群矿开采条件下山西潞安矿区的地下水流场变化
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引用本文:代锋刚,张发旺,王滨,韩占涛,么红超,胡博文.2018.群矿开采条件下山西潞安矿区的地下水流场变化[J].地球学报,39(1):94-102.
DOI:10.3975/cagsb.2017.122002
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作者单位E-mail
代锋刚 河北地质大学, 河北省水资源可持续利用与开发重点实验室
中国地质科学院岩溶地质研究所 
daifenggang@126.com 
张发旺 中国地质科学院岩溶地质研究所 zhangfawang@karst.ac.cn 
王滨 河北地质大学, 河北省水资源可持续利用与开发重点实验室  
韩占涛 中国地质科学院水文地质环境地质研究所  
么红超 中国地质科学院水文地质环境地质研究所  
胡博文 河北地质大学, 河北省水资源可持续利用与开发重点实验室  
基金项目:国家自然科学基金重点项目(编号: 41130637);河北省高等学校科学技术研究项目(编号: ZD2014023; QN2015061);河北省科技计划项目(编号: 15273630);中国地质科学院水文地质环境地质研究所重点实验室开放基金(编号: KF201605)
中文摘要:煤炭开采导致区域含水层结构破坏, 已经严重影响了区域地下水循环演化态势, 是煤矿区地下水资源短缺的根本原因。本文以山西长治盆地潞安矿区为例, 通过野外调查、相似材料模拟实验和数值模拟手段, 分析了群矿开采驱动下含水层结构破坏对地下水流场的影响。通过砂槽模拟试验结果和数值模拟结果进行对比验证, 结果表明: 1)煤层开采形成采动裂隙发育基本限制在完整基岩内, 使得隔水底板黏土岩发生弯曲变形, 承压含水层水位下降形成层间疏干区, 对第四系潜水含水层流场影响甚微, 潜水水位没有明显下降; 2)隔水层有效厚度变薄的局部地区, 由于采动裂隙切穿隔水层, 导致该区潜水含水层消失; 3)采煤造成的类似“溯源侵蚀”, 引发原本隔离的地下水系统间的地下水袭夺现象, 矿井水补给量有所增加。
中文关键词:计算机模拟  物理模拟  相似材料模型  群矿开采  含水层结构
 
Changes of the Groundwater Flow Field of Lu’an Mining Area, Shanxi Province, under the Condition of Group Mining
Abstract:Multiple coal mining leads to regional aquifer structure damage, which has seriously affected the regional groundwater circulation and evolution trend and seems to be the root cause of groundwater resource shortage in the coal mining area. With the Lu’an mining area in Changzhi basin as an example and through field investigation, similar material simulation and numerical simulation method, the authors analyzed the damage of aquifer structure and its influence on groundwater circulation. Sand tank simulation test results were compared with the results of numerical simulation, and the results show that the fissure development formed by coal mining is basically restricted to complete bedrock, which causes bending deformation of the water bottom clay rock and forms interlayer drainage area, but this has little damage to Quaternary unconfined aquifer structure; Effective thickness of thinner parts of water-resisting layer leads to the disappearance of unconfined aquifer due to mining fissures cutting waterproof layers; Artificial “headward erosion” caused by coal mining causes the abstraction phenomenon of groundwater between the original isolation groundwater systems, and mine water recharge appropriately increases.
keywords:computer simulation  physical simulation  similar material model  multiple coal mining  aquifer structure damage
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