地下水流场特征

如题所述

1.矿井水文地质边界

(1)南北边界

矿井西北部的煤层露头被砂砾层覆盖,走向与九里山断层近似平行。奥陶系灰岩与石炭系灰岩在这一带与冲积层直接接触,并相互发生水力联系,水位趋于一致。矿井排水后,水位保持直线状高水头补给,涌水量不断增加,L8灰岩水位降压漏斗逐渐扩展,形成东南部缓平,为疏干边界;西北陡,为直线强补给边界。北西部虽经20 多年的排水,仍保持高水头,说明平行九里山断层有一充足的稳定的补给水源,即O2灰岩水。此西北边界亦可视为二水平的上部边界,而下部边界即东南边界,南部为凤凰岭断层,东南部为马坊泉断层。

(2)东西边界

L8灰岩等水位线,南北不对称,东西亦不对称。西部与韩王矿虽有一定水力联系,但不是主要来水方向,这可从“西二进水口”的存在得以证实。1966年9月东大巷转入煤底时,水位降深36m,L8灰岩水仅1m3/min,而西部当水量1m3/min时,水位仅降低0.5m,说明主要水源在西部。1971年在韩王矿东端进行了水文地质勘探,施工水文地质孔并做了各种连通试验,查明从韩王矿方向来水仅13m3/min,这就是说,该矿井的水源,虽然在西部,但不在西部边界,而在矿井内部的“西二进水口”,因而可以认为西部为弱补给边界。

矿井内F102断层以东的一九采区,N131孔水位+60m,和九里山西部同属一个水文地质单元。从矿井开采现状看,东部的补给量较小,但1987年3月21日东四半底板岩巷突水,九里山井田L8灰岩观测孔水位下降1~13m,证明有水力联系,预测矿井深部开采排水时,将会相互干扰,因此东部亦是弱补给边界。

综上所述,结合矿井历次突水的资料,该矿井应属于半封闭式的水文地质模式。

2.流场特征

(1)各岩溶裂隙地下水的动态变化

在底板未大量突水和矿井排水前,各类岩溶裂隙地下水的水位标高相差无几。O2、L2、L8灰岩地下水位动态类型、升降时间、年变幅三者与降水量变化大体上一致。突水和矿井排水后,从L8灰岩水位反映出了明显的变化,情况有以下几种。

构成主要来水方向的特点 水位动态必须是高灵敏度,较高变幅、高水位,并具有一定的水力坡度。当底板突水和矿井排水后,此方向水位迅速下降,但很快又回升。如“三高”方向是一个水力坡度,则补给水源在北部“谷型”边界末端,就是补给水源边界;如“三高”方向不是一个水力坡度,但是连续的,则补给水源在水位等高线的变缓处。

构不成主要来水方向的特点 水位动态灵敏度小,水位高度大,水力坡度大,是岩石导水性差,同时又有些补给来源,但补给量不大。当井下底板突水和排水后,此方向水位下降缓慢,变幅减小。水位动态灵敏度高,水位低平,水力坡度小,此方向是岩石导水性强,而补给量小之表现。当井下底板突水和排水后,此方向水位迅速下降,并稍有回升。

地下水主要是直线补给边界 当L8灰岩水位降低幅度不大,净贮量开始消耗时,漏斗是不规则的多边形。当水位大幅降低,净贮量得到消耗时,漏斗不断向外扩展,并显示出直线补给轮廓,直线补给展现在时间上直线的终点,即地下水动水位的边界点,展现在空间中的直线,正是突水断裂破碎带的存在。

岩溶裂隙地下水呈带状分布 降压漏斗向外扩展的速度,反映出不同方向的岩石渗透性能与含水性大小,漏斗形状反映出地下水的产状。已揭示的情况说明,地下水主要呈带状分布,特别是沿断裂破碎带呈似带状富集。

(2)各类岩溶裂隙地下水的降幅、富水性和岩溶裂隙发育程度的变化规律

当底板大量突水和矿井排水后,形成了以各类突水点为中心的降压漏斗。随后,各岩溶地下水位之间的差异越来越大,目前L8灰岩水形成了东、西两个降压漏斗。西部漏斗中心标高-69m,东部-61m,局部已疏干。两个漏斗分水岭标高+11m。L2灰岩水在矿井西部显示降压漏斗。O2灰岩水贮量大,补给条件好,水位下降比较小。

反映出水位的下降幅度是:L8灰岩水>L2灰岩水>O2灰岩水。经过近30年的开采,截止目前L8灰岩水位下降不一,由+102 m降至+60m~-10m不等,L2灰岩水位下降30m左右,O2灰岩水下降20m左右。5-1-A孔等O2灰岩观测孔水位,经过1964年9月及1977年8月两次特大突水后,水位下降幅度并不大(表3-2)。

表3-2 突水后5-1-A孔O2灰岩水位观测资料表

各岩溶裂隙地下水资源的丰富程度、补给强度和岩溶裂隙的发育程度是:O2灰岩水>L2灰岩水>L8灰岩水,三者关系基本一致。

生产实践证明,该矿井内O2灰岩水资源大于220m3/min,L2灰岩水小于180m3/min,L8灰岩水小于100m3/min。

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