强岩溶大水矿山帷幕模拟与参数优化

【摘要】矿区地面注浆帷幕截流技术，经过40多年的实践、发展，已步入实用阶段。然而在帷幕设计和参数选取中仍主要采用水利水电的规范或是以往工程的经验，帷幕参数的理论研究比较少，特别是帷幕体的厚度和帷幕体渗透性方面。本文以地下水三维平台Modflow为工具，结合具体矿山，建立地下水三维模型，并以该模型为平台，开展了矿区地面帷幕的模拟与参数优化工作。主要研究内容如下：(1)以地下水动力学，岩溶介质概化与流场特性为基础，结合矿区地下水三维模型，开展矿区地面帷幕模拟工作，针对不同的帷幕方案，模拟预测其相应的堵水率，并对帷幕堵水效果进行分析对比，确定帷幕线布置方案。(2)在帷幕线确定的条件下，通过地下水三维模型平台，模拟计算帷幕幕体渗透系数与帷幕堵水率的关系，得出了幕体渗透系数与帷幕堵水率关系曲线，使得矿区地面帷幕幕体渗透性选取具有了理论依据。同时，该曲线可以指导帷幕堵水率与帷幕投资的经济性分析，所以该研究对我国未来矿区地面帷幕的设计有指导意义。（3）在矿区帷幕厚度计算上，以岩溶地下水渗流特性和流体-固体变形耦合理论为依据，结合近矿体帷幕体厚度计算理论和煤矿岩层突水理论，提出了依理论计算和生产经验相结合的计算方法，将矿区地面帷幕幕体厚度划分为钻探偏离的无效搭接部分和浆液结石体有效搭接部分，对无效搭接部分运用实际工程经验计算，对有效搭接部分通过岩石力学和流体力学进行计算。（4）以凡口铅锌矿水文地质条件为基础的帷幕模拟与参数优化研究得出了帷幕关键参数的合理值，指导了凡口铅锌矿地面帷幕的实施。帷幕建成后堵水效果明显，说明研究结论具有一定的推广意义。
【作者】赵恰；
【导师】王军；
【作者基本信息】长沙矿山研究院，采矿工程，2014，硕士
【关键词】矿山地面帷幕；帷幕线设计；帷幕堵水率；帷幕幕体渗透性；帷幕体厚度；

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