煤炭资源开采对地下水流场的影响

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煤炭开采对地下水环境的影响研究

煤炭开采对地下水环境的影响研究

煤炭开采对地下水环境的影响研究随着全球能源需求的增长和环境问题的日益突出,煤炭作为一种传统能源资源,一直备受关注。

然而,煤炭开采对地下水环境的影响却鲜为人知。

本文将深入探讨煤炭开采对地下水环境的潜在影响,以及相应的解决方案。

首先,煤炭开采的过程中会产生大量废水,其中含有煤矸石及其它固体颗粒。

这些废水中的固体颗粒会对地下水中的水质产生不利影响。

固体颗粒的沉积会阻塞地下水流动路径,使地下水的流动性下降,进而导致地下水资源的减少。

此外,废水中的化学物质也会对地下水质量造成污染,超标的重金属、氨氮等物质会对地下水生态环境产生不可逆转的影响。

其次,煤炭开采会导致地表和地下的水循环系统遭到破坏。

在矿井开采过程中,为了减少水湿事故和煤矿瓦斯爆炸事故的发生,需要进行排水工作。

这样的排水措施会导致地下水位下降,进而影响地下水与地下层之间的相互作用。

地下水降低可能会导致地下层含水层的压力变化,进而使得地下水位下降,湿地干旱化。

此外,排水过程中可能会引发煤矿瓦斯逸散,进一步影响地下水的质量。

解决煤炭开采对地下水环境的影响问题,需要整体考虑资源开发与环境保护的平衡。

一方面,需要加强煤炭开采废水和尾矿治理工作,采取先进的水处理技术,将污水处理后达到排放标准,最大限度地减少对地下水的污染。

此外,在煤炭开采过程中,对废弃物进行合理处置和回收利用,以减少固体颗粒对地下水流动性的影响。

另一方面,应注重煤炭开采的水资源管理。

对于矿井排水问题,可以通过合理调控排水量和排水时间,减少对地下水环境的影响。

合理利用矿井附近的地下水资源,结合供水工程,将原本排放的水进行循环利用,降低对地下水资源的消耗。

同时,加强地下水位和地下层压力的监测,及时采取补给措施,以保证地下水循环系统的平衡。

此外,煤炭开采与地下水环境的影响研究还需要加强模型建立和监测技术的应用,以提高对地下水环境的预测和控制能力。

建立有效的模型,可以模拟煤炭开采对地下水环境的影响,为相关决策提供科学依据。

煤矿开采对地下水资源影响及控制

煤矿开采对地下水资源影响及控制

煤矿开采对地下水资源影响及控制摘要:煤矿开采通常会对地下水环境产生重要影响,本文先对我国的煤矿情况进行了一个简单的概述,接下来从几个方面讲述了煤矿开采对地下水资源的影响及采煤流失地下水资源的主要因素,最后从几方面提出了保护矿区水资源的有效途径。

关键词:煤矿开采地下水环境影响因素保护途径一、概述我国的煤炭资源非常丰富,因此煤炭在我国一次能源生产和消费结构中占有主体地位,在相当长的一段时间内,煤炭大量开采的趋势是很难发生根本性的转变的,而煤矿的开采势必会对自然生态状况产生极大的扰动,进而引发开采区地下水含水层的破坏,引发水的动态平衡和生态环境的破坏,最终导致水资源流失,对我国经济等造成不可估量的损失。

目前我国水资源较为贫乏,人均水资源量仅为世界人均占有量的四分之一,且区域时空分布不均衡,所以针对煤矿开采对地下水资源的影响,一定要保护有限的地下水资源。

二、煤矿开采对地下水资源量的影响在自然环境条件下,煤和水资源共存于一个地质体中,但各自的存在条件及变化规律却不相同。

由于过度的开采煤矿,并进行相应的排水,从而导致地下水原有的自然平衡被打破,形成了一个降落漏斗,而这个漏斗是以以矿井为中心的,同时改变了补、径、排等的原有条件,使地下水向矿坑汇流,在其影响半径之内,会出现以下几种情况:地下水流加快,地下水水位下降,水的储存量严重减少,局部可能还会出现承压到无压的转换,严重破坏了煤系地层以上的裂隙水,原有的含水层也因受到这种原因影响而变为透水层。

下面就分水层来说煤矿开采对地下水的影响。

1、对浅、中层地下水的影响工业用水和生活用水的主要水源就是浅、中层地下水,由于煤矿开采的影响,煤系地层及其上覆着的松岩类上的裂缝会不断变大、变多,这样就会引起煤系地层中及松散岩类地层中的水均快速地向下渗透,浅、中层地下水就会慢慢流干,区域性地下水位降落漏斗就是这样形成的。

在煤矿周围村庄的村民也存在吃水问题,由于煤矿开采导致水井无水,进而水井报废,不仅是对经济的损失,也是困扰村民的一大问题,所以在建矿的地方还要考虑好为周围村民寻找水源的问题。

