煤炭开采对地下水资源的破坏机理和保护对策研究——以

分类号：TD167密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文煤炭开采对地下水资源的破坏机理和保护对策研究——以华丰煤矿为例曾庆铭申请学位级别：硕士学位专业名称：地质工程指导教师姓名：施龙青职称：教授山东科技大学二零一零年六月论文题目：煤炭开采对地下水资源的破坏机理和保护对策研究——以华丰煤矿为例作者姓名：曾庆铭入学时间：2007年9月专业名称：地质工程研究方向：水文地质与水资源工程指导教师：施龙青职称：教授论文提交日期：2010年5月25日论文答辩日期：2010年6月11日授予学位日期：STUDYONTHEDAMAGEMECHANISMOFCOALMININGONGROUNDWATERRESOURCESANDITSPROTECTIONCOUNTERMEASURES——TAKINGHUAFENGCOALMINEASANEXAMPLEADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyZengQingmingSupervisor:ProfessorShiLongqingCollegeofGeologicalScienceandEngineeringJune2010声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要本文针对我国煤矿区严重缺水、矿井水大量排放造成地下水资源浪费和污染的现状，采用实地调查、理论分析和数值模拟等多种方法，对煤炭开采对地下水资源的破坏机理进行了研究，并提出了煤炭开采过程中保护地下水资源的对策与措施。用矿山压力控制理论、采动岩体结构理论、弹性力学理论、损伤力学理论及断裂力学理论等为指导，从理论上研究了煤炭开采活动对顶底板含水层的破坏机理，并对覆岩导水裂缝带发育高度和采场底板破坏深度的确定方法及其影响因素进行了研究；以华丰煤矿1409工作面具体的地质及采矿条件为依据，应用岩石破裂过程流固耦合分析系统RFPA2D-Flow，对围岩随着开采的逐步进行，采动裂隙逐渐发展并贯通顶底板含水层的过程进行了数值模拟，对采动围岩变形破坏过程中导水裂隙的发育特征和围岩渗透性的变化规律进行了研究；结合华丰煤矿的开采情况和矿井水排放现状，分析了华丰煤矿煤炭开采对井田砾岩含水层、煤系地层含水层、徐灰和奥灰含水层的影响；并对华丰煤矿煤炭开采对地下水环境的影响进行了分析和评价；对部分开采、充填开采等水资源保护性采煤方法进行了研究，提出了合理留设防水煤柱和底板注浆改造等保护地下水资源的措施，最后提出了矿井水资源化利用的建议。关键词：煤炭开采；地下水资源；破坏机理；保护对策；水资源保护性采煤方法山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractBasedonthepresentsituationofseriouswaterscarcityandgroundwaterresourceswasteandpollutioninducedbyminewatermassivedischargeinourcountry’scoalminearea,thispaperstudiesthedamagemechanismofcoalminingongroundwaterresourcesbyusingthemethodoffieldinvestigation,theoreticalanalysisandnumericalsimulation;Moreoverputsforwardtheprotectioncountermeasuresofgroundwaterresourcesincoalminingprocess.Withthestratapressurecontroltheory,miningrockmassstructuretheory,elasticitytheory,damagemechanicsandfracturemechanicstheoryasaguide,thepapertheoreticallystudiesthedamagemechanismofcoalminingactivitiesonthecoalseamroofandflooraquifer,anddiscussestheinfluencefactorsanddeterminationmethodoftheheightofoverlyingstratawaterflowingfracturedzoneandthedepthofdestroyedfloor.BasedonthespecificgeologicalandminingconditionofHuafengcoalmineNo.1409workingface,thepapersimulatestheprocessofthemining-inducedfractures’developmentandthetransfixiontotheroofandflooraquiferwiththerockfailureprocessfluid-solidcouplinganalysissystemRFPA2D-Flow,andstudiesthedevelopmentcharacteristicsofwaterflowingfracturedzoneandvariationofsurroundingrock’spermeability.Combinedwiththesituationofminingandminewaterdischarge,thepaperanalyzestheinfluenceofminingonthecoalfield’sconglomerateaquifer,coalmeasurestrataaquifer,XujiazhuanglimestoneaquiferandOrdovicianlimestoneaquifer.Thenanalyzesandevaluatestheinfluenceofcoalminingactivitiesonthegroundwaterenvironment.Thispaperstudiesthepartialmining,backfillminingandothercoalminingmethodwithgroundwaterresourcesprotection;andproposessomemeasurestoprotectgroundwaterresources,suchasretainingreasonablewaterproofcoalpillarandgroutingreconstructiontechnologyoffootwallstratum.Finallyputsforwardasuggestionoftheresourceutilizationofminedrainage.Keywords:Coalmining;Groundwaterresources;Damagemechanism;Protectioncountermeasures;Coalminingmethodwithgroundwaterresourcesprotection山东科技大学硕士学位论文目录目录1绪论......................................................11.1选题依据及研究意义.................................................................................................11.2国内外研究现状.........................................................................................................21.3本文的主要研究内容.................................................................................................61.4研究方法和技术路线.................................................................................................62华丰井田地质及水文地质概况.................................82.1井田自然地理概况.....................................................................................................82.2井田地质概况...........................................................................................................102.3井田水文地质概况...................................................................................................153煤炭开采对地下水含水层的破坏机理研究......................203.1煤炭开采对覆岩含水层的破坏机理研究...............................................................203.2煤炭开采对底板含水层的破坏机理研究...............................................................313.3煤炭开采对地下水含水层破坏的数值模拟研究...................................................394华丰煤矿煤炭开采对地下水资源和环境的影响分析..............474.1矿井排（涌）水和供水分析...................................................................................474.2煤炭开采对地下水资源的影响分析.......................................................................494.3煤炭开采对地下水环境的影响分析和评价...........................................................535矿区地下水资源保护对策研究................................585.1水资源保护性采煤