水动压水文地质论文

摘要：首先研究煤矿开采沉陷技术现状，针对煤矿开采对矿区环境、地表破坏的影响，以减轻危害程度为目标，分析影响矿山开采沉陷技术的因素，最后提出防治和控制开采沉陷的技术措施。下面小编整理了一些《水动压水文地质论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

水动压水文地质论文 篇1：

基于水文地质条件在地质灾害危险性评估中的重要性研究

摘 要：地址灾害是产生环境问题的主要因素，地质灾害的发生经常会对环境造成严重的破坏，对人们的生活造成了非常严重的影响，水资源的不合理开发是导致地质灾害的主要原因，水资源利用的不合理不仅会导致环境的严重破坏同时也会使地下水位降低等自然灾害。所以，本文基于水文地质条件在地质灾害危险性评估中的重要性做了以下几点研究。

关键词：水文地质；地质灾害；危险性

勘查有关的重要工作就是水文地质，勘查的数据可以使工作人员通过对数据进行分析和计算用来勘查水文地质条件对地质危害的影响，从而实现对地质事故的控制。同时在应用过程当中，由于地质环境在不同的地区差别较大，因此所产生的危害性也会有所不同，同时在实际评估中通常也出现许许多多的问题。所以只有掌握了评估的原则，才可以确保评估的有效性。

1 地下水变化所产生的地质灾害

水下地质的环境发生变化会引起多种多样类型的地质灾害。根据相关调查显示，由于地下水变化所引起的地质灾害主要有以下几个方面。

1.1 崩塌

矿山项目是导致崩塌这种地质灾害出现的原因之一。在最近几年，我国在矿山项目上发生了多起崩塌事件。在某市发生的崩塌事件，其破坏型极大，并且造成大量的人员伤亡。如果岩体中存有缝隙或者地下水位上升，就会导致裂隙空隙中的水压力大幅度提升。在对于出现崩塌的事件所进行的分析时，可以看出因为裂隙长期处于倾斜状态，空隙间的水压力将会增大，同时效应力也会降低，也可以大大的减少摩擦力，由于裂隙间的直接按摩擦力降低，所以导致裂隙的裂缝进一步扩大。此时，岩体中存在的裂隙无论是直立、倾斜还是水平，都会导致空隙压力的上升，从而岩石的崩塌速度就会加快。通过崩塌事件的合理分析，就会发现我们要对地址灾害进行评估，就需要对地下水变化着重查看。

1.2 滑坡

经过调查显示，80%～90%的滑坡的原因大多都是由于地下水的影响。所以可以看出引发滑坡的一个重要的外部原因就是地下水，地下水会导致岩体力学的特性发生改变。岩石长期遭受地下水的作用，它结构表面中填充的物质大部分将会发生软化，甚至于在一段时间内会导致岩体的自重不断上升。相关研究表明，引起滑坡最重要的因素就是地下水，并且地下水在其中的危害最大。当地下水的径流条件比较好时，流通相对畅通，但是如果地下水的水流流速加快，那么土体就会遭受潜蚀，并且因为水的流动将会带中岩石中细小的颗粒。这样会大大加大了塌陷等自然灾害发生的概率，所以在灾害发生时，破坏性会不断加大。同时水流的频繁流动也将会导致岩体的结构被软化，从而导致滑坡等自然灾害，对环境具有较大的破坏性。

1.3 水质恶化

当地下水位下降后，粘性土的压密会导致水被释放，所以地下水的水质将会不断发生恶化。这主要的原因是，存在于粘性土中的水份会很难同外部的水进行有效的交换，但是如果因为一些其他因素，就像外力的作用，所导致粘性土被密压，当粘性土释放出水时，此刻粘性土中一些有利的组分也将会流入到含水层中。一到进入到含水层中就会使水分中存在大量的污染物，导致含水层受到强烈的污染，使水质发生恶化。但是因为地下水的循环交替十分缓慢，所以污染排除将会是一个非常漫长的过程，在粘性土中的污染物质进入到地下水，会在很长一段时间内会留在水层中，这将会导致非常严重的地址灾害。

1.4 地面沉降

在最近几年中，我国许多城市都发生了地面沉降的问题，这是我国地址环境的严重危机。会有大量的地下水存在于岩体中，这些水与岩体共同形成立了一个力学平衡系统。例如，某地区在对地下水进行开采后，会导致了该地区地下水位的降低，此时因为空隙水压力的极具下降，但是总压力并没有发生变化，此时有效压力力会有所增加，该地区的岩土骨架也产生了释水压力，此时弹性形变为砂砾主要发生的形变，此时地下水发生恢复，底层发生了回弹。此处需要注意，如果该地区的土层为粘性，那么发生的则为塑性形变，在地下水位恢复的过程中，压力不会再发声回弹。由此可见，在开采空隙承压含水系统中，将会引起土层的压力，此时地区的地表面也会发生一定程度的沉降。

