大型煤電基地水資源保護關鍵技術

目錄
序
前言
第1章 概述 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 東部草原區(qū)大型煤電基地及煤礦分布特征 1
1.1.2 東部草原區(qū)煤炭資源開發(fā)特征 9
1.1.3 大型煤電基地水資源保護利用挑戰(zhàn) 14
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及存在問題 16
1.2.1 大型煤礦區(qū)煤炭開采水資源影響研究 17
1.2.2 開采擾動下地下水保護方法研究 19
1.2.3 地下水資源保護與利用方法研究 22
1.3 東部草原區(qū)大型煤電基地地下水資源保護研究 25
1.3.1 面臨的主要問題和解決技術思路 25
1.3.2 主要研究內容與方法 27
第2章 大型煤電基地地下水資源地質保護評價方法 29
2.1 地下水資源地質保護的基本問題 29
2.1.1 地下水地質保護與機制 29
2.1.2 地下水資源地質保護區(qū)劃 32
2.2 地下水地質保護基本條件 34
2.2.1 地下水地質保護自然地質條件 35
2.2.2 地下水地質保護工程地質條件 41
2.3 地下水保護地質模型與適宜性評價 48
2.3.1 地下水保護地質模型 48
2.3.2 地質保護適宜性評價數(shù)學模型 51
2.3.3 地質保護適宜性分類評價 55
2.4 地下水地質保護分析 58
2.4.1 擾動區(qū)地下水地質保護適宜性分析 58
2.4.2 采損區(qū)地下水地質保護適宜性綜合分析 60
2.4.3 典型礦區(qū)地下水地質保護適宜性分析 61
第3章 大型露天煤礦地下水庫及建設關鍵技術 75
3.1 露天煤礦地下水庫儲水能力 75
3.1.1 露天煤礦地下水庫基本概念 75
3.1.2 露天煤礦地下水庫儲水機制與模式 79
3.1.3 地下水庫庫容確定方法 83
3.2 露天煤礦地下水庫設計 90
3.2.1 設計原則和主要指標 90
3.2.2 地下水庫主要功能設計 95
3.2.3 地下水庫分項設計 96
3.3 露天煤礦地下水庫建設關鍵技術 104
3.3.1 地下水庫選址技術 104
3.3.2 儲水體重構技術 107
3.3.3 壩體構筑技術 116
3.3.4 采-排-筑-復一體化技術 121
第4章 大型井工礦地下水庫儲水空間研究 125
4.1 采動導水裂隙帶演化規(guī)律 125
4.1.1 超大工作面開采導水裂隙帶結構及變化基本規(guī)律 125
4.1.2 中硬覆巖導水裂隙帶演化規(guī)律分析 128
4.1.3 軟弱覆巖導水裂隙帶演化規(guī)律分析 134
4.1.4 巖性軟硬對覆巖導水裂隙帶演化的影響 141
4.2 覆巖導水裂隙帶滲流特性研究 142
4.2.1 覆巖導水裂隙類型劃分 143
4.2.2 不同類型覆巖裂隙的滲流特性分析 144
4.2.3 采動導水裂隙帶導水主通道分析 150
4.3 地下水庫儲水系數(shù)研究 154
4.3.1 地下水庫儲水空間物理模型 154
4.3.2 采動區(qū)儲水介質空隙量分析 155
4.3.3 地下水庫的儲水系數(shù)分析 161
第5章 采動覆巖導水裂隙帶自修復機制與促進方法 164
5.1 采動覆巖導水裂隙帶自修復機制 164
5.1.1 自修復的定義及特征 164
5.1.2 自修復作用過程 166
5.2 水-氣-巖耦合作用的裂隙滲流影響實驗研究 167
5.2.1 砂質泥巖壓剪裂隙巖樣實驗分析 167
5.2.2 典型巖性張拉裂隙巖樣實驗研究 176
5.2.3 酸性水對含鐵破碎巖樣降滲特性實驗分析 187
5.3 采動裂隙人工引導自修復促進方法 193
5.3.1 人工引導裂隙自修復的促進機制 194
5.3.2 基于鐵/鈣質化學沉淀封堵的自修復促進方法 195
5.3.3 基于水平定向鉆孔注漿封堵的修復促進方法 201
5.3.4 基于邊界煤柱/體松動爆破的裂隙促進閉合修復方法 211
第6章 軟巖區(qū)煤炭開采地下水保護與分析方法 214
6.1 地下水原位保護機制與技術途徑 214
6.1.1 軟巖區(qū)水文地質與礦井水特征 215
6.1.2 軟巖覆巖區(qū)地下水原位保護機制 218
6.1.3 地下水原位保護技術途徑與模式 220
6.2 采動滲流系統(tǒng)及滲流場模型 222
6.2.1 采動滲流系統(tǒng)及特征 222
6.2.2 采動滲流場結構與效應模型 226
6.3 采動滲流場特征分析 231
6.3.1 “采-滲耦合”效應分析 232
6.3.2 采動滲流擾動特征 234
6.3.3 采動滲流輻射特征 240
6.3.4 多源采動滲流耦合關系 244
6.4 采動滲流理論應用 244
6.4.1 導通區(qū)辨識應用 244
6.4.2 保水安全開采應用 254
第7章 東部草原區(qū)大型煤礦礦坑/井水的潔凈儲存與利用技術 261
7.1 東部草原區(qū)煤炭開采礦坑/井水來源及特征 261
7.1.1 礦坑/井水來源及主要特征 261
7.1.2 水文地球化學特征 264
7.1.3 地下儲水的水質安全特征 266
7.2 寶日希勒露天礦礦坑水儲存與利用風險識別 267
7.2.1 礦井水地下儲存污染組分特征 267
7.2.2 露天礦礦坑水地下儲存安全風險評價 270
7.2.3 地下水庫潔凈調控功能設計 273
7.3 敏東一礦礦井水儲存與利用過程風險識別 281
7.3.1 礦井水污染組分特征與風險因子識別 281