煤矿开采中地下水问题探析

煤矿开采中地下水问题探析

煤矿开采中地下水问题探析随着我国煤炭需求的增加,煤矿开采已经成为了我国经济发展中不可或缺的一部分。

在煤矿开采过程中,地下水问题一直是个备受关注的话题。

地下水对煤矿开采有着重要的影响,同时煤矿开采也会对地下水系统造成一定的影响。

本文将探析煤矿开采中地下水问题,并提出相应的解决方法。

一、煤矿开采对地下水系统的影响煤矿开采对地下水系统的影响主要表现在三个方面,即地下水位下降、水质污染和地下水涝共。

1. 地下水位下降:在煤矿开采过程中,矿井附近的地下水位会出现下降的情况。

这是因为矿井的开采会破坏地层结构,导致地下水逐渐向矿井周围流动,从而导致地下水位下降。

地下水位下降会严重影响地下水生态系统的平衡,对周边的地表植被和农田造成一定的影响。

2. 水质污染:煤矿开采过程中会产生大量的废水,其中包含了煤矸石、含矿泥浆等有害物质。

这些有害物质会通过地下水的流动而污染地下水,严重影响地下水的水质。

地下水的污染会对周边的环境造成一定的危害。

3. 地下水涝共:煤矿开采过程中,如果对地下水进行不当的排水处理,会导致地下水涝共的问题。

地下水涝共会导致矿井周边的土地变得潮湿,对工矿生产和日常生活产生很大的影响。

二、地下水问题解决方法针对上述煤矿开采对地下水系统的影响,可以采取一些措施来解决地下水问题。

1. 合理规划矿井开采布局:在煤矿开采之前,应进行详细的地质勘探和水文地质勘查,合理规划矿井开采布局,避免对地下水系统造成不必要的影响。

2. 加强地下水保护:加强矿井周边地下水保护,建立地下水保护区或者进行合理的封闭式开采,避免矿井开采对地下水系统造成的过大影响。

3. 加强矿井排水处理:在煤矿开采过程中,加强对废水的处理和排放控制,减少对地下水的污染,保护地下水的水质。

4. 合理利用地下水资源:在煤矿开采过程中,可以将地下水资源进行合理利用,例如采取地下水回灌技术,减少地下水资源的浪费。

5. 开展科学研究:加强对地下水问题的科学研究,不断提升对地下水系统的认识,探索更多的解决方法,为煤矿开采中地下水问题解决提供科学依据。

煤矿开采对地下水污染的影响

煤矿开采对地下水污染的影响

煤矿开采对地下水污染的影响煤炭作为世界上主要的能源资源之一,其开采对环境的影响备受关注。

其中,地下水污染是一个重要的问题。

本文将详细介绍煤矿开采对地下水污染的影响,并分点列出相关步骤。

影响1. 地下水位下降:煤矿开采过程中会导致地下水位下降。

尤其是采用露天开采的矿山,其大规模的挖掘导致地下水蓄水层的破坏,从而引起地下水位下降的现象。

2. 地下水质污染:煤矿开采过程中,地下水与煤矸石和废渣直接接触,使得水中溶解物质和重金属超标。

此外,煤炭开采过程中的排放物和化学药剂可能渗入地下水中,使其发生化学变化并引起污染。

3. 地下水渗漏:井下巷道和矿井穿深过程中,可能会对地下水层产生破坏,使其产生渗漏现象。

这种渗漏会导致地下水层与地表水之间的质量交换,造成地下水污染问题。

步骤1. 研究地下水体系:在煤矿开采前,应对矿区周边地下水体系进行详细的调查和研究。

包括地下水的水质,水位以及水流方向等。

这有助于了解地下水的状态,并预测矿山开采后可能带来的影响。

2. 实施环境监测:在煤矿开采过程中,应实施定期的地下水环境监测,以确保地下水污染物的浓度和范围处于可接受的范围内。

这可以通过采集水样并进行实验室分析来完成。

3. 采取防控措施:针对煤矿开采对地下水污染的影响,需要采取一系列的防控措施。

例如,修建抽水井以提高地下水位;对矿区废渣进行储存和处理,避免废渣渗入地下水;控制化学药剂的使用量和排放,避免对地下水造成污染等。

4. 进行环境修复:一旦地下水污染发生,应及时采取修复措施以减少对环境的影响。

环境修复可以通过采用土壤修复技术、地下水修复技术等方法来进行。

总结煤矿开采对地下水污染产生了重大的影响。

地下水位下降、地下水质污染以及地下水渗漏是其主要的影响因素。

为了应对这些问题,我们应前期进行地下水体系的研究,并实施环境监测来及时发现和控制地下水污染。

同时,采取防控措施和环境修复措施也是非常重要的。

注意事项:本文仅供参考,不可直接应用于实际写作中。

煤炭资源开采对地下水流场的影响

煤炭资源开采对地下水流场的影响

煤炭资源开采对地下水流场的影响摘要摘要::煤炭开采会使地下水流场产生变化,不仅破坏地下水环境,且对周围居民的生活供水产生重要影响。

作为地下水数值模拟软件,GMS 软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果,正被广泛应用于地下水流场的模拟应用中。

本文以马营堡井田作为实例,运用GMS 软件建立了该井田的水文地质三维模型,通过对4号煤开采前后的地下水水文地质特征进行对比,表明采矿活动对新生界孔隙水影响较小,而对山西组裂隙含水组和太原组裂隙含水组影响较大。

该研究对指导矿井水资源的整体利用,开采与保护相结合,排水与供水相结合具有重要的现实意义。

关键词关键词::煤矿;地下水流场;GMS;马营堡井田Influence of underground water flow field caused by coal miningAbstracts :Coal mining will make the groundwater flow field changes, not only damage the groundwater environment, and the life of the surrounding residents of water supply has an important impact. As the groundwater numerical simulation software, the GMS software has friendly user interface, powerful before treatment and after treatment function and excellent 3D visual effect, is being widely applied in groundwater flow simulation applications. The Ma Ying Bao mine as an example, using GMS software the mine hydrogeological 3D model is established. Through the contrast before and after the 4th coal mining hydrogeological characteristics of underground, show mining activities less influence of pore water on the Cenozoic, and water group and Taiyuan Group fissure aquiferous group has a great influence on the fracture of Shanxi Formation in the moisture. This study has important practical significance to guide the overall utilization of the mine water resources, the combination of the mining and protection, the drainage and water supply.Key Words :Coal mine ;groundwater flow field ;GMS ;mayingpu minefield1 引言煤矿开采对地下水的影响是一个动态且持续的过程。

煤矿开采对地下水水量及水化学环境的影响分析

煤矿开采对地下水水量及水化学环境的影响分析

煤矿开采对地下水水量及水化学环境的影响分析摘要:随着我国对碳能源需求的不断增加,煤矿开采项目逐渐扩大规模。

煤炭作为重要的能源资源,在支持社会发展和经济增长方面发挥着重要作用。

然而,煤矿的开采过程往往对地下水系统和周边环境造成严重影响,引发一系列生态和环境问题。

因此,对煤矿开采影响的深入研究和有效应对措施的制定具有重要的现实意义。

本文旨在分析煤矿开采对地下水系统和周边环境的影响,提出相关对策和措施,为煤矿开采环境保护提供理论支持和参考。

关键词:煤矿开采;地下水;水量;水化学环境;影响分析引言煤矿开采活动对区域生态环境及地质环境造成巨大影响,尤其是地下水系统。

矿山开采活动将大量的对地下水进行抽排,改变含水层水文地质、工程地质条件,使地下水原本的补、径、排条件发生改变,水资源遭受污染,生态环境被破坏,影响人类正常生产生活。

本文通过对水文地质调查以及收集矿区各阶段勘探等地质资料,运用数学方法分析煤矿开采对矿区内水资源的破坏和影响,并对水环境的破坏可能带来的环境影响进行分析,以便为矿区内水资源及环境的保护和治理决策提供依据。

1水文地质简述开展水文地质勘查主要目的是,对地下水资源的分布和运动情况进行全面了解。

近年来,随着人们对水文地质勘查重视度的不断提升,这项工作不仅成为了煤矿地质工程勘察中的重要内容,同时很多高校也将水文地质设置为了一项专业课程,学生可以通过这项课程全面了解地下水资源的各项特征,然后将这些专业知识应用到水文地质勘查当中,从而为矿山开采的顺利进行提供有力支持,进而推动矿山开采的可持续发展。

在煤矿地质工程中,很多因素都会增加煤矿开采的危险性,地下水环境是其中极为关键的一种。

地下水环境可以通过水文地质勘查加以明确,然后制定有效的排水降水方案,如果没有做到这一点,那么在开展煤矿地质工程过程中,就很有可能会发生因为地下水而导致的一些安全事故,或者对地下水资源造成污染,因此积极开展水文地质勘查极为重要。

煤炭开采对地下水环境的影响研究

煤炭开采对地下水环境的影响研究

煤炭开采对地下⽔环境的影响研究1、煤炭的开采⼤幅度减少地下⽔资源量⽔资源系统能够在⼀定程度上进⾏缓慢的更新与恢复,但是在煤炭开发的影响下,不仅影响了⽔资源的补给量,⽽且降低了⽔资源的可利⽤量。

