大型煤電基地水資源保護關(guān)鍵技術(shù)

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(nèi)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(shù)思路 25
1.3.2 主要研究內(nèi)容與方法 27
第2章 大型煤電基地地下水資源地質(zhì)保護評價方法 29
2.1 地下水資源地質(zhì)保護的基本問題 29
2.1.1 地下水地質(zhì)保護與機制 29
2.1.2 地下水資源地質(zhì)保護區(qū)劃 32
2.2 地下水地質(zhì)保護基本條件 34
2.2.1 地下水地質(zhì)保護自然地質(zhì)條件 35
2.2.2 地下水地質(zhì)保護工程地質(zhì)條件 41
2.3 地下水保護地質(zhì)模型與適宜性評價 48
2.3.1 地下水保護地質(zhì)模型 48
2.3.2 地質(zhì)保護適宜性評價數(shù)學(xué)模型 51
2.3.3 地質(zhì)保護適宜性分類評價 55
2.4 地下水地質(zhì)保護分析 58
2.4.1 擾動區(qū)地下水地質(zhì)保護適宜性分析 58
2.4.2 采損區(qū)地下水地質(zhì)保護適宜性綜合分析 60
2.4.3 典型礦區(qū)地下水地質(zhì)保護適宜性分析 61
第3章 大型露天煤礦地下水庫及建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 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(shè)計 90
3.2.1 設(shè)計原則和主要指標(biāo) 90
3.2.2 地下水庫主要功能設(shè)計 95
3.2.3 地下水庫分項設(shè)計 96
3.3 露天煤礦地下水庫建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 104
3.3.1 地下水庫選址技術(shù) 104
3.3.2 儲水體重構(gòu)技術(shù) 107
3.3.3 壩體構(gòu)筑技術(shù) 116
3.3.4 采-排-筑-復(fù)一體化技術(shù) 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(dǎo)水裂隙帶演化規(guī)律 125
4.1.1 超大工作面開采導(dǎo)水裂隙帶結(jié)構(gòu)及變化基本規(guī)律 125
4.1.2 中硬覆巖導(dǎo)水裂隙帶演化規(guī)律分析 128
4.1.3 軟弱覆巖導(dǎo)水裂隙帶演化規(guī)律分析 134
4.1.4 巖性軟硬對覆巖導(dǎo)水裂隙帶演化的影響 141
4.2 覆巖導(dǎo)水裂隙帶滲流特性研究 142
4.2.1 覆巖導(dǎo)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(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)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(zhì)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(dǎo)水裂隙帶自修復(fù)機制與促進方法 164
5.1 采動覆巖導(dǎo)水裂隙帶自修復(fù)機制 164
5.1.1 自修復(fù)的定義及特征 164
5.1.2 自修復(fù)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(zhì)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(dǎo)自修復(fù)促進方法 193
5.3.1 人工引導(dǎo)裂隙自修復(fù)的促進機制 194
5.3.2 基于鐵/鈣質(zhì)化學(xué)沉淀封堵的自修復(fù)促進方法 195
5.3.3 基于水平定向鉆孔注漿封堵的修復(fù)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(fù)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(shù)途徑 214
6.1.1 軟巖區(qū)水文地質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu)與效應(yīng)模型 226
6.3 采動滲流場特征分析 231
6.3.1 “采-滲耦合”效應(yīng)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(guān)系 244
6.4 采動滲流理論應(yīng)用 244
6.4.1 導(dǎo)通區(qū)辨識應(yīng)用 244
6.4.2 保水安全開采應(yīng)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(shù) 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(xué)特征 264
7.1.3 地下儲水的水質(zhì)安全特征 266
7.2 寶日希勒露天礦礦坑水儲存與利用風(fēng)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(fēng)險評價 270
7.2.3 地下水庫潔凈調(diào)控功能設(shè)計 273
7.3 敏東一礦礦井水儲存與利用過程風(fēng)險識別 281
7.3.1 礦井水污染組分特征與風(fēng)險因子識別 281
7.3.2 礦井水儲存凈化過程水質(zhì)演化規(guī)律 282
7.3.3 典型污染物遷移轉(zhuǎn)化過程風(fēng)險分析 283
7.4 礦坑/井水潔凈儲存風(fēng)險控制方法 287
7.4.1 礦區(qū)水質(zhì)分析及風(fēng)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(biāo)優(yōu)化配置與調(diào)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(yù)測及平衡分析 300
8.2.2 煤電基地水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置方法與分析 306
8.3 煤電基地水資源調(diào)控機制與方法 315
8.3.1 煤電基地水資源動態(tài)調(diào)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(diào)控方法 318
8.3.4 基于多類型水質(zhì)的調(diào)控方法 320
第9章 示范區(qū)地下水資源保護工程應(yīng)用實例 323
9.1 勝利礦區(qū)地表儲存與轉(zhuǎn)移利用工程應(yīng)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(zhuǎn)移利用模式與設(shè)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(shè)與工程應(yīng)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(gòu)建及效果分析 333
9.2.3 地下水庫系統(tǒng)構(gòu)建及效果分析 338
9.3 敏東一礦地下水資源保護方法應(yīng)用研究 347
9.3.1 軟巖條件構(gòu)建地下水庫工程試驗 347
9.3.2 第四系含水層轉(zhuǎn)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(jié)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