7.3.2 礦井水儲存凈化過程水質演化規(guī)律 282
7.3.3 典型污染物遷移轉化過程風險分析 283
7.4 礦坑/井水潔凈儲存風險控制方法 287
7.4.1 礦區(qū)水質分析及風險控制 287
7.4.2 礦坑水處理工藝組合優(yōu)化與效果評價 289
7.4.3 礦井水處理工藝組合優(yōu)化與效果評價 292
第8章 面向生態(tài)的水資源多目標優(yōu)化配置與調控方法 295
8.1 煤電基地水資源來源與利用途徑 295
8.1.1 煤電基地水資源主要來源及分布特點 295
8.1.2 煤電基地水資源主要利用途徑 299
8.2 典型煤電基地水資源優(yōu)化配置方法 300
8.2.1 典型煤電基地需水量預測及平衡分析 300
8.2.2 煤電基地水資源多目標優(yōu)化配置方法與分析 306
8.3 煤電基地水資源調控機制與方法 315
8.3.1 煤電基地水資源動態(tài)調控機制 315
8.3.2 基于煤電基地可持續(xù)開發(fā)的管控方法 316
8.3.3 基于有限水資源量的調控方法 318
8.3.4 基于多類型水質的調控方法 320
第9章 示范區(qū)地下水資源保護工程應用實例 323
9.1 勝利礦區(qū)地表儲存與轉移利用工程應用 323
9.1.1 礦區(qū)水資源分布及利用情況 323
9.1.2 基于地表“水湖”的儲存和轉移利用模式與設計 326
9.1.3 工程實施及效果 327
9.2 寶日希勒露天煤礦地下水庫建設與工程應用 329
9.2.1 寶日希勒礦區(qū)水資源分布及保護模式 329
9.2.2 近地表儲水層系統(tǒng)構建及效果分析 333
9.2.3 地下水庫系統(tǒng)構建及效果分析 338
9.3 敏東一礦地下水資源保護方法應用研究 347
9.3.1 軟巖條件構建地下水庫工程試驗 347
9.3.2 第四系含水層轉移存儲可行性試驗 352
9.3.3 礦井涌水生態(tài)利用試驗 358
9.3.4 地下水原位保護可行性研究與分析 363
結束語 375
主要參考文獻 377
Contents xi
Contents
Foreword
Preface
Chapter 1 Overview 1
1.1 General background 1
1.1.1 Distribution feature of mines in large-scale coal-power bases of the eastern prairie
area 1
1.1.2 Development feature of coal resource in the eastern prairie area 9
1.1.3 Challenge of protecting and using water resources in large-scale coal-power bases 14
1.2 Research status and existing problems at home and abroad 16
1.2.1 The mining impact on water resources in large coal mining areas 17
1.2.2 The protection methods of groundwater resources under mining disturbance 19
1.2.3 The method research for protecting and using groundwater resources 22
1.3 Study on protecting groundwater resource in large coal-power bases of eastern prairie area 25
1.3.1 Existing problems and technical thinking for solving them 25
1.3.2 Main content and methods of the research 27
Chapter 2 Evaluation method for geological protection of groundwater resources in large-scale coal-power bases 29
2.1 Basic issues in the geological protection of groundwater resources 29
2.1.1 Geological protection and mechanism of groundwater 29
2.1.2 Division for geological protection of groundwater resources 32
2.2 Basic conditions for geological protection of groundwater 34
2.2.1 Natural conditions for the protection 35
2.2.2 Geo-engineering conditions for the protection 41
2.3 Geological models and suitability evaluation for groundwater protection 48
2.3.1 Geological models for groundwater protection 48
2.3.2 Mathematical models of the s