由于在煤炭开发过程中会出现地表裂缝的现象,因此增加了降⽔的渗⼊量,进⽽在⼀定程度上造成了地下排⽔量的降低的状况。

另外,煤炭的开采会造成开采区上部的⼟块出现坍塌的情况,使得地表径流沿⼟层裂缝损失,从⽽出现河流⽔流量降低的状况,最终对⽔资源的可利⽤量造成严重的影响。

对煤炭进⾏开采对地下⽔含⽔层的破坏形式主要有三种形式:(1)在建设矿井与进⾏⽣产的过程中,实施开凿井筒等环节将含⽔层直接暴露,从⽽导致矿井涌⽔的状况;(2)采空区覆岩导⽔裂缝带会对顶板的含⽔层产⽣影响,造成地下⽔渗透到井下进⽽破坏含⽔层;(3)通过采矿裂隙的作⽤,底板⾼压⽔会突破煤层隔⽔底板进⼊采空区,引起底板出⽔的状况。

对煤炭的开采会破坏之前含⽔层的⼒学平衡,这样上覆岩层在失去⼒学平衡之后发⽣移动,甚⾄会出现断裂的状况。

因此可以发现,覆岩破裂会对⼟体中的⽔位造成影响。

如果导⽔裂隙带对上覆含⽔层造成影响时,会导致含⽔层中的⽔流向采空区,进⽽使⽔位降低。

如果对采空区进⾏充分开采时,采空区边界的⾼度会⾼于中央⾼度,⽽如果没有充分开采,则采空区中央会成为最⼤的破坏⾼度,从⽽导致这时的含⽔层⽔位降低最为明显。

4、煤炭的开采影响地下⽔质量在对煤炭进⾏开采的过程中,不可避免会产⽣废渣及废⽔,同时污染当地的⽔资源。

⼀⽅⾯对煤炭区域内的⽔资源造成严重的污染,另⼀⽅⾯严重影响开采区周围居民的⽤⽔质量。

通常情况下,地下⽔的污染是由⼈类活动造成的,使得地下⽔的成分发⽣很⼤的变化,有害成分增多,进⽽破坏正常的⽣态坏境,危害⼈们的⾝体健康。

煤炭的开采对地下⽔资源的污染主要体现在直接污染与间接污染两个⽅⾯。

⼀⽅⾯,在煤炭的开采过程中,排放的废渣、废⼟等废弃物堆放在地⾯,经过⾬⽔的浸湿及氧化作⽤会分解出⼤量的废⽔,这样的废⽔随意排放会直接进⾏当地居民的供⽔与排⽔系统中,影响居民的⽤⽔质量;另⼀⽅⾯,煤炭的开采会造成地表⽔⽔位的下降,进⽽引发坍塌现象,这样污⽔就通过裂缝直接进⾏地下,对⽔资源造成间接的影响。

浅论煤矿开采对地下水环境的结构影响

浅论煤矿开采对地下水环境的结构影响

浅论煤矿开采对地下水环境的结构影响【摘要】本文就煤矿采掘过程中顶板冒落和裂隙带、断层、采空区引发地表移动变形等储方面因素对矿区内地下水的赋存环境影响进行了浅显探讨,并对以所研究奥陶岩溶裂隙水的采后水资源量进行了评价,最后对采煤造成的地下水影响提出了相应防治措施。

【关键词】冒落带;地下水;隔水煤柱;水资源量;矿井涌水量前言在煤矿开采的各时序中均可能改变地下水场流及补径排条件,对地下水资源水量、水质、水平衡诸方面产生影响,在煤矿的开采中由于人员进入工作面进行采掘活动,把工作面周围的水和潜在的水全部排出,使得地下水孔隙水压力降低,并且由于地下围岩的松动变形和移动,采动煤层上覆岩层出现冒落带弯曲带和垂直向裂缝带,煤系地层中的水和散松岩类地层中的地下水水向下渗流,形成区域性地下水位降落漏斗,浅中层的地下水位逐年下降,被输干。

随着向下开采垂直降深加大,深层含水层的水亦进入矿坑水集水通道排出至地表,矿区内的的地下水位下降漏斗区范围扩大,下降幅度增大,在其影响范围内,地下水储存量减少。

本文论述井田内含煤地层及上覆地层内的含水层主要为:二叠系下统下石盒子组及上统上石盒子组砂岩裂隙含水层、第四系松散层孔隙含水层。

1.冒落带和裂隙带高度预测煤炭开采对地质环境不可避免的造成一定破坏,就采煤对煤系地层上部裂隙水的破坏而言,其地质环境变化可分为三种:冒落带、裂隙带、整体移动带,即所谓的“三带”,造成上部含水层漏失,具有重要影响的是冒落带和裂隙带。

通过对冒落带、裂隙带最大高度预计,可以预测井下采煤对地下含水层、地表水体等产生的影响。

评价煤层最大开采厚度为2.84m,冒落带高度为10.98m,冒落带最大高度和导水裂隙带高度预测选用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中推荐的模式,确定裂隙带最大高度为43.7m。

结合井田的综合柱状图,预计裂隙带将影响到下石盒子组下段的砂岩裂隙水,不会影响到上石盒子组砂岩裂隙水以及第四系松散层孔隙含水层。

山西煤炭开采对地下水资源的影响评估

山西煤炭开采对地下水资源的影响评估

山西煤炭开采对地下水资源的影响评估山西是中国重要的煤炭资源区之一,煤炭开采在当地经济发展中起到了重要的支撑作用。

然而,山西煤炭开采也面临着严峻的环境问题,其中之一就是对地下水资源的影响。

本文将通过对山西煤炭开采对地下水资源的影响进行评估,探讨其现状和挑战,并提出相应的解决方案。

首先,山西的煤炭资源储量丰富,煤炭开采是当地的支柱产业。

然而,煤炭开采对地下水资源会造成一系列的影响。

首先是水位下降和水量减少的问题。

煤炭开采需要大量的水资源,其中一部分用于洗煤和降尘等工序,另一部分则进入矿井排水系统。

这就导致了地下水位下降,甚至干涸的现象,严重影响了周边地区的农田灌溉和居民生活用水。

其次,煤炭开采对地下水质量也有一定的影响。

在煤炭开采过程中,大量的地下水会与煤层发生接触,导致水质污染。

矿井排水中常含有重金属离子、氨氮等污染物,严重威胁周边地下水资源的安全性。

此外,煤尘、尾矿等含有有机物的废水也会污染地下水,对当地生态环境造成不可逆转的破坏。

面对这些问题,山西煤炭开采需要采取一系列的措施来减轻对地下水资源的影响。

首先,应加强煤矿排水系统的建设和运营管理,实现矿井排水的清洁化、雨水和地下水资源的高效利用。

其次,应加强对水质的监测和治理,确保矿井排放的水质符合国家标准,防止污染物渗入地下水中。

同时,还应加强对开采区域地下水资源的保护,建立科学合理的开采方案,减小对地下水位和水体流动的影响。

除了煤炭开采企业的主动管理,政府和社会公众也应积极参与到地下水资源保护中来。

政府应出台相关的法规和政策,加大对煤炭企业的监管力度,促使其履行环境保护责任。

公众可以通过举报违法排污、参与环境保护组织等方式来监督和参与到地下水资源保护中来。

只有企业、政府和公众形成合力,才能有效减轻煤炭开采对地下水资源的影响。

此外,科技创新也是解决山西煤炭开采对地下水资源影响的重要途径。

通过工艺创新和技术改造,减少对水资源的需求,提高能源的利用效率,从根本上降低对地下水的开采。

煤矿开采对地下水环境产生的影响与保护

煤矿开采对地下水环境产生的影响与保护

煤矿开采对地下水环境产生的影响与保护摘要:随着煤矿需求的增加,煤矿开采工程越来越多。

煤矿开采活动对区域生态环境及地质环境造成巨大影响,尤其是地下水系统。

矿山开采活动将大量的对地下水进行抽排,改变含水层水文地质、工程地质条件,使地下水原本的补、径、排条件发生改变,水资源遭受污染,生态环境被破坏,影响人类正常生产生活。

