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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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0.1~0.25mm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。
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