蒙陜接壤區(qū)典型煤層開(kāi)采地下水系統(tǒng)擾動(dòng)的定量表征

王 皓 ，周振方,4 ，楊 建 ，趙春虎 ，曹 煜 ，馮龍飛,5 ，尚宏波,5 ，王甜甜 ，王昱同,5 ，薛建坤

（1.中煤科工西安研究院(集團(tuán))有限公司, 陜西 西安 710054；2.陜西省煤礦水害防治技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710077；3.陜西省“四主體一聯(lián)合”黃河流域中段礦區(qū)(煤礦)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)校企聯(lián)合研究中心, 陜西 西安 710054；4.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710054；5.煤炭科學(xué)研究總院, 北京 100013）

0 引 言

蒙陜接壤區(qū)聚集全國(guó)最具開(kāi)發(fā)潛力的神東、陜北兩大煤炭基地，煤層賦存條件好、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，2022 年煤炭產(chǎn)量近13 億t，占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的28.5%，在我國(guó)能源保供、促進(jìn)局地經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮了“頂梁柱”、“定盤星”作用。但是，密集分布的礦井群開(kāi)采高強(qiáng)度擾動(dòng)頂板地下水系統(tǒng)，大量地下水涌入礦井，加劇了黃河流域中段區(qū)域水資源緊張形勢(shì)[1]。

以往學(xué)者普遍關(guān)注區(qū)內(nèi)淺埋煤層開(kāi)采松散層漏失問(wèn)題，就松散層水保護(hù)問(wèn)題開(kāi)展了較多的研究工作，提出了一些卓有成效的解決策略，王雙明、范立民團(tuán)隊(duì)[2-3]系統(tǒng)提出了“保水采煤”科學(xué)思想，顧大釗團(tuán)隊(duì)[4-5]構(gòu)建了導(dǎo)儲(chǔ)用“煤礦地下水庫(kù)”技術(shù)體系，董書寧團(tuán)隊(duì)[6-9]研發(fā)了有針對(duì)性的帷幕保水技術(shù)等，李文平團(tuán)隊(duì)[10-11]研究了采煤保水關(guān)鍵層工程地質(zhì)特征，提出保水采煤礦井等級(jí)類型劃分方法，一定程度上推動(dòng)了淺埋煤層開(kāi)采松散層水資源保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步；在聚焦水資源擾動(dòng)定量評(píng)價(jià)方面，虎維岳和趙春虎[12-14]提出地下水環(huán)境系統(tǒng)概念，并利用地下水三維數(shù)值仿真技術(shù)定量評(píng)價(jià)了淺埋煤層開(kāi)采對(duì)松散層含水層水位、水量的影響；侯恩科等[15-16]、靳德武等[17-18]、楊建等[19]、王甜甜等[20]、周振方等[21]、王昱同等[22]從水害防治和水文地球化學(xué)角度研究了淺埋煤層開(kāi)采過(guò)程涌水量、礦井水水質(zhì)演化的定量計(jì)算。隨著開(kāi)采深度或開(kāi)采層數(shù)的不斷增加，煤層開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育特征發(fā)生變化，垂向上擾動(dòng)含水層改變或?qū)訑?shù)更多、影響程度更大，以往開(kāi)展的淺埋單一煤層開(kāi)采頂板含水層擾動(dòng)與當(dāng)前多煤層重復(fù)擾動(dòng)、深部煤層開(kāi)采擾動(dòng)頂板充水模式均有所不同，聚焦盆地邊緣淺部至深部煤層開(kāi)采頂板水?dāng)_動(dòng)程度之間差異的大尺度剖面對(duì)比研究還較少。

通過(guò)系統(tǒng)分析蒙陜接壤區(qū)煤層頂板大尺度水文地質(zhì)條件，研究主采煤層開(kāi)采覆巖導(dǎo)水裂隙帶與主要充水含水層交叉關(guān)系，劃分不同的頂板充水模式，選擇典型礦井，建立不同工況地下水?dāng)_動(dòng)數(shù)值仿真模型，定量分析地下水流場(chǎng)演變和水量漏失速度。形成系統(tǒng)的地下水?dāng)_動(dòng)定量表征方法，為區(qū)域地下水資源保護(hù)提供技術(shù)參考。

1 研究區(qū)概況

蒙陜接壤區(qū)位于鄂爾多斯聚煤盆地北部，劃分有榆神、榆橫、神府等煤礦區(qū)（圖1），地勢(shì)總體由西北向東南降低，受到水蝕、風(fēng)蝕作用影響，區(qū)內(nèi)地形存在明顯起伏，高程總體在1 000～1 500 m（圖2）。研究區(qū)地層由上至下依次發(fā)育有第四系、新近系、白堊系、侏羅系，三疊系延長(zhǎng)組為基底，地表多被第四系薩拉烏蘇組松散層和全新統(tǒng)風(fēng)積沙所覆蓋，滲透性好，為大氣降水入滲起到良好的導(dǎo)滲條件。侏羅系延安組為主要含煤地層，目前廣泛開(kāi)采的煤層主要是2 煤組和3 煤組，埋深從100 m 以淺至600 m以深不等。區(qū)域廣泛發(fā)育的侏羅系安定組和新近系紅土層一般認(rèn)為是相對(duì)穩(wěn)定的隔水層，但存在局部缺失的情況；第四系松散層、白堊系志丹群以及侏羅系直羅組具有相對(duì)較好的富導(dǎo)水性，是煤層開(kāi)采主要的充水水源。