通过对煤矿水文地质调查以及收集矿区各阶段勘探等地质资料,分析煤矿开采对矿区内水资源的破坏和影响,并对水环境的破坏可能带来的环境影响进行分析,以便为矿区内水资源及环境的保护和治理决策提供依据。

关键词:煤矿开采;地下水环境;产生影响;保护措施引言矿井水患对矿业发展产生了极大的影响,通过顶底板导水通道涌入地下采矿空间的地下水,带来了巨大的经济损失与人员伤亡。

为此,煤矿水文地质条件及水灾害影响因素分析,就有着极大的现实意义。

1煤矿区环境地质问题1.1诱发严重的地质灾害煤炭资源开采过程必然会对自然环境造成一定的影响和破坏,特别是在没有充分考虑地质因素的情况下盲目开采,更可能会导致地壳平衡被破坏,进而出现地形地貌变化、地表坍塌等一系列问题,同时还可能出现瓦斯泄漏或矿井透水等地质灾害,给工作人员的人身安全带来一定的负面影响。

除此之外,开采过程中产生的各种固体废弃物得不到妥善处理,长期堆放在山坡或山谷中,在遇到强降雨天气时,可能会发生塌方、滑坡和泥石流等地质灾害,与安全、环保开采的根本目标可谓背道而驰。

1.2损害矿区的生态水循环系统煤炭资源的开采本身会带来一定的经济社会效益,但是大规模、不考虑矿区实际情况的开采,就可能会导致矿区出现疏水降压、矿坑向外排水等问题,地下水的水位会在短时间内大幅度下降,总储量迅速降低。

这将会影响到煤矿开采区域的地下水均衡系统,不符合自然水循环的相关要求,久而久之就会导致水资源短缺,引发河水断流问题,给周边居民的正常生产生活带来巨大的负面影响。

1.3造成严重的大气污染煤矿开采过程比较复杂,需要大量工业化设备的配合才能完成开采任务,还需要利用废气收集系统对矿井中存在的废气、瓦斯等进行处理,整体的工业废气量非常大,这部分废气多为有害气体,很可能造成极其严重的环境污染,比如其中含有的SO2,在进入大气环境并与降水接触以后,就会形成严重的酸雨问题,给农作物生长等带来毁灭性影响。

煤炭开采对水资源的影响及对策探讨

煤炭开采对水资源的影响及对策探讨

煤炭开采对水资源的影响及对策探讨我省是煤炭大省,也是水资源严重短缺的省份。

在煤炭开采的同时相应给生态环境尤其是水资源带来一定的影响。

如何使煤炭开采尽量减少对水资源环境的影响及破坏,缓解煤炭开采与水资源可持续利用的矛盾,这是当前急需研究解决的紧迫课题。

1、煤炭开采对水资源的影响煤炭地层是由沙岩、页岩、灰岩、煤组成的互层地层,煤层属相对隔水层。

地下水附存于煤层间,水量相对稳定,水质符合饮用水水质标准。

采煤过程一般由浅到深,逐步开采,先开采上层组煤,后开采下层组煤。

由于地下水附存于煤层间,煤炭开采的同时,需要疏干地下水,客观上也是对地下水的开采利用。

因此,煤炭开采与开采地下水是同时进行的。

1.1煤炭开采对地下水的影响煤炭埋藏地下,煤炭开采首先造成对地下水的影响。

采煤初期,由于煤层较浅,规模较小,矿坑涌水主要来自煤系地层本身,因而涌水量较小,且涌水量比较集中,水质较好。

采煤到了中期,随着煤产量的不断增加,采空间逐渐扩大,加之由于煤炭开采过程中回采放顶、放炮震动,造成了煤层顶板破碎,甚至塌陷。

由于采空区上层区域性构造断裂相互沟通,造成相应煤层以上含水层相互渗透,加之地下水及坡面径流、河道中的地表水沿塌陷区及次生构造下渗补给,因而使矿坑涌水量越来越大,并且水质迅速恶化。

与此相应,上层区域性含水层地下水储量不断疏干渗漏,地下水降落漏斗不断扩大,造成地下水的补排条件逐步被破坏。

这一时期,矿坑涌水量主要来源于含水层中的疏干水量和地表水的补给的增大。

当采空区达到一定规模时,地下水降落漏斗具有了很大的渗透能力。

同时,采煤地层中造成的裂缝也不断发展延伸,有的延伸到地表,与地表地面裂缝相互串通,地表水经裂缝下渗到地下,形成矿坑水。

我省许多煤矿都分布在河道沿岸,造成许多水井干枯,泉溪断流。

因此,煤炭开采是影响开采区域水资源量减少的主要原因。

1.2煤炭开采对地表水的影响煤炭开采对地表水的影响主要反映在地表基流上,煤系地层(砂页岩)区内的天然基流主要来源于基岩裂隙水的补给,并沿地层裂隙层理就近排泄至河道,并且是沿程增加趋势。

