大水矿山地下水致灾机理及防治研究

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1、万方数据中图分类号!里3窆!UDC620博士学位论文学校代码10533密级坌珏大水矿山地下水致灾机理及防治研究ResearchonDisasterMechanism&preventionandcontrolInducedbyGroundwaterintheGroundwaterAbundantMines作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：王益伟安全技术及工程矿山水害防治资源与安全工程学院罗周全论文答辩日期21丝：五：之Q答辩委员会主中南大学二。一四年四月学位论文原创性声明哗裂鼎万方数据本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所

2、知，除了论文中特另tlDn以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：垂鱼兰盘日期：丝年上月生日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和

3、汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：王盔传导师签名日期：丛年!月上日万方数据大水矿山地下水致灾机理及防治研究摘要：大水矿山由于水文地质条件复杂，涌水量大，一旦发生井下涌水灾害，往往带来惨重的人身伤亡及经济损失。因此，此类矿山为确保安全生产不得不投入高昂的防治水费用，受灾害威胁严重的矿山甚至会被迫停产。随着采矿业的高速发展，大水地下矿山开采数量日益增多，矿山地下水害问题逐渐成为制约矿山开采发展的瓶颈问题。本文以大水矿山地下水害为研究对象，通过现场数据收集和调查，采用现场试验、理论分析及数值计算等方法，深入研究并揭示了大水矿山地下水致灾机理，建立了大水矿山地下水致灾判据，分析

4、了大水矿山地下水致灾灾害分布特征，构建了大水矿山地下水害防治方法体系和大水矿山地下水致灾可能性评价指标体系和模型，取得了一系列有价值的研究成果。(1)基于系统学理论，针对大水矿山实际开采环境提出了大水矿山排水．地下水开采水环境系统的概念，利用数学方法建立了大水矿山排水．地下水环境系统模型及其求解方法。揭示了大水矿山排水．地下水环境系统的外部影响因素(涌水、排水)及内部条件变量(渗透系数、地下水水力坡度及含水层厚度、排泄边界，补给边界面积)的结构关系，得出了大水矿山排水一地下水环境系统是随机动态变化的结论。(2)从系统功能失效致灾的角度，提出大水矿山地下水灾害是由于大水矿山排水．地下水环境系

5、统未能将系统水位降至安全水位以下所致，揭示了导致大水矿山排水．地下水环境系统失效致灾的机理：一是由随机作用引起的系统外部流量超出系统可承受的流量压力，导致系统内部水位升高超出安全水位，从而引发系统灾害，简称因外部压力超过系统承受能力致灾；二是因系统内部地下水系统含水层控水构造失效或者排水系统失效，给系统引入新的流量补给或减少了系统的排泄水量，致使系统水位升至安全水位之上，该情况可称为由系统内部结构失效致灾。在此基础上建立了大水矿山排水．地下水环境系统失效致灾判据。(3)开展了大水矿山地下水环境系统失效致灾机理应用研究。将大水矿山地下水环境系统失效致灾机理及判据应用于实例大水矿山，判别了实例

6、矿山的地下水开采环境系统状态，分析了致灾影响因素对系统状态的影响。实例矿山地下水环境系统失效致灾判别应用表明：所建模型及判据可有效识别系统的灾害状态。实例矿山大水矿山地下水灾害因素分析表明：失效致灾的发生主要受安全水位、随机作用及系统流量差变化共同控制；从影响程度来讲，系统流量差变化对致灾影响最大，其次为安全水位，最后为系统的随机作用。II万方数据(4)明确了大水矿山排水一地下水环境系统失效致灾分析的内涵，建立了大水矿山排水一地下水环境系统失效致灾概率计算方法，以及在对应失效概率下大水矿山排水．地下水环境系统失效致灾灾害空间分布预测方法，结合实例大水矿山进行了预测，其结果与实际的灾害分布相

7、一致，验证了大水矿山排水．地下水环境系统失效致灾灾害空间分布预测方法的有效性。(5)结合实例矿山开展了大水矿山地下水灾害综合防治方法及其有效性检验研究。建立了大水矿山地下水害综合防治方法体系，提出了地下水害防治方法有效性检验方法，得出大水矿山涌水属于动水补给时，排水系统降水能力有限，采用疏干排水结合阻水帷幕的方式，对大水矿山地下水防治更为可靠等结论。(6)开展大水矿山地下水环境系统失效致灾可能性评价指标体系及模型研究。建