国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院)矿井水资源化利用安徽普通高校重点实验室山东科技大学地球科学与工程学院淮北矿业股份有限公司安徽恒源煤电股份有限公司
在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。本文以淮北煤田桃园煤矿为研究对象,利用Feflow软件,构建了区域注浆扰动下目标层渗流场与化学场演化模型,探讨了“双场”耦合机制,选择受环境影响较小的CI-为模拟因子,开展了“双场”耦合作用下溶质运移影响因素分析,在此基础上构建了区域注浆扰动下溶质扩散预测模型。结果表明:识别验证后渗流场模型中,模拟水位与实测水位误差小于3m的点占71.9%,模拟效果较好;识别验证后化学场模型中,Ⅱ4采区溶质运移模拟效果较好,Ⅱ1采区模拟值偏低约14.4mg/L,误差约为实际值的6.6%,低于10%,总体模拟效果较好。渗透系数相对较大的Ⅱ4采区和Ⅱ2采区Cl-较容易运移扩散,而渗透系数较小的Ⅱ1采区岩石致密,渗透性较差,模型运行50年期间,其基本以“滞水”状态存在。基于注浆扰动下Ⅱ4采区局部渗流场演化特征,认为溶质运移主要受渗透系数、弥散度、水力梯度、渗透流速、注浆时间、浆液比重等参数控制,并发现在注浆结束后18~22年内Cl-浓度达到峰值,随后Cl-浓度开始降低,约在40年后达到区域注浆之前的平衡状态。基于多次设参运行获得数据,建立了“双场”耦合作用下溶质扩散的预测模型,误差率小于10%的数据占比达81.4%,说明所建立的溶质扩散预测模型基本可靠。本研究可为区域注浆扰动下受注目标含水层水环境演化研究以及煤矿水害预测预警提供科学依据,具有重要的理论和实践意义。
0引 言
1研究区概况
2注浆扰动下“双场”演化分析
2.1地质模型概化
2.2渗流场演化模拟
2.3化学场演化模拟
3注浆扰动下“双场”耦合作用分析
3.1渗流路径上溶质演化
3.2溶质运移与水力参数的关系
3.3 “双场”耦合作用下溶质扩散预测模型
4结 论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会