2 水文地址重要性的主要体现

2.1 水动压的巨大破坏力

水动压大力影响着地下勘察，这种影响在自然环境下很少发生，一般都发生在有人为因素参与的情况下，从而破坏地下水的平衡，打破地下水的平衡后，地下水的流動将会变得不正常，从而形成的水动压将会比一般情况下的偏大，阻碍了勘察工作的开展，情况严重时甚至导致“大自然的愤怒”，威胁工作人员的生命安全。

2.2 水位影响工作

2.2.1 水位下降

水位下降不仅会威胁地表面的安全性和平整性，情况严重的时候，还会导致地下水的枯竭，甚至造成水质恶化等问题。此时水位下降不仅会影响勘查工作，同时还会威胁人类的生命。近几年来，我国城市规模不断扩大，人类采取掠夺式对地下水进行开发，地下水位下降是不可避免的，在这一背景下，许多城市的地下岩土层结构都受到了可不估计的破坏，岩土颗粒的黏性下降，近地面在承受较大重力时将会发生坍塌，地表面的建筑物随之将会遭受不同程度的破坏，此时将会威胁城市中居民的安全。除此之外，地下水位的下降，还会导致部分矿床的干枯，使地下水位的自行恢复能力降低，地下水被大量的进行抽取，因此会导致水质周围受到有害物质的侵蚀。

2.2.2 水位上升

影响水位上升的因素较多，其中主要包含以下几个方面：（1）地质因素，其中包括地下含水层的结构、岩体性质等。（2）人为因素包括开垦、灌溉等。（3）水文气象包括降水量、温度等因素。以上提到的几种因素对水位的影响往往都是叠加的，在水位上升的过程中，岩土层会因为流动的地下水造成一定程度的侵蚀，从而导致结构松散，同时岩体层结构也会受到不同程度的破坏，其稳定性和强度自然会随之下降，导致滑坡情况变得更加普遍，对勘查作业会造成一定程度的影响。此外，当地下水恢复到原水位时，虽然被水流数侵蚀的岩体再一次的暴漏出来，但其机构的强度和承载力所遭受到的破坏是无法恢复的，这一情况在我国的许多地区都进行了验证。

2.3 水位多变造成的不良影响

岩土层在多次作用于地下水位的下降和上涨后，胀缩性会受到较大的影响，从而将会导致出现不规则的岩层胀缩性变化，如果这些变化的幅度较大，可能会影响地表的完整性，情况严重时可能会出现裂缝等严重问题。此外，地下水的频繁上升，同样会引起不正常的水动压变化，最直接的表现就是水流速度加快，地下水丧失平衡，此时会影响岩土层结构和稳定性。

3 结束语

无论是人类活动还是大自然所诱发的地质灾害都同地下水活动有着密不可分的关系。由此可见，只有对水文地质条件的评估加以加强，才能准确的对地址灾害进行预估和判断，从而减轻地址灾害带来的经济损失和人员伤亡。

参考文献

[1]程文月，李宁.水文地质工作在岩土工程勘察中的作用[J].工程技术：引文版，2015，（1）：70.

[2]谭丽昆，谭晓伟.水文地质在工程勘察中的重要性浅析[J].科技致富向导，2013，（5）：305.

（作者单位：河海大学）

作者：李家想 吴中正

水动压水文地质论文 篇2：

煤旷开采沉陷控制技术现状与发展趋势

摘要： 首先研究煤矿开采沉陷技术现状，针对煤矿开采对矿区环境、地表破坏的影响，以减轻危害程度为目标，分析影响矿山开采沉陷技术的因素，最后提出防治和控制开采沉陷的技术措施。

煤矿的开发为经济快速持续发展打下了坚实的基础，然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出，开采沉陷造成的煤矿环境灾害主要有土地塌陷或积水，农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等，这都是开采引起的岩层移动，是造成煤矿塌陷灾害和区域变形的根源，有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路。进入21世纪以来，由于我国经济的快速发展，政府部门加大了环境的防治和治理，这很大程度上促进我国煤炭经济的发展。

1 煤矿开采沉陷控制技术现状

煤矿开采在金属矿应用广泛，技术相对先进，可以为煤矿的煤矿开采提供参考。然而煤炭地层属于层状岩层，与一般金属矿岩层产状根本不相同，采后岩层移动与破坏规律也不尽一致，煤矿的目的也不完全一样。所以，煤矿开采技术的研究与发展必须适应煤系岩层活动规律与控制要求，形成符合开采特点的煤矿开采沉陷控制理论与技术。