圖1 蒙陜接壤區(qū)煤礦區(qū)劃分及研究礦井位置Fig.1 Coal mining areas division and location in the contiguous area of Inner Mongolia and Shaanxi

圖2 蒙陜接壤區(qū)典型水文地質(zhì)剖面圖及水文地質(zhì)綜合柱狀簡(jiǎn)圖Fig.2 Typical hydrogeological profile of the border area between Mongolia and Shaanxi

研究礦井分別地處榆神礦區(qū)（A 礦）和新街礦區(qū)（B 礦）。A 礦主要為淺部2 煤組和3 煤組復(fù)合煤層開(kāi)采，開(kāi)采深度200～250 m，B 礦主要為深部3 煤組單一煤層開(kāi)采，開(kāi)采深度600～650m。

2 地下水系統(tǒng)擾動(dòng)模式劃分

煤層埋深和開(kāi)采煤層的不同決定了覆巖地下水系統(tǒng)擾動(dòng)程度的差異，因此，確定煤層開(kāi)采覆巖導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度，分析導(dǎo)水裂隙帶與頂板主要含/隔水層空間交叉關(guān)系，劃分煤層開(kāi)采地下水系統(tǒng)擾動(dòng)模式，是定量表征地下水系統(tǒng)擾動(dòng)程度的基礎(chǔ)。

2.1 導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度確定

選擇A 礦和B 礦典型工作面，A 礦2 煤組采厚4.0 m、3 煤組采厚6.0 m，B 礦3 煤組采厚6.0 m，利用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)范》[23]經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了理論計(jì)算，利用FLAC3D軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬，確定覆巖塑性破壞區(qū)為導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育范圍，并獲取了導(dǎo)水裂隙帶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)比選，確定A 礦和B 礦典型工作面導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度，工作面傾向?qū)严稁Х€(wěn)定發(fā)育特征如圖3 所示；另外，為進(jìn)一步驗(yàn)證研究礦井導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度優(yōu)選結(jié)果的可靠性，收集了周邊開(kāi)采條件和地質(zhì)條件相對(duì)類似的礦井，通過(guò)分析導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度和裂采比，綜合分析導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度（表1）。

表1 典型工作面煤層開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度Table 1 Development height of water-conducting fracture zone in coal seam mining of typical working face

圖3 工作面傾向?qū)严稁Х€(wěn)定發(fā)育特征Fig.3 Stable development characteristics of inclined water-conducting fracture zone of working face

其中A 礦為2 煤組和3 煤組復(fù)合煤層重復(fù)開(kāi)采，理論計(jì)算2 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度70.0 m，2 煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度104.9 m，F(xiàn)LAC3D軟件模擬2 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度70.0 m，2 煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度124.9 m，井下仰孔注水側(cè)漏法實(shí)測(cè)A 礦2 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度71.5 m，2煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度未實(shí)測(cè)。參考周邊礦井，均存在近距離煤層開(kāi)采覆巖重復(fù)擾動(dòng)現(xiàn)象，重復(fù)開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度最大不超過(guò)135.3 m，不溝通第四系松散層。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果推斷A 礦2 煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度在124.9 m 是可信的。

B 礦主采單一3 煤組，理論計(jì)算3 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度83.5 m，F(xiàn)LAC3D軟件模擬3 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度105.0 m，井下仰孔注水側(cè)漏法實(shí)測(cè)高度110.3 m，裂采比18.4，導(dǎo)水裂隙帶最大波及直羅組含水層或向上繼續(xù)溝通安定組隔水層，不溝通白堊系志丹群含水層。參考周邊礦井，3煤組開(kāi)采裂采比分別為31.9 和22.1，按照最大裂采比計(jì)算，B 礦開(kāi)采3 煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶也并不溝通白堊系含水層。據(jù)此，確定3 煤層頂板導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度為110.3 m。

另外，薛建坤等[24]收集了鄂爾多斯盆地大量導(dǎo)水裂隙帶實(shí)測(cè)資料，擬合出相應(yīng)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，綜合確定的A、B 礦導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與之相符，最終確定A 礦2 煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度為124.9 m，B 礦3 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度為110.3 m。

2.2 含/隔水層結(jié)構(gòu)擾動(dòng)模式劃分

根據(jù)主采煤層開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與上覆主要含/隔水層的空間接觸關(guān)系，A 礦淺埋復(fù)合煤層開(kāi)采將貫穿直羅組含水層，突破安定組相對(duì)隔水層頂界面，進(jìn)入白堊系志丹群含水層，B 礦深埋單一煤層開(kāi)采將直接溝通直羅組砂巖含水層，但導(dǎo)水裂隙帶包絡