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煤矿开采的水文效应及矿井水合理利用研究

作　者: 张博炜
导　师: 刘俊民
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 榆林煤矿开采矿井水涌水量合理利用
分类号: P641.461
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，随着我国煤炭工业战略西移的实施，煤炭行业已成为陕北能源基地榆林市的产业支柱。但是，该地区水资源严重不足，这在一定程度上制约了煤炭业的快速发展。随着煤矿的数量和开采规模不断增加，一些以前没有重视的问题和矛盾日益显现出来，其中最为严重的就是榆林地区的环境问题以及由于环境恶化而带来的社会问题。矿井水作为煤炭资源开采时一种伴生资源，由于利用与排放缺乏统一管理，大量的矿井余水被白白地排放掉，不仅浪费了宝贵的水资源，而且也污染了环境。因此实现对矿井水资源的合理开发与有效利用，对缓解榆林市水资源供求矛盾，保障经济社会和生态环境的可持续发展具有重要的战略意义。本研究在全面总结国内外煤矿开采对地下水资源的影响及矿井水利用现状的基础上，对榆林矿区煤矿开采所引发的水环境和水循环的影响进行了深入而系统的研究。同时根据榆林市煤炭矿井疏干水排放利用野外调查数据，利用水文地质比拟法，得出矿区2011年的矿井水排放现状，并对榆林地区矿井涌水量进行了模拟预测研究。最后详细研究了矿井水的利用现状及开发潜力，并针对矿井水排放利用中存在的问题及原因，提出了矿井水合理开发与有效利用的对策。主要结论有：（1）煤炭资源大规模开采破坏了煤层的上覆含水层，引发了地下水水位的持续下降，地下水流场发生改变，泉流量减少、河川基流量减少、地下水水质变化，加剧了地下水含水层间的水力联系，改变了降水与地下水的转化关系及地下水径流特征。（2）2011年榆林市209家煤矿总生产能力为28320万t，矿井疏干水排放总量约1.4亿m~3，吨煤排水量为0.49m~3/t。预测结果表明，整个榆林地区的年矿井排放量及年平均单位吨煤排水量均低于陕西省及我国其它地区，较低的吨煤排水量至少又反映出榆林市煤炭开采条件的优越性。随着煤炭资源的不断开采，矿井水排放量会逐渐增加，预测2016年矿井排水量为3.11亿m~3，相比2011年矿井排水量增加了一倍多。（3）据榆林市煤炭矿井疏干水利用抽样调查的情况来看，矿井水利用方式主要有矿井生产用水、工业用水、生活用水、消防绿化与生态保育用水、农田灌溉用水及排放。处理方式一般为沉淀、过滤、消毒。目前许多煤矿矿井水综合利用都取得了不错的效果，也积累了许多矿井水综合利用的经验，但是还有39.20%的矿井疏干水无法被利用，这对于区域水资源严重不足的榆林市而言无疑是偏低的。（4）据榆林市煤炭矿井疏干水排放利用抽样调查数据及各矿区水文地质条件，府谷和神府矿区煤矿排水利用的前景不大，榆神和榆横矿区，地下水富水性好，单位吨煤的地下水开采量大，矿井水合理开发利用前景广阔。（5）针对榆林煤矿矿井水利用中存在的问题及产生的原因，本文提出了矿井水合理开发与有效利用的措施：建立和完善煤矿矿井水利用的政策保障体系；加大宣传力度、转变观念；提高矿井水处理技术。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-20
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 研究的目的、意义  13
  1.3 国内外煤矿开采区地下水资源研究现状  13-15
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14-15
  1.4 矿井水的来源和分类  15-16
  1.5 国内外矿井水处理与利用现状  16-18
    1.5.1 国外现状  16-17
    1.5.2 国内现状  17-18
  1.6 矿井内容和技术路线  18-20
    1.6.1 研究内容  18
    1.6.2 技术路线  18-20
第二章研究区概况  20-31
  2.1 自然地理概况  20-23
    2.1.1 地理位置  20
    2.1.2 地形地貌  20-21
    2.1.3 水文  21-22
    2.1.4 气象  22-23
  2.2 研究区水文地质  23-25
    2.2.1 水文地质特征  23-25
    2.2.2 地下水资源补径排条件  25
  2.3 水资源概况  25-28
    2.3.1 水资源基本特征  25-26
    2.3.2 水源工程设施现状  26-27
    2.3.3 供水现状  27
    2.3.4 用水现状  27-28
    2.3.5 开发利用程度  28
  2.4 环境问题  28
  2.5 煤炭资源概况  28-30
    2.5.1 煤炭资源分布及特征  28-29
    2.5.2 煤炭生产概况  29-30
  2.6 社会经济概况  30-31
第三章煤矿开采对水循环和水环境的影响  31-40
  3.1 煤炭资源开发和地下水的关系  31-35
    3.1.1 地下水在煤炭分布区的作用  31-33
    3.1.2 煤田地下水系统及水动力特征  33
    3.1.3 煤层与含水层赋存特征  33-34
    3.1.4 采煤对地下水的影响范围  34-35
  3.2 煤矿开采引发的水文效应  35-40
    3.2.1 地下水水位变化  35-36
    3.2.2 地下水流场变化  36-37
    3.2.3 泉流量变化  37-38
    3.2.4 河流基流量变化  38
    3.2.5 地下水水质变化  38-40
第四章研究区煤矿矿井水排水现状及预测研究  40-59
  4.1 榆林市煤矿矿井疏干水的排放现状  40-52
    4.1.1 矿区煤矿分布概况  40
    4.1.2 矿井水排放调查原则及方法  40-41
    4.1.3 分区命名及计算方法  41-42
    4.1.4 矿井疏干水排放量计算  42-52
    4.1.5 煤矿矿井疏干水调查结果分析  52
  4.2 变权组合模型预测研究区煤矿排水量  52-59
    4.2.1 预测方法的选择  52-53
    4.2.2 变权组合预测模型简介  53-54
    4.2.3 研究区煤矿排水量预测  54-58
    4.2.4 结果分析  58-59
第五章研究区煤矿矿井水综合利用现状研究  59-71
  5.1 煤矿矿井水的基本特征  59-61
    5.1.1 煤矿矿井水的形成及其分布特征  59
    5.1.2 煤矿矿井水资源状况  59-61
  5.2 煤矿矿井水综合利用方式及水质要求  61-64
  5.3 矿井水资源化程度  64-66
  5.4 矿井疏干水综合利用的经验  66-67
  5.5 矿井水利用现状分析  67-71
    5.5.1 矿井水综合利用中存在的问题  67-69
    5.5.2 矿井水利用率低的原因  69-71
第六章研究区煤矿矿井水资源合理利用研究  71-81
  6.1 矿井水合理开发利用的必要性  71
  6.2 矿井水合理开发利用的效益与环境管理  71-72
    6.2.1 矿井水合理开发与综合利用的效益  71-72
    6.2.2 矿井水合理开发与综合利用的环境管理  72
    6.2.3 环境保育用水的重要性  72
  6.3 矿井水合理开发利用的基本要求  72-73
  6.4 合理开发利用矿井水的潜力  73
  6.5 矿井水资源合理开发与有效利用对策  73-81
    6.5.1 建立和完善矿井水利用的保障体系  74
    6.5.2 加大宣传力度，转变观念  74-75
    6.5.3 提高矿井水处理技术  75-81
第七章结论与建议  81-83
  7.1 主要研究结论  81-82
  7.2 存在问题与建议  82-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
作者简介  89

煤矿开采的水文效应及矿井水合理利用研究

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