煤矿开采沉陷控制技术广泛应用于膏体煤矿采煤，固体废物膏体煤矿是煤矿绿色开采技术的重要组成部分，它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，通过泵压或重力作用，经过管道输送到回采工作面，适时煤矿采空区的开采沉陷技术。膏体煤矿分胶结膏体煤矿、非胶结膏体煤矿。这种煤矿开采沉陷技术具有高采出率、环保、高安全性等优点，管道运输，材料选择广泛，目前已在多个矿井应用，在炮采工作面应用较多，综采膏体煤矿技术正在研究；煤矿材料是由煤矸石、水泥、粉煤灰、减水剂组成。煤矿骨料为破碎后的煤矸石，胶凝材料为普通硅酸盐水泥，管道输送性能改良剂为粉煤灰和减水剂。这样形成的煤矿岩层浓度高，流动性能好，呈膏体状态；各料在搅拌桶中加水进行高速搅拌，形成高浓度的浆体沿煤矿钻孔和管道自流输送至待煤矿采空区进行煤矿。进入21世纪以来，美国存在15座矿山采用煤矿开采沉陷控制技术，其他几座矿山也正在考虑采用煤矿开采沉陷控制技术。

2 煤旷开采沉陷控制技术对矿区环境、地表破坏的影响

煤矿开采沉陷对土地资源的影响和破坏是无法避免的，所以各个煤矿应该应用根据自己的实际情况和条件合理应用防止和控制开采沉陷技术和土地复垦技术，矿区生态复垦技术等多学科知识，对地表塌陷进行综合治理和开发利用，才能更好地保护地表、矿区的环境、农民的利益。

虽然开采煤炭为国家获得了能源，为我国经济发展奠定了可靠的基础。然而煤炭开采同时却对自然环境造成了破坏，很多煤矿企业只看到眼前利益，但是利益背后的负面影响是巨大的，当前很多煤矿存在过度开采带来的“三废”污染、土地破坏、水资源破坏、动力地质问题等等，这些问题没有合理解决的话，我国煤炭工业将受到致命打击。综上所述，我们研究煤矿开采沉陷技术，不断更新完善，提倡绿色开采，采取煤矿开采沉陷控制技术，这对环境保护、减少浪费、高效可持续发展具有举足轻重的作用，同时，对我国煤炭事业的未来具有积极的推动作用和科学意义。

3 影响煤矿开采沉陷控制技术的因素

3.1 影响煤矿开采沉陷控制技术的自然因素。包括煤层的地质构造、煤藏深度、煤化程度、煤层瓦斯含量、煤矿所处的地点、煤的灰分、水分、挥发分、煤的结构水文地质条件及煤中的矿物成分[3]。这些因素都是自然形成的，它在使用煤矿开采沉陷控制技术进行开采中起着决定性作用，可以说，自然条件的好坏直接影响着矿山能否实施煤矿开采沉陷控制技术。

3.2 影响煤矿开采沉陷控制技术的人为因素。包括开采规模、采煤方法、开拓方式、通风系统的选择、采空区的处理、机械化程度及人员素质。煤矿技术工人的技术水平是关系到生产系统能否发挥最大效能的重要因素，是煤矿开采沉陷控制技术发展的关键。从一般程度上说，煤矿开采沉陷控制技术主要包括以下内容：首先是水资源保护－形成“保水开采”技术；其次是瓦斯抽放－形成“煤与瓦斯共采”技术；然后是煤层巷道支护技术与减少歼石排放技术；再次是土地与建筑物保护－形成离层注浆、煤矿与条带开采技术；最后就是地下气化技术。

4 煤旷开采沉陷控制技术的发展趋势

4.1 采用煤矿沉陷区复垦与生态恢复相结合的技术模式。开采沉陷控制和采煤沉陷区的综合治理是一个复杂的社会与自然的工程体系，属于矿区生产、矿区社会和矿区环境整个大系统的重要构成。我们应综合研究进行系统规划和决策，从被动的沉陷以后治理转变为主动地进行开采沉陷控制，安全采煤沉陷区综合利用的系统综合模式，实现投资成本低、效益高，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

