奥灰水文地质条件的数值模拟探讨

析， 认 识矿 井水 文地质 条件 ， 反 演得 出含 水层 主要 水 文地 质参 数 ， 最终合 理 的预 测 了该 矿 井 １ １ ＃ 煤研 究 区底 板 带 压 涌
水 量及 首 采 面奥灰含 水层 涌水 量 。
［ 关键 词 ］ 地 下水 ； 放 水试 验 ；三维 ； ；Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ＭＯ Ｄ Ｆ Ｌ Ｏ Ｗ ［ 中图分 类 号 ］ Ｐ ６ ４ １ ． ６ ［ 文 献标 识码 ］ Ｂ ［ 文章 编 号 ］ １ ０ ０ ４—１ ｌ ８ ４（ ２ ０ １ ５） ０ １— ０ ０ ３ ９— ０ ３ 孔 涌水 量分 别 为 ２ ５、 １ ０ 、 ３ １ ｍ ／ ｈ 。通 过放 水试 验 对放 水试 验 ， 利用 放水 试验 成 果 并 结合 数值 模 拟 方 法 较
全 面的 刻画含 水 介 质 的 内部 结 构 特 点 ， 分析边界条件 ， 从 而 对 研 究 区 的水 文 地质 条件 有较 明确 的 认识 ， 为后 续 工 作 面 防 治水 工作 的开展 提供 科学 依据 。
２ ０ １ ５年 １月
地 下 水
Ｇｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ
第３ ７卷
第１ 期
Ｊ ａ ｎ ． ， ２ ０１ ５ Ｖｏ Ｌ ３ ７ ＮＯ． １
奥 灰 水 文 地 质 条 件 的数 值 模 拟 探 讨
何 渊
（ 中煤 科工 集 团西 安研 究 院有 限公 司 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４）
本次以 １ １ 煤 研 究 区 为 主 要模 拟 区域 ， 模 拟 区 奥灰 含 水
层 总厚 度在 ４ ０ ０～４ ７ ０ ｍ。 从 放 水 试 验 过 程 看 ， 三个 钻孔 （ Ｔ 。 ，
层 突水 。 由于 １ １ 煤 回采 属 带 压 开 采 ， 如 开 采 中遇 到 大 的 断 裂构 造 和导水 陷落柱 时 ， 有 可 能发 生 底 部 含水 层 水 垂 向向 上 导通 ， 导致 工 作面 突水 ， 一旦 发 生灰 岩 岩 溶水 的突 出 ， 水 量 大 且稳定 ， 不 易 疏干 ， 会给 矿井 带来 巨大灾 害 。 根 据 目前地 质勘 察 情况 ， 象 山井 田 内及 东 南 部 和 东北 部 两边 界 发育有 断 层 １ ８条 ， 断 层性 质 主 要 为 正 断层 ， 井 田内 未 发现 落差 大 于 ３ ０ ｍ 的断层 。象 山井 田勘 探 阶段 和 生 产 阶段
部由于 均 存 在 稳 定 的 相 对 隔 水 层 ， 故 处 理 为 零 通 量 边
界 一 。
Ｋ 含 水层 和底 板 太原 组 、 本 溪组 含水 层 以及 奥灰 含 水层 。其
中 奥 灰 含 水层 为 １ １煤 开 采 主 要 水 害 威 胁 ， ９ 煤距 奥 灰含 水
层２ ０ ｍ左 右 ， 在没 有导 水构 造 情况 下 ， 不 至 于 引起 奥 灰 含水
正 式放水 第 二 阶段 （ ３天 ）： Ｔ 。 孔 继续 放 水 ， １ ｒ ３ 孔 也 参 与
放水， 时 间 ３天 。
水 位恢 复 阶段 （ ４天 ） ： 恢 复 水位 观 测 要 以水 位 恢 复稳 定
为准。
１ 研 究 区 概 况
１ ． １ 水 文地 质条 件 研究 区 １ １ 煤 回采过 程 中 ， 主要 的充 水 水源来 自顶板 Ｋ ： 、
试 验放 水 阶段 （ ３天 ） ： 放 水 １天 ， 恢 复水 位观 测 ２天 。放 水 过程 中要 求 同时打 开 Ｔ 。 、 Ｔ ３ 放水 孔 ， 同步进 行 井下 Ｔ 观 测 孔 的观 测工 作 。 正 式放 水第 一 阶段 （ ３天 ） ： Ｔ 孔 放水 时间 ３天 ， 期间 Ｔ ：
层 的 富水 性 进 行 进 一 步 的 探 查 。 放 水 试 验 历 时 １ ３天 ， 分 为
以 下 ４个 阶段 。
象 山井 田地 处 渭北煤 田东部 的韩 城 矿 区 西南 部 ， 位 于 韩 城市 市 区西北 部 ， 象 山矿井 井 田由原象 山煤 矿 （ 象 山小 井 ） 和 象 山煤 矿 （ 象 山大 井 ） 于２ ０ ０ ３年 １ １月 合并 而 成 ， 象 山小 井 目 前产 量 已达 ０ ． ５ ９ Ｍｔ ， 主要 开采 ３ 和 ５ 煤层 ， １ １ ＃ 煤 平 均 厚 度 ４ ． ２ ｍ， 据奥灰 ２ ０ ｍ左右， 为 带 压 开 采煤 层 ， 多年 来 １ １ 煤 层 因受 奥 灰水威 胁 煤 层一 直 没 有 开 采 。 目前 该 矿 ３ 和 ５ 煤 层 即将 采完 ， 迫 切需要 开 采 １ １ 煤层 ， 以延 长 矿井 服 务 年 限 。因 此 为 了进 一 步查 清本 区奥 灰含 水 层 水 文 地质 特 征 ， 对 该 含水
２ 模 型 的 建 立
２ ． １ 研 究 区 概 化 和 模 型 建 立
根 据前人 研 究 可 知 ， 研究区奥灰水区域主径流方 向为： 西 北至东 南 向 ， 两侧 侧 向补 给量 较 弱 。因 此 ， 定 义 模 拟 区 西 北 与东南 边 界 为 一 类 水 头 边 界 ， 即定 义 距 离 模 拟 区边 界 １ ５ ０ ０～ ２ ０ ０ ０ ｍ处 为 一般水 头 边界 ； 西南 与 东北 两 侧 由于 平行 于 奥灰 主径 流方 向 ， 故定 义 为零 通 量 边 界 。模 型 的顶 部及 下
［ 摘
要］ 基 于数 值模 拟技 术 以 象 山矿 １ １ ｝ ｝ 煤底 板 奥灰含 水 层放 水试验 成 果为 基础 ， 深入 分析 与合理 概 化 水 文
地质 条 件 ， 采 用 三维地 下水模 拟软 件 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ＭＯ Ｄ Ｆ Ｌ Ｏ Ｗ 建 立 研 究 区 地 下 水 系统 的 三 维 数 值 模 型 。 经 过 模 型 的 校 正 分