煤炭采运对地下水位变化的影响分析

煤炭采运对地下水位变化的影响分析

煤炭采运对地下水位变化的影响分析煤炭采运对地下水位变化的影响分析摘要:煤炭采运对地下水位变化的影响是一个复杂而重要的问题。

本论文通过文献综述和数据分析,探讨了煤炭采运对地下水位变化的影响机制、影响因素以及可能的治理措施。

研究发现,煤炭采运会导致地下水位下降、水质变差等问题,并对生态环境和人类活动产生负面影响。

因此,为了保护地下水资源,减少煤炭采运对地下水位变化的影响,需要采取综合治理措施,包括规划和管理措施、技术措施以及政策和法律措施等。

关键词:煤炭采运;地下水位变化;影响机制;治理措施1. 引言地下水是人类生活和工业生产的重要水源之一,特别是在山区和半干旱地区。

然而,煤炭采运等人类活动对地下水位产生了不可忽视的影响。

随着煤炭采运规模的不断扩大,其对地下水位变化的影响越来越引起人们的关注。

因此,本文旨在通过论文的研究,分析煤炭采运对地下水位变化的影响机制和影响因素,并提出可能的治理措施,以期为煤炭采运对地下水位变化问题的研究提供一定的参考和借鉴。

2. 煤炭采运对地下水位变化的影响机制煤炭采运对地下水位变化的影响机制主要包括两个方面:水分循环和水位调整。

首先,煤炭采运会改变地下水的水分循环,导致水量供应量减少。

煤矿井工作面的开采活动会破坏原有的岩层结构,导致地下水的渗透性增加,使得地下水的渗漏和流动速度增加,水分通过地下水层流到地表,导致地下水位下降。

其次,煤炭采运会导致地下水位调整。

煤炭采运过程中,需要进行排水处理,以保证矿井的稳定运营。

这会导致地下水位的调整,使地下水位下降。

3. 煤炭采运对地下水位变化的影响因素煤炭采运对地下水位变化的影响因素非常复杂,包括自然因素和人为因素。

自然因素包括降水量、地下水补给量和地质条件等。

煤炭采运发生在地质条件复杂的地区,地下水补给量有限,加上采运活动会抽取地下水,导致地下水位下降。

人为因素包括采煤方式、煤炭开采量和排水量等。

采煤方式主要包括采空区法和支柱法等,采煤方式的不同会直接影响矿井地下水位的变化。

浅谈煤炭开采对地下水资源的影响

浅谈煤炭开采对地下水资源的影响

浅谈煤炭开采对地下水资源的影响作者:李航来源:《科学与财富》2019年第07期摘要:随着我国经济的快速发展,水资源问题是当今我国乃至全球范围内备受关注的环境问题之一。

我国的水资源相对比较贫乏,同时由于煤炭资源的开采更导致了我国地下水资源的无法利用。

煤炭资源的开采破坏了地下水循环系统,同时污染了地表水,使得大部分矿区面临着水害威胁、水资源紧缺和生态环境恶化等问题,严重影响了人们的生产生活和生态平衡。

研究了煤炭开采对地下水环境的影响,为改善煤炭开采对地下水环境的影响提供理论依据。

关键词:水资源; 煤炭开采 ;地下含水层;破坏前言随着近些年来煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高,矿区的生态环境遭到严重破坏而作为生态环境质量中首当其冲的地下水环境更是遭到严重破坏。

随着对煤炭资源开发力度的不断加大和对煤炭综采深度的不断增加,在开采过程中会对含水层造成严重的破坏,导致地下径流中断,综采过程中的矿井水、煤粉等进入到地下径流中,造成地下水的污染,给人类的生活用水造成了极大的安全隐患。

因此煤炭开采过程中对地下水影响的研究迫在眉睫。

1 矿区开采对地下水资源的影响1.1煤炭的开采大幅度减少地下水资源量水资源系统能够在一定程度上进行缓慢的更新与恢复,但是在煤炭开发的影响下,不仅影响了水资源的补给量,而且降低了水资源的可利用量。

由于在煤炭开发过程中会出现地表裂缝的现象,因此增加了降水的渗入量,进而在一定程度上造成了地下排水量的降低的状况。

另外,煤炭的开采会造成开采区上部的土块出现坍塌的情况,使得地表径流沿土层裂缝损失,从而出现河流水流量降低的状况,最终对水资源的可利用量造成严重的影响。

1.2煤炭开发破坏水资源循环系统的正常运转在自然界中,水资源循环系统包括降水、蒸发及径流等过程,而由煤炭的开发而引起的地表的坍塌现象会破坏自然界水资源循环系统的正常运转。

一方面煤炭的开发破坏了地下水与地表水之间的转化关系,另一方面使得煤炭区的水循环更加复杂。

煤矿开采过程对地下水的影响及防治

煤矿开采过程对地下水的影响及防治

煤矿开采过程对地下水的影响及防治摘要:煤层开采后处于氧化环境,硫铁矿与矿井水和空气接触后经过一系列的氧化、水解等反应使水呈酸性,形成酸性矿井水。

煤矿采煤过程发生着一系列的物理、化学反应,对各种地下水以及其他环境影响较大,因此如何做好煤矿采煤生产过程对地下水的防治是相关人士探究的话题。

对酸性矿井水的危害、形成原因进行了简单的阐述,并提出了防治措施。

关键词:煤矿开采;地下水;防治一直以来,煤炭都是我国主要的能源,占据了一次性能源总量的76%以上,其使用量是不言而喻的,这就为煤矿采煤生产带来了新的挑战。

伴随着采煤生产的扩大,各种破坏也就随之加剧,对地下水的影响就是其中之一。

因为采煤破坏了煤层环境,将原来还原环境转变为氧化环境。

而且煤炭之中含有0.4%左右的硫,大都是以黄铁矿的形式存在。

在采煤过程中,发生了相应化学变化,产生了硫酸与氢氧化铁,导致水呈了酸性,出现了酸性矿井水。

不但会腐蚀各种设备,还会污染各种土壤与地表水,影响到人们的生活与健康。

1酸性矿井水形成原因煤系地层大多形成于还原环境含黄铁矿(FeS2)的煤层形成于强还原环境。

酸性矿井水形成的主要原因是由于发生了以下主要化学反应:(1)黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁。

(2)硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁。

(3)矿井水中硫酸铁具有进一步溶解各种硫化矿物的作用。

(4)硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸。

(5)在矿井深部硫化氢含量高时,还原条件下富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸。

酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外还与矿井涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流动途径等地质条件和开采方法有关。

矿井涌水量稳定则水的酸性稳定;密闭差、空气流通良好则水的酸性较强Fe2+离子含量较多;反之则酸性较弱Fe2+离子较多;开采越深,煤的含硫量越高;开采面积越大水的流经途径越长,则氧化、水解等反应进行得越充分,水的酸性越强,反之则弱。

煤矿开采中地下水问题探析

煤矿开采中地下水问题探析

煤矿开采中地下水问题探析煤矿开采中地下水问题是一个长期存在的问题,也是煤矿开采过程中必须面对和解决的难题。

地下水问题主要体现在煤矿开采过程中对地下水的影响和对地下水的治理上。

一、煤矿开采对地下水的影响煤矿开采过程中,由于煤层的釆空和崩落,导致原始地下水位受到了影响,地下水位下降,造成地下水的排泄和流动方向发生改变,引起周围地区的地下水位下降。

这也导致了煤矿开采周围土地地下水资源的利用难度增加。

煤矿开采造成土地沉降,进而引起于地下水井、灌溉管道、建筑设施等的损坏,进一步对周围环境造成沉降。

此外,采煤过程中因为煤尘、杂质导致地表土壤质量下降,进而影响着地下水环境的质量。

1、釆前勘探在煤矿开采前需要进行充分的勘探,明确地下水的流向和排泄方向,对地下水的深度和含水性进行了解,这样能为煤矿开采后处理地下水问题提供基本的信息。

2、沉降补偿煤矿开采会引起地面沉降,导致周围的地下水井、灌溉管道、建筑设施等的损坏,对此煤矿企业应当负责给予补偿赔偿。

3、地下水的隔离煤矿企业应当采取有效措施,防止开采造成地下水源的污染或者制造隐患。

尤其是当煤层中含有铁、砷、锰等有害元素时,更应该全面封闭有害源,避免对下游环境造成影响。

4、废弃矿井的处理废弃矿井的处理是煤矿企业治理地下水的重点,这关系到废弃矿井周围地下水的安全,废弃矿井处理措施应包括盖井、抽水和封孔等方法。

总之,在煤矿开采过程中,地下水问题不可避免,煤矿企业必须始终以“生态优先、安全生产”的理念为依托,充分认识到地下水问题的重要性,采取有力措施,防止和减轻煤矿开采对地下水环境的破坏和污染,确保煤矿开采和相关环境的协调共生。