4.2 使用煤层巷道支护技术与减少矿石排放技术。矿井下大量排出的矿石往往堆积形成矿石山，既占用了大量的土地资源，也会对周围环境产生污染。煤矿开采沉陷控制技术中的少出矿石技术强调多布置煤巷，少布置岩巷，或多开煤巷以储存井下矿石的矿石井下处理技术，尽量减少矿石出井量，甚至做到矿石不出井。煤矿支护的最核心技术在于采用高性能锚杆支护技术，这种技术能有效控制软散、动压及高应力区域等复杂地质条件下的围岩稳定性现阶段的研究成果如下：系统研究和揭示了深部、动压巷道围岩塑性区的发生、发展过程，以及松脱型和挤压型冒顶的实质，科学地解释了动压巷道底鼓过程、冒顶及其原理。

4.3 在薄煤层中的粉煤灰煤矿进行重复开垦。地下开采产生的大量煤矿石运到地表排放，不仅占地有污染环境，利用煤矿石作为煤矿材料，也可使采煤破坏的土地得到恢复，能减少矿石的额占地。利用电厂的废弃物——粉煤灰煤矿沉陷区复垦土地，可以化两害（沉陷区、粉煤灰）为三利（电厂、煤矿、农民三方面有利）。对煤矿采用限厚开采，再根据煤矿矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，明确可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层都不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。然而这种开采沉陷控制技术采出率低，只有在薄煤层中应用有一定的使用价值。

5 结束语

煤矿开采沉陷是造成煤矿环境地质灾害的一个最主要原因，有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。进入21世纪以来，一直采用煤矿开采沉陷控制技术，是减少地表下沉效果作好的方法。这种控制技术含量比较大，运输路线比较长，管路容易堵塞，在未来的开采道路上，要不断进行完善开采沉陷控制技术。

参考文献：

[1]于荣光，煤矿企业污染防治与环境保护强制性标准执行手册[M].北京大地出版社，2009.

[2]董平、汪理全，煤矿特殊开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[3]刘斌伟，采矿新技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[4]郭广、王健、马占国，煤炭开采沉陷有效控制的新途径[J].中国矿业大学报，2010（3）：152-155.

作者：刘观宁

水动压水文地质论文 篇3：

浅谈矿井供水系统的节能改造

【摘要】在保证水量、水压的前提下，通过对矿井供水方式、水泵选型、叶轮级数及直径等方面的改造，实现了供水系统的经济运行、达到了降低能耗的目的。为企业创造了良好的经济效益和社会效益，同时也为其他煤矿企业开展矿井供水系统的改造提供了借鉴。

【关键词】矿井供水；改造；节能降耗

矿井水是由于采矿活动造成采动区域及周边区域水文地质与与水文地质单元隔水构造的破坏，从而改变了地下水及地表水的径流方向和地面污染严重，最终在采空区或者采动区所汇集的水体。部分矿井水由于水质好，无污染，可以作为生产生活用水直接使用，徐州一些煤矿正大力推广，由此取得了较好的经济效益和社会效益。

王庄煤矿地处徐州北郊，离城市较远，市自来水公司不能给企业直接供。因矿区周围的小造纸厂多，地面污染严重，地表水不能使用。而该矿井下具有丰富的矿井水资源，是良好的生活用水。王庄煤矿通过水泵输送井下深处的熔岩水来供水，由于提水高度较大，过去每年电费支出很高，但同时该矿的供水又有着巨大的节能潜力。

1、供水系统节能改造的措施

王庄煤矿供水系统的经济运行（主要是节电和节水）是一个综合性课题，也是需要综合手段来展开节能工作。针对该矿供水系统的运行状况，分析了进行技术改造和节水管理方面的系列问题，认为水泵的改型更新节能潜力很大，节能效果好，投资回收快面对运行工况偏离高效区的水泵进行测算后实施了更新；根据用水量的变化及调节运行流量不同的水泵；另外用水量变化及时调节运行流量不同的水泵；另外认真做好水泵和供水设施的检查维护工作，加强了企业的用水管理。

1.1选用高效水泵

由于当时的设备和技术条件限制，原有井下泵房采用200TSW-6型水泵，Q=300m3/h，H=2.34MPa，配套电机功率为360KW，水泵效率为64%.经测算分析，该泵的工况点远离高效区，从而大大降低了水泵效率，造成较大的电能浪费。后经过调研论证，改用200D43X5型水泵Q=288m3/h，H=2.15kPa，配套电机功率为300KW，泵的效率为80%。两种水泵的工况点略有不同但200D型水泵的工况点A2点比200TSW型水泵的效率A1点高得多，在同时满足流量和杨程的前提下，配套电机功率降低了60KW.若按运行18h/d计算，可节电31.54x104（kW﹒h）/a。

