针对煤矿开采造成地下水水位变化以及水质恶化等水环境问题,基于多孔介质流体动力学、地下水动力学、环境化学、水文地质学、矿山开采学等基础理论,开展了酸性矿井水入渗的室内淋溶实验,研究了不同实验条件下煤岩体释放化学组分的特征;开展了矿井水对煤岩物理力学性质影响的室内实验研究,通过不同pH值溶液的水化实验对不同酸碱条件下岩石强度及弹性力学性质的变化进行定量研究;开展了矿井和矿区水质现场监测实验,通过水质分析结果研究煤矿开采对矿区水质的影响机理;开展了矿井涌水量现场观测实验,研究了煤矿开采条件下裂隙岩体地下水系统的演化过程及机理。基于实验研究和理论分析成果,分别建立了矿井水在非饱和带运移的数学模型、矿井水溶质在入渗过程中迁移转化的数学模型和采动影响下等效连续介质水岩耦合数学模型,测定了模型的相关参数,并提出相应的数值求解算法;利用所建模型定量模拟地下水环境演化的动力学过程,并对影响地下水演化的因素进行定量化分析。本项目取得的成果可为矿区地下水资源的可持续利用和生态环境保护提供科学依据,同时为发展和完善环境流体力学理论、预防和控制煤矿区地下水污染具有重要理论和现实意义。
英文主题词Coal mining;groundwater environment;Evolvement of groundwater system;Water-rock coupling model;Numerical simulation