煤矿开采对地下水环境的影响及保护对策研究

煤矿开采对地下水环境的影响及保护对策研究

煤矿开采对地下水环境的影响及保护对策研究摘要:在煤矿建设及煤炭开采过程中,由于顶板冒落、裂隙、断层及采空区等引发地表移动变形,改变了地下水的赋存环境,对地下水水质、水量及补给等产生一定影响。

文章结合经验研究分析煤矿开采对地下水环境的影响及保护对策,旨在为今后相关研究提供参考。

关键词:煤矿开采;地下水环境;环境影响;保护对策煤炭在我国能源消费和生产中占据着非常重要的地位,属于不可再生资源,为了满足社会经济发展的需要就需要对煤炭进行大规模的开采和利用,从而很容易造成水资源的破坏,造成生态环境的恶化。

在我国煤炭资源主要分布在西北和华北地区,在这些地区水资源比较缺乏,在煤矿开采的过程中对水资源破坏也较为严重。

水资源与煤矿开采的关系是很紧密的,在煤矿开采时往往疏于对水资源的影响,造成了对生态环境和水动态平衡的影响。

一、煤矿开采对水资源的影响地下水主要分布于不同的煤层间,水质一般符合饮用水的标准,水量较为稳定。

煤矿在开采的过程中,一般是采取逐层开采,南浅到深进行开采。

由于地下水往往分布于煤层间,在煤炭开采的过程中,很容易对地下水造成影响。

1.1煤矿在开采的过程中对地表水所造成的影响煤矿在开采的过程中会对地表水造成一定的影响主要表现在地表基流方面。

煤矿区的天然基流主要是靠基岩裂隙水的补给,就近排到河道。

煤矿经过开采以后,就会形成一些矿坑,这样就造成矿坑周围的大部分基岩裂隙水排向了矿坑,不再排向河道,从而造成河道基流减少。

随着采空区的逐年扩大,基岩裂隙也不断加深加大,造成地下水向矿坑进行聚集,使地表水与地下水之间的转化加快。

有数据表明,在开采煤矿较为集中的地区有些河道已经出现断流的现象。

在一些地方河道水量看着变化不大,主要是由于矿坑水排到了河道,天然基流量并不多,其实主要是矿坑废水。

通过大量事实证明了地表水减少的主要原因是煤炭开采。

1.2煤矿开采对水质所造成的影响通过煤炭的大量开采使优质的地下水变成了矿坑水,地下水的循环规律被打破。

论煤炭开采对地下水资源量的破坏影响

论煤炭开采对地下水资源量的破坏影响
但 疏 干 了煤 系地 层 中的 地 下 水 ,也疏 干 了 上 覆 松 散 岩 系 中的 地 下水 , 影 响下 伏 奥 陶 系岩 溶 水 的储 水 量 。 也
山西科技
S A X C E C N E H O O Y H N I IN EA D T C N L G S
21年 01
第 2 6卷
第 1 期
● 问题 探 讨
论 煤 炭 开 采对 地 下 水 资源 量 的破 坏 影 响
时 红 . 永 波 张
( 太原理 工大学 , 山西太 原 ,3 0 4 0 02 )
天然状态下 ,一个水文地质单元 区内,地下水运行包含补 给、 径流 、 储存及排泄等环节 。在径流和储存条件不变的情况下 , 排泄量的变化受控于补给量的变化 , 这个过程循环地进行着 。以 山西为例 , 一般来讲 , 煤炭开采 区有 三部分地 下水 , 即煤 系地层 本身所含裂隙水 、 上覆松散岩层所含孔隙水 、 下伏奥陶系灰岩所
本 文首 先分析 了煤炭开 采对地下 水破 坏 的机 理及 影响 因 素, 然后利用煤 炭开采对地下水资源量破坏计算方法进行计算 , 进而对煤炭开采对地下水环境影响进行分析 。
1 煤 炭开 采 对 地 下 水破 坏 的 机 理及 影响 因素 11 煤 矿 开 采对 地 下 水破 坏 的机 理 分析 .
因煤炭资源 的开 发对 地下水资源造 成不 可逆转 的影 响与破坏 ,
成正比关 系。换 句话说 , 煤矿的矿 坑排水量越大 , 对矿区及 其 则
周边 地 区 的地 下 水 资源 量 的破 环 程度 也 就 越 大 , 之 则 小 。矿 坑 反
排水量 的大小受多方面 因素 的影响 , 自然 和人为的 , 有 主要影 响

采煤过程对地下水的影响与防治

采煤过程对地下水的影响与防治

采煤过程对地下水的影响与防治随着煤炭资源的日益枯竭,采煤工作变得越来越复杂和危险。

与此同时,地下水资源不仅是煤的采集过程中的重要因素,还是生态和环境的重要组成部分。

煤矿的开采过程会对地下水资源造成巨大影响,因此,建立起一套适用的防治体系对于煤矿工程的可持续发展至关重要。

煤的采集过程中,最大的难题之一是地下水的管理和处理。

在采煤过程中,地下水主要来自两个方面:第一个是煤矿开采前破碎的岩层中原有地下水,而第二个是在开采过程中因为水文地质条件变化而渗透进采煤工地的地下水。

在开采过程中,挖掘和采煤时会开出大量的井道和巷道,这些区域会扰动原来的地下水流动方向和量,因此,地下水资源会发生巨大改变,主要问题包括以下几点:地下水位下降、水资源利用效率降低、地下水质量变差、地表环境水泛严重。

地下水利用状态的变化主要由于采煤活动中对地下水的深度加深和利用造成的。

不同于农业或者工业水利用方式,煤矿采取的是单向利用方式。

随着采煤深度增加,原本平衡稳定的地下水位会不断下降,尤其在采煤削减时,压力突然解除,由于水压和位移的影响,容易发生地面沉降、坍塌和其他安全隐患,因此煤矿必须加强对地下水的管理和调控,合理利用和保护水资源变得具有重要意义。

地下水质量变化主要是由于采煤工作带来的地下水与污染物的接触,导致采煤充水过程中,水源可能会被生化污染和矿物质污染。

此外,采煤过程中产生的大量煤尘和粉尘也会对水的质量安全造成影响。

这些问题需要煤矿管理企业加强地下水管理和生态环境保护,采取一系列防治措施和方法,避免地下水污染和水质下降等负面影响。

综合来看,采煤活动对地下水的影响极大,煤矿管理单位必须采取措施降低对地下水的影响,为此我们可以采取一些措施,以改善地下水资源利用:(1)加强地下水的管理和调控,合理利用和保护水资源;(2)建立完善的地下水监测体系,及时收集和分析地下水数据;(3)通过改进采煤方法,减少采煤削减带来的冲击;(4)在最大限度减少地下水利用漏损的情况下,向其他生产和生活领域供水;(5)加强对采煤工作带来的生态环境影响的了解和评价,及时纠正和避免采煤对环境的破坏。

