长沟峪煤矿矿井涌水规律数值模拟研究

论文摘要

长沟峪煤矿为急倾斜煤层开采矿井,其主要充水水源为大气降水。长期以来,长沟峪煤矿采用大井法预计矿井正常涌水量,采用含水系数法预计最大涌水量,事实证明这些方法无法保证长沟峪煤矿的安全生产。本文以长沟峪煤矿为研究背景,在对其水文地质条件进行综合分析的基础上建立相应的地下水运动数学模型,考虑不同雨强、雨时、开挖扰动对研究区域的影响,运用GeoStudio软件对矿井涌水变化规律进行数值模拟,得到结论如下:雨水主要通过上覆破坏岩体和地表塌陷坑汇入井下;降雨强度接近井田入渗能力的雨型,持续时间越长,对矿井造成的影响就越大;随着开挖活动的进行,矿井涌水量开始增加,同时渗流速度也有所加快。在此基础上为长沟峪煤矿提出了矿井水防治建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容及技术路线
• 1.3.1 本文研究内容
• 1.3.2 本文技术路线
• 2 矿井涌水机理分析
• 2.1 饱和与非饱和下渗理论
• 2.1.1 饱和-非饱和渗流的运动方程
• 2.1.2 饱和-非饱和渗流的连续性方程
• 2.2 大气降雨入渗理论
• 2.3 影响下渗的其他因素
• 3 地下水运动数学模型的建立
• 3.1 裂隙岩体渗流的概念模型
• 3.2 水文地质条件
• 3.2.1 边界条件
• 3.2.2 初始条件
• 3.3 地下水运动数学模型
• 4 长沟峪煤矿水文地质条件分析
• 4.1 长沟峪煤矿概况
• 4.1.1 气象
• 4.1.2 工程地质构造
• 4.1.3 地貌特征
• 4.2 研究区水文地质条件及充水因素
• 4.2.1 研究区水文地质特征概述
• 4.2.2 含水岩组的划分
• 4.2.3 各含水岩组间的水力联系
• 4.3 矿井涌水量与降水量动态及其关系
• 4.3.1 监测结果数据统计
• 4.3.2 长沟峪煤矿降雨渗涌现象分析
• 5 长沟峪煤矿矿井涌水规律的数值模拟研究
• 5.1 Geo-Studio软件简介
• 5.1.1 地下水渗流分析模块（SEEP/W）
• 5.1.2 岩上应力变形分析模块（SIGMA/W）
• 5.2 数值模拟模型
• 5.3 数值模拟结果分析
• 5.3.1 位移场变化规律的模拟图
• 5.3.2 应力场变化规律的模拟图
• 5.3.3 渗流场变化规律的模拟图
• 5.3.4 速度场变化规律的模拟图
• 5.4 矿井水防治建议
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研项目及撰写论文情况