[發(fā)明專利]一種開采擾動(dòng)條件下煤礦地下水流-水質(zhì)耦合模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110704936.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113255164B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施小清;張小茅;徐紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈丹

1.一種開采擾動(dòng)條件下煤礦地下水流-水質(zhì)耦合模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）建立礦區(qū)地下水流數(shù)值模型，利用煤礦開采前的地下水位觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校正；

（2）分析礦區(qū)地下水污染現(xiàn)狀，建立礦區(qū)地下水污染物運(yùn)移數(shù)值模型；

（3）整理煤礦開采方案資料，將整個(gè)模擬期劃分為若干計(jì)算應(yīng)力期，對(duì)應(yīng)煤礦的不同開采階段；

（4）在單個(gè)應(yīng)力期內(nèi)，首先更新當(dāng)前應(yīng)力期地下水流模型的初始條件，其次根據(jù)當(dāng)期煤礦開采范圍，同時(shí)更新地下水流模型中的工作面排水邊界條件和含水層參數(shù)設(shè)置，然后計(jì)算當(dāng)期地下水流場和礦井涌水量；

（5）更新污染物運(yùn)移模型中污染物空間分布初始條件、污染源設(shè)置，根據(jù)當(dāng)期地下水流場計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算污染物運(yùn)移；

（6）重復(fù)步驟（4）和（5）直到步驟（3）中劃分的應(yīng)力期計(jì)算完成；

所述步驟（4）中，在單個(gè)應(yīng)力期內(nèi)，首先更新當(dāng)前應(yīng)力期地下水流模型的初始條件，其次根據(jù)當(dāng)期煤礦開采范圍，同時(shí)更新地下水流模型中的工作面排水邊界條件和含水層參數(shù)設(shè)置，然后計(jì)算當(dāng)期地下水流場和礦井涌水量，具體包括以下步驟：

（4.1）在單個(gè)應(yīng)力期內(nèi)，首先讀取上一應(yīng)力期地下水流場計(jì)算結(jié)果，作為當(dāng)前應(yīng)力期地下水流數(shù)值模型的初始流場；

（4.2）根據(jù)當(dāng)期煤礦開采范圍、工作面展布情況，調(diào)整模型中工作面排水邊界點(diǎn)的分布范圍和各節(jié)點(diǎn)疏排地下水的目標(biāo)高度；

（4.3）根據(jù)采煤擾動(dòng)誘發(fā)的導(dǎo)水裂隙的分布范圍和裂隙帶內(nèi)巖層導(dǎo)水性能的變化情況，在模型中調(diào)整含水層參數(shù)設(shè)置；

（4.4）調(diào)用求解程序計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力期地下水流場和礦井涌水量，保存計(jì)算結(jié)果；

步驟（5）中，所述更新污染物運(yùn)移模型中污染物空間分布初始條件、污染源設(shè)置，根據(jù)當(dāng)期地下水流場計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算污染物運(yùn)移，具體包括以下步驟：

（5.1）在單個(gè)應(yīng)力期內(nèi)，首先讀取上一應(yīng)力期污染物運(yùn)移計(jì)算結(jié)果，作為當(dāng)前應(yīng)力期污染物運(yùn)移數(shù)值模型的初始濃度場；

（5.2）根據(jù)當(dāng)前應(yīng)力期污染源變化特征，更新污染物運(yùn)移模型中污染源設(shè)置，包括污染源位置、污染源釋放強(qiáng)度；

（5.3）讀取步驟（4）中當(dāng)前應(yīng)力期的地下水流場計(jì)算結(jié)果；

（5.4）調(diào)用求解程序計(jì)算當(dāng)前應(yīng)力期的污染物運(yùn)移，保存計(jì)算結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述開采擾動(dòng)條件下煤礦地下水流-水質(zhì)耦合模擬方法，其特征在于，步驟（1）中，所述建立礦區(qū)地下水流數(shù)值模型，利用煤礦開采前的地下水位觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校正，包括以下步驟：

（1.1）分析礦區(qū)水文地質(zhì)、地理、氣象資料，確定模型范圍、邊界條件；

（1.2）基于鉆孔資料建立研究區(qū)三維地層模型，并根據(jù)地層巖性和厚度對(duì)煤層頂板的含隔水層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)刻畫；

（1.3）以水文地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，結(jié)合抽水試驗(yàn)同時(shí)參考特征巖性的水力參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)含水層參數(shù)進(jìn)行分區(qū)設(shè)置；

（1.4）在不設(shè)置礦井排水邊界條件的基礎(chǔ)上，計(jì)算研究區(qū)地下水滲流場；

（1.5）利用煤礦開采前的地下水位觀測資料對(duì)模型的結(jié)構(gòu)、邊界條件和含水層參數(shù)進(jìn)行校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述開采擾動(dòng)條件下煤礦地下水流-水質(zhì)耦合模擬方法，其特征在于，步驟（2）中，所述分析礦區(qū)地下水污染現(xiàn)狀，建立礦區(qū)地下水污染物運(yùn)移數(shù)值模型，包括以下步驟：

（2.1）調(diào)查礦區(qū)地下水污染現(xiàn)狀，確定污染源和特征污染物；

（2.2）根據(jù)污染源分布位置、污染物泄露強(qiáng)度、地下水中污染物濃度分布、污染物遷移轉(zhuǎn)化特征，建立礦區(qū)地下水污染物運(yùn)移數(shù)值模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述開采擾動(dòng)條件下煤礦地下水流-水質(zhì)耦合模擬方法，其特征在于，步驟（3）中，所述煤礦開采方案資料包括開采范圍、開采時(shí)長、工作面數(shù)量、單個(gè)工作面開采進(jìn)度。