煤矿开采对地下水资源的影响与保护

煤矿开采对地下水资源的影响与保护

煤矿开采对地下水资源的影响与保护煤矿开采是一项重要的经济活动,然而,它也不可避免地对地下水资源产生了一定的影响。

本文将探讨煤矿开采对地下水资源的影响,并提出相应的保护措施。

一、地下水资源的影响1.地下水位下降:煤矿开采过程中,会导致地下水位下降,这是由于矿井排水以及采空区蓄水量减少所致。

当地下水位下降到一定程度时,可能会导致地表水的干涸,降低农田灌溉和城市供水的可靠性。

2.地下水质量变化:煤矿开采过程中,地下水中可能会出现矿泉水、有机物和金属元素等污染物的增加。

这是由于采煤工艺造成的废水排放和采空区的渗水导致的。

地下水质量的变化会对周边环境和人类健康造成潜在的风险。

二、地下水资源的保护1.合理使用地下水资源:在煤矿开采过程中,应合理使用地下水资源,减少不必要的开采量。

同时,加强对地下水位的监测和管理,及时采取措施防止地下水位下降过快。

2.控制废水排放:煤矿企业应加强废水处理工艺,减少对地下水的污染。

通过建设污水处理设施,并对废水进行处理和监测,确保排放水质符合相关的标准。

3.采空区的治理:采空区是煤矿开采后形成的空洞地带,对地下水的影响较大。

应采取措施填充采空区,减少渗水量,防止地下水的进一步下降和污染。

4.加强环境监测:定期对煤矿周边地下水的水质、水位进行监测,及时了解地下水资源的变化情况。

在发现问题时,采取相应的治理措施,保护地下水资源的安全和可持续利用。

5.推广科技应用:结合科技手段,开展地下水资源保护的技术研究和应用。

如利用地下水模型,预测地下水位的变化趋势;利用水质传感技术,实时监测地下水的水质变化等。

三、煤矿开采与地下水资源保护的平衡煤矿开采和地下水资源保护是一个相互制约的过程。

为了实现二者的平衡,需要政府、企业和公众共同参与。

政府应加强对煤矿开采的监管,制定相关政策和标准,强制执行环保要求,确保煤矿开采过程中对地下水资源的合理利用和保护。

企业应加强自身管理,优化生产工艺,减少废水排放和渗漏。

(完整)煤矿开采对地下水资源的影响分析

(完整)煤矿开采对地下水资源的影响分析

煤矿开采对地下水资源的影响分析摘要:本文着重从煤矿开采对地下水资源的影响进行了分析,从环境、水资源的破坏等方面进行了系统的讨论,进一步的揭示了环境日益恶化的现象以及成因,以期能够引起煤炭开采对地下水资源污染的重视程度。

关键词:地下水资源影响煤矿开采分析首先,不得不承认的是我国的煤炭资源非常丰富,其资源的开采关系到了我国整个民族的可持续发展。

也正因为如此,我国煤炭才会大规模的进行开采,这对自然生产的状况造成了很大的干扰,尤其是对地下水资源的影响变得越来越明显,破坏了地下水资源的本来面貌,给我国的地下水资源造成了一定的负担。

一、煤炭开采对地下水资源的影响煤炭开采对地下水资源有几方面的影响。

首先从浅层和中层地下水的角度进行分析,它是工业和生活用水的主要来源,但是因为采煤量的急剧增大,使得煤系地层中的水和松散类地层中的水迅速的向下渗透,形成了区域性的地下水位降落漏斗,浅层以及中层的地下水在这种情况下逐年面对水枯竭的现象。

不仅如此,一些矿井因为水资源的缺失导致了井水的干涸,影响到了居民吃水的问题[1]。

从深层地下水的角度进行分析,一些煤矿厂在进行采矿的过程中为了能够保证煤矿工作范围的正常进行,在进行采矿之前将周围的水定量进行排除。

伴随着采矿深度以及广度的加深,导致各个层面的水被截留,这一部分截留的水作为矿坑水被排除,使得矿井的排水量变得越来越多,长此以往导致了我国深层的地下水位逐年呈现出下降的状态.而且,深层水位的下降很难在短时间内迅速的恢复.从另外一个角度进行分析,因为排水量的急剧增加,导致了自然的排水量被动的变成了人为的排水量,改变了以往的运动模式,使得一些平川地区的水补给造成了一些困难,给生物也造成了一定的影响。

二、地下水资源流失的主要原因地下水资源之所以会出现流失的现象,可以从以下几个方面说起。

从地质条件来看,水文地质条件包括含水层的富水性、厚度、裂隙等。

首先它的含水量厚度比较大、裂隙岩溶发育较好、含水性强、补给来源丰富,而且它的矿坑排水量非常的大。

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煤炭资源开采对地下水流场的影响摘要摘要::煤炭开采会使地下水流场产生变化,不仅破坏地下水环境,且对周围居民的生活供水产生重要影响。

作为地下水数值模拟软件,GMS 软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果,正被广泛应用于地下水流场的模拟应用中。

本文以马营堡井田作为实例,运用GMS 软件建立了该井田的水文地质三维模型,通过对4号煤开采前后的地下水水文地质特征进行对比,表明采矿活动对新生界孔隙水影响较小,而对山西组裂隙含水组和太原组裂隙含水组影响较大。

该研究对指导矿井水资源的整体利用,开采与保护相结合,排水与供水相结合具有重要的现实意义。

关键词关键词::煤矿;地下水流场;GMS;马营堡井田Influence of underground water flow field caused by coal miningAbstracts :Coal mining will make the groundwater flow field changes, not only damage the groundwater environment, and the life of the surrounding residents of water supply has an important impact. As the groundwater numerical simulation software, the GMS software has friendly user interface, powerful before treatment and after treatment function and excellent 3D visual effect, is being widely applied in groundwater flow simulation applications. The Ma Ying Bao mine as an example, using GMS software the mine hydrogeological 3D model is established. Through the contrast before and after the 4th coal mining hydrogeological characteristics of underground, show mining activities less influence of pore water on the Cenozoic, and water group and Taiyuan Group fissure aquiferous group has a great influence on the fracture of Shanxi Formation in the moisture. This study has important practical significance to guide the overall utilization of the mine water resources, the combination of the mining and protection, the drainage and water supply.Key Words :Coal mine ;groundwater flow field ;GMS ;mayingpu minefield1 引言煤矿开采对地下水的影响是一个动态且持续的过程。