1.2实施堵水工程

王庄煤矿的供水水源是利用井下的屯头系的涌水，正常流量达2.07m3/min，屯头系的涌水积累到井下仓中，再有泵抽到井上清水沉淀池中。为了减少井下水在水沟和水仓中的污染，降低了排水的电耗，在井下打出专用巷道并实施堵水工程在屯头泵北巷的两个进口处砌筑了钢筋混凝土堵水墙，将水堵在后墙内水的静压常年保持在1.7MPa左右，同时安装DN250管道将压力水引至水泵入口进行利用。

引压力水至进水泵进水以后，就相当于在水泵前串联了一性能稳定的且不耗能的增压站。在这种情况下水泵性能曲线向上平移了H’，这个H’就是压力水向水泵提供的动压，经测定正常运行时吸水管的动压力为0.7MPa（相当于增加了0.7MPa的扬程）。并能保持稳定状态。因此利用正压力水能减少水泵叶轮的级数或者更换功率小的水泵，可以减少水泵的电耗。

1.3变二级供水为一级供水

最初，王庄煤矿的供水系统为两级提水方式，在井下和地面各有一个泵房，井下泵房将井下水抽送至地面的清水沉淀池，再经过地面泵房转送至各用户。地面泵房安装的水泵为6DA8x2型，Q=144m3/h，H=560KPa，功率为40KW。通过多年运行发现存在以下缺陷：（1）供水可靠性差。二级供水涉及的环节多，供电设施，水泵机组，管路，阀门等系统中的任何一个环节出问题都会引起全矿停水。（2）水易受污染。地面清水池因受到人为因素和环境因素的作用，池水的水质会下降。（3）电耗高。由于地面水泵扬程大大高于所需扬程，使得水泵效率降低，水泵的工况点偏向高流量区，耗电量增大。（4）管理维修复杂。（5）运行成本高，需单独配备多名操作人员。（6）占地面积大。

在井下水泵的扬程满足使用要求的情况下，尤其是堵水后的井下水泵的扬程富余量较大，故对地面的管道进行了改造，并切断了地面泵站系统，由二级供水变为一级供水。此举可以减少人工工资支出约5万元每年，节约设备维修材料费1万元每年，节电3.3x104（kW﹒h）/a。

1.4减少叶轮数量

王庄煤矿供水管网实际需要水压经测算为2.15MPa，使用正压水后，原来使用200D43x5型水泵扬程较实际高出许多，势必造成工况点偏移，流量增大，使水泵长期在低效区运行，造成电能浪费。为了降低改造成本，对现有的5级泵抽掉一级叶轮使之成为4级泵，使原水泵的铭牌扬程由2.15MPa将至1.72MPa，配套电机功率减小为220kw。减少一级叶轮后，水泵的工况点向左偏移，同时水泵效率点也由η1升至η2点。水泵机组改造费用共投资6万元，水泵可节电12.78x104（kW﹒h）/a。一年可以收回全部投资。

1.5切削叶轮直径

由于后来地面管网的逐步改造，管理措施的逐步到位，实际需水量与水压有所减少，运行200D43x4型水泵工况点向高流量区偏移，使泵的实际效率降低。若再抽掉一级叶轮又不能满足高峰用水的需要，造成高层用户无水。为此通过切削水泵叶轮直径、降低叶轮圆周速度对水泵特性再次进行调整。

经测定200D43x4型水泵在动压为0.7MPa运行状态下电压为6kV，工作电流为19.5A，功率因数为0.95，水泵切轮前功率为193kw，现将叶轮外径切去8%，则切削后水泵流量为265m3/h，扬程为1.46MPa，功率为150kw。切削后的总扬程（2.16MPa）近似于实际需要水压，流量略有下降，功率比切叶轮前下降了43kw，但是工况点更接近高效率点。

2、矿井供水系统的经济运行

王庄煤矿的供水是由自备水源，提水泵站和管网等组成的独立供水系统，进行节能改造后，在保证水量，水压的前提下，以减少运行费用为目标，对该矿的供水系统运行情况进行不断的分析和研究，找出了最佳的改进方案，并分阶段予以实施，取得了较好的经济效果。

3、结束语

煤矿大多远离市区，一般都不能够使用城市供给的自来水，都是自备水源，泵站和管网。长期以来煤矿企业实行粗放型经营，用水多，能耗大，电费被打入生产成本，往往又不被重视。在保证水量、水压的前提下，通过对矿井供水方式、水泵选型、叶轮级数及直径等方面的改造，实现了供水系统的经济运行、达到了降低能耗的目的。王庄煤矿供水系统的经济运行方案的实施既解决了高层无水和浪费水的问题，又大大节约了电费支出，为企业创造了良好的经济效益和社会效益，同时也为其他煤矿企业开展矿井供水系统的改造提供了借鉴。

作者：陈振