[发明专利]一种地下水流数值模拟方法

说明书

本发明涉及地质勘探技术领域，具体公开了一种地下水流数值模拟方法。该方法包括：1、收集基础资料，建立水文地质、工程地质模型；2、开展地下水位监测，利用观测数据对水文地质模型进行识别验证；3、采集岩石力学分析样品，校正工程地质模型各项参数；4、开展煤层开采对上覆岩体稳定性影响模拟预测；5、利用工程地质模型，对含水层地下水位变化进行综合预测。该方法能够综合考虑了随着煤矿开采过程中，上覆含水层由于底板破坏而导致水文地质条件发生改变的情况；结合煤矿开采后的“三带”发育情况，对逐年开采后水文地质模型的参数变化进行调整，与煤矿开采对上覆含水层影响的实际情况更为相符，模拟分析更加准确。

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，具体涉及一种地下水流数值模拟方法。

背景技术

使用井工方法进行地下采掘的煤矿，由于井下疏干排水工程的影响，会直接导致上覆充水含水层地下水位下降；另一方面，巷道采空后的顶板垮落使上部岩体导水裂隙发育，沟通上覆含水层，进一步增加了上部充水含水层的排泄量。由于煤、油气及砂岩型铀矿成矿环境的相似性，多数盆地内煤矿与油气、铀矿赋存产出空间层位相互叠置，例如在鄂尔多斯盆地内，铀矿层直接上覆于主采煤层之上，形成了“上铀下煤”的空间格架。在煤矿开采过程中，疏干排水、顶板垮落均会导致上覆含水层地下水位下降，进而对区域水环境以及上覆油气或砂岩型铀矿开采产生极为不利的影响。

而以往仅考虑含水层水文地质参数、补径排条件，使用固定的水文地质模型开展地下水流数值模拟计算的方法，忽略了随着煤层开采上覆岩体稳定性破坏而导致的排泄量增大以及水文地质条件的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水流数值模拟方法，解决现有煤层埋深较大使用井开采，煤层上覆含水层为煤矿的主要充水水源，煤矿开采结束后利用垮落法管理采空区顶部情况下，煤矿开采对上覆含水层影响的模拟预测。

本发明的技术方案如下：一种地下水流数值模拟方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、收集基础资料，建立水文地质、工程地质模型；

步骤2、开展地下水位监测，利用观测数据对水文地质模型进行识别验证；

步骤3、采集岩石力学分析样品，校正工程地质模型各项参数；

步骤4、开展煤层开采对上覆岩体稳定性影响模拟预测；

步骤5、利用工程地质模型，对含水层地下水位变化进行综合预测。

所述的步骤1具体包括：

步骤1.1、收集待研究区域地质、水文地质以及工程地质资料；

步骤1.2、确定水文地质、工程地质条件；

步骤1.3、构建水文地质及工程地质模型；

步骤1.3.1、利用GMS构建水文地质模型；

步骤1.3.2、利用Midas精准描述待研究区并建立工程地质模型，利用Flac3D进行模拟计算。

所述的步骤2具体包括：

步骤2.1、利用已有的含水层观测孔，开展地下水位动态监测，利用取得的地下水位观测资料；

步骤2.2、利用煤矿试验开采工作阶段的疏干排水量、含水层观测孔监测数据进行水文地质模型的识别；

步骤2.3、利用后期煤矿停止生产后的排水量、含水层地下水位监测数据进行水文地质模型验证。

所述的步骤3具体包括：采集待研究区煤层顶板、含水层等岩心样品，分析岩心样品的密度、抗压强度、弹性模量、泊松比等工程力学参数，利用测定的参数对工程地质模型进行校正。