基于矿井生产进度疏干条件下三维地下水数值模拟

★煤炭科技·开拓与开采★基于矿井生产进度疏干条件下三维地下水数值模拟＊陈时磊１武强１赵颖旺１李学渊１边凯１翟立娟２（１．中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京市海淀区，１０００８３；２．中国煤炭地质总局第一水文地质队，河北省邯郸市，０５６００４）＊基金项目：国家自然科学基金项目（４１２７２２７６，５１１７４２８９）和国土资源大调查项目（水［２０１３］０２１－０１４－００９）联合资助摘要以陕西大海则煤矿为例，研究了多层含水系统矿区疏干条件下的含水介质和边界条件特征，建立了研究区三维地下水流数值模拟模型，完成了模型识别和验证，并结合大海则煤矿的工况特征和矿井生产过程，以首采区回采工作面月掘进进度为单位，采用丰水期和平水期两种预测方案，依次对各回采工作面地下水位疏降至２号煤底板的涌水量进行模拟和预测。该方法将复杂空间地质体和地下水渗流相结合，准确描述了疏降工程的降水过程，所得结果既充分保证了矿井的安全生产，又加强了地下水资源保护。关键词矿井涌水量地下水数值模拟大海则矿区涌水量预测中图分类号ＴＤ７４２．１文献标识码ＡＯｎ３ＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｍｉｎｅｗａｔｅｒｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｄｅｗａｔｅｒｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｅＣｈｅｎＳｈｉｌｅｉ１，ＷｕＱｉａｎｇ１，ＺｈａｏＹｉｎｇｗａｎｇ１，ＬｉＸｕｅｙｕａｎ１，ＢｉａｎＫａｉ１，ＺｈａｉＬｉｊｕａｎ２（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅＭｉｎｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈａｏｙａｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＦｉｒｓｔＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｌｇｙＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅａｍｏｆＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｏａｌＧｅｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｄａｎ，Ｈｅｂｅｉ０５６００４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴａｋｉｎｇＤａｈａｉｚｅＭｉｎｅａｓｔｈｅｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａ－ｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｍｏｖｅｍｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅａｑｕｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａｗｉｔｈｍｕｌｔｉｌａｙｅｒａｑｕｉｆｅｒｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｄｅｗａｔｅ－ｒｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎＤａｈａｉｚｅＭｉｎｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｎｔｈｌｙｄｒｉｖｉｎｇｓｃｈｅｄｕｌｅｉｎｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｆｆｉｒｓｔｍｉｎｉｎｇａｒｅａａｓｔｈｅｕｎｉｔ，ｉｔａｄｏｐｔｓｔｗｏｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｏｆｗｅｔｓｅａｓｏｎａｎｄｍｅｄｉｕｍｓｅａｓｏｎ，ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｄｅｗａｔｅｒｅｄｔｏｔｈｅＮｏ．２ｃｏａｌｓｅａｍｆｌｏｏｒｉｎｔｕｒｎ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｏｄｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｅｘａｃｔｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｄｅｗａｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｉｔｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｇｕａｒａｎｔｅｅｏｆｓａｆｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｌｍｉｎｅ，ｂｕｔａｌｓｏａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｒｅ－ｓｏｕｒｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｄａｈａｉｚｅｃｏａｌｍｉｎｅ，ｐｒｅ－ｄｉｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗ我国是世界上矿井水害事故频发的国家之一，突水事故严重威胁到矿山的安全生产和可持续发展。矿井涌水量不但确定矿井充水程度，而且是设计矿井排水能力和矿井防治水工作的重要依据。矿井涌水量预测不但要考虑到水文地质问题，而且必须与实际矿井生产过程结合起来。这样一方面可以减少对矿区地下水资源的破坏和浪费，有效保证矿山的社会效益和经济效益，另一方面又可以有效保证矿井安全生产。５４基于矿井生产进度疏干条件下三维地下水数值模拟＊目前矿井涌水量预测常用方法有大井法、数值法、水文地质比