由于矿山开采引发的诸如矿井排水!含水层疏干!采动破坏等因素,打破了地下水原有的补径排平衡状态,改变了矿区地下水的循环关系,使地下水系统变得日益复杂[1]。

为保证矿井安全,采煤前可能需要将充水含水层疏干以降低水位,地下水的疏干不仅破坏了地下水环境,对周围居民的生活供水也会产生影响。

以往对煤矿地下水动态方面的研究,多侧重于保证矿区安全生产的矿井涌水量预测方面,很少关注疏排后,地下水流场及其对环境的影响。

如何将开采与保护相结合,排水与供水相结合,综合开发利用矿井水资源,具有十分重要的现实意义[2]。

地下水动态预测的研究方法一般有解析法、物理模拟法和数值法等[3]。

随着电子计算机的发展,数值模拟软件逐渐渗透到水文地质学科,它能够把复杂丰富的地理、地质等基本要素融入到简单而可视的三维空间中。

经过多年的探索和实践表明,数值模拟软件对水文地质学科中某些理论和实际问题的解决起了很大作用,构成现代水文地质学科形成和发展的重要推动力之一,已成为人们揭示水文地质规律和资源评价与管理中必不可少的工具。

合理开发利用资源,加强水资源保护,综合利用矿井水资源的整体性能,开采与保护相结合,排水与供水相结合,既保证采矿事业的发展,又促进水资源的合理开发利用。

因此,研究煤炭开采对地下水流场的破坏,不仅对本地的可持续发展有着重要的现实意义,而且对煤矿安全生产也有着长远的科学意义。

2 国内外研究现状2.1地下水流场模拟研究现状根据地下水流场的影响因素可将地下水流场预测模型分为确定性模型和非确定性模型。

确定性模型是由地下水运动微分方程、控制方程、初始条件和边界条件构成的数学模型,其包括连续性模型(等效连续介质模型和双重介质模型)和非连续行模型(网络介质和随机网络介质模型)。

目前,地下水流场预测的确定性模型的求解方法主要有解析法、物理模拟法和数值法等。

解析法是求解数学模型较经典古老的方法。

1935年美国学者泰斯建立了理想条件下承压水非稳定流计算公式,其后雅各布、汉士什等学者开拓了泰斯公式的应用范围。

运用解析法在符合定解条件的情况下,计算结果精度高,步骤简单,计算公式清晰,易于分析水文与水文地质参数和地下水动态之间的关系[4]。

物理模拟法是根据渗流场与电场的相似性建立起来的,主要为电模拟,又根据导电介质的不同可将物理模拟法分为连续介质电模拟和非连续介质电模拟[5]。

非连续介质电模拟(电网络法),它由变分原理建立,也可由差分原理建立,其中,变分原理建立的网络法可以吸收有限元的优点,适用于复杂的地址和边界条件,能够准确预测地下水动态。

20世纪60年代后期,伴随计算机科学的发展演化出了一种新的模拟地下水动态的数值方法。

主要有限差分法(FDM)、有限单元法(FEM)、边界元法(BEM)和有限分析法(FAM)等,用这些方法进行求解,可以预测一个水文地质单元内地下水流场的变化。

将求解结果用水位等值线图表示,用内插法推求任一点任意时刻的水位。

非确定性模型包括回归模型、灰色模型、组合模型、DM(n,h)模型和神经网络模型等。

地下水动态受多种因素(如大气降雨、蒸发、地表水、太阳黑子活动、人为因素等)的影响,这就决定了地下水流场具有周期性、趋势性和随机性。

然而,我们可借助概率统计理论找出这些不确定性质的规律,建立相应的随机模型。

2.2地下水数值模拟研究现状数值模拟法就是在计算机上采用离散化的方法求解数学模型,它的解是数学模型的近似解。

数值模拟法具有较高的仿真度,能够反映复杂的地下水流状态。

1956年司徒尔曼开始将数值法应用于地下水计算,但是由于计算量大,其发展缓慢,60年代电子计算机首次被引入水文地质数值模拟中,促进了数值法的发展,加快了其发展速度[6]。

数值法的常用方法有有限差分法、有限单元法、边界单元法和有限分析法以及由此发展而形成的特征有限单元法和特征有限差分法。

1968年有限元法开始应用在地下水流动问题中,Jevendel将有限单元法用于求解非稳定流问题,Capta(1976)等人模拟分层地下水盆地,应用三维等渗有限单元法进行,这种方法利用剖分、插值等将描述地下水流动的定解问题转化为代数方程组进行求解,能够有效地解决复杂水文条件的问题[7]。

近几年来,计算机技术的发展,为数值模拟的大量应用提供了技术支持,国外出现了众多的地下水模拟软件,主要有MODFLOW、MT3D、PEST2000、Visual Groundwater、GMS、Visual MODFLOW和FEFLOW等。

20世纪80年代,MODFLOW问世,美国地质调查局开发这套软件专门用于三维有限差分地下水数值模拟。

开发初期,MODFLOW普遍应用于地下水数值模拟,包括水井、补给、河流、沟渠、蒸发蒸腾和通用水头边界六个子程序包。

MT3D是目前世界上首屈一指的溶质运移软件,由美国的Zheng博士开发,主要应用于地下水溶质运移程序。

PEST2000是由澳大利亚watermark Computing公司开发的模型参数评估程序。

Visual Groundwater软件是一款主要用于地下水模拟后处理的三维可视化软件包。

Visual MODFLOW是加拿大waterioo公司在MODFLOW的基础上开发的,是目前国际上最为流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件。

不过实践证明,它并不适合某些复杂的地质条件、不饱和流动、密度变化的流动、热对流等棘手问题。

FEFLOW软件是20世纪70年代末问世,由德国WASY水资源规划和系统研究所开发的,它基于有限单元法,是到目前为止功能最齐全的一款软件[6]。

本文实例使用的GMS软件(Groundwater Modeling system)是由美国Brigham young university的环境模型研究实验室在综合MODFLOW、MODPATH等已有地下水模型基础上研发而成的,它是一款综合性软件,集各类软件于一体,GMS适用于钻孔、地层结构、平面、空间、单元、系统。

它可以进行水流模拟、溶质运移模拟、反应运移模拟、建立三维地层实体,进行钻孔数据管理、二维地质统计、水文地质结构可视化。

它支持TIN、立体图、钻孔数据、2D和3D地质统计、2D和3D有限元和有限差的集成系统。

GMS软件中水量模拟软件为MODFLOW和FEMWATER。

GMS软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果,目前已成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件。

3 实例分析3.1研究区概述马营堡井田位于朔州市西北部(见图3.1),井田范围:东部及南部以F8及F8-1断层为界,西部以煤系底界隐伏露头为界,北部为担水沟断层为界,形似倒三角。

地理坐标为:东经112°16′33″一112°25′00″,北纬39°17′16″一39°25′00″,面积为60.39km 2。

井田东侧为一条常年性河流一恢河,属海河流域桑干河水系。

根据现有资料初步确定的先期开采地段,位于井田中东部(见图 3.2),即东部以F8断层为界,西部以F15:断层为界,北部以03310和05002钻孔连线为界,南部以09330、10336钻孔连线为界,面积约19km 2;初步确定的初期采区,即东北以03310、05002钻孔连线为界,东南以F8断层为界,西南以第一分区西南界(孙家嘴到09362孔连线)为界,西北以F15断层为界,面积约为10km 2。

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