q 补 = 0 ,Q =Q , + Q + Q 裴 , Q = 3 0 0 m h X 2 4 h = 7 2 0 0 m d Q 4 =1 2 0 m h 2 4 h =2 8 8 0 m d , Q 裴 =5 0 m hX 1 4 h= 7 0 0 in d 一 Q 消
19、 , 代人数据得 : F=4 58 7X 1 0 m m, 突 3 、 突 4排水 时 的影 响半径 前 已给 出为 8 2 4 7 7 2 m,则 = , ,代人 数 据 得 =2 1 5X 1 0 一 , O L = =1 5 8X 1 0 m d, 式 中: 导压系数 , m d 。 焦作煤 田辉县张村矿区利用矿井长期排水识别 的奥灰水含水层的水文地质参数为: f T =3 5 6 4 1 0 m d =1 5 8 X 1 0 m d 。 I 2 1 5 X 1 0 。 求 年 降 雨 人 渗 补 给 量 选 择 第 二 时 段 2 0 1 1 9 2 2 1 0 :0 0 至2 0 1
20、 1 9 3 0 1 0 :0 0 ( 均衡 ) , 天气连 续降雨 , 奥灰水得到降雨补给。期间5 号井进行多 孔抽水试验 , 消耗量 由 5 号孔 、 裴寨水井抽水构成 , 突 3 、 突 4 ( 2 0 1 1 7 3 0关 闭 ) 已停 止 。5 号 井抽水 量 1 4 3 1 3 m h , 裴寨水井抽水量 7 0 0 m d , 水位持续上 升, 观测孔水位平均上升 = 1 0 4 m( 表 3 ) 。 表3 均衡 l I 地下水动态观测成果表 Ta b l e 3 Gr o u nd wa t e r d yn a mi c o b s e r v a t i o n r e s
21、 ul t s o f b a l a n c e I I Q 补= Fa_ k h+Q , 代人数据得: Q补 = 6 3 7 6 3 in d, 一 年按 9 0 d 有补给 , 即t 补 = 9 0 d 。则一年 内雨水 补给量为 : Q 雨 补 = Q 补 9 0 = 5 7 4 1 0 m a ) = 6 5 5 2 5 ( m h ) 。 1 1 3矿井突水量计算 假设未来矿井开采至一 2 0 0 m水平 , 遇断层或底 鼓突水 , 突水源为奥灰水 , 突水点半径为 1 0 m( 焦作 矿 区一般 0 51 0 m, 这里取 l m) 位置在矿 区中心 , 静水位标高为+ 8 0
22、m, 降深为水柱高度的 0 8 倍 ( 根据 中科院地质研究所得出的经验, 降深为含水层厚度 的O 8 倍 时水井 出水量最 大) 取值 S = 2 8 0 mX 0 8 = 2 2 4 m 。矿区边界折合半径2 0 8 7 5 in, 突水点水位降 到一 2 0 0 m水平矿区的引用影响半径为 1 4 9 3 0 8 0 m 。 含水层按无界处理, 此时矿区边界处的水位降深有: f lg 1 s 边 _ l 突 代人数据: S = 4 4 6 8 m。 依上述假设条件, 把矿区视作一个汇点 , 即“ 大 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 0 期 郭精超, 等
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 矿井 排水 水文地质 参数 识别
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【be****ey】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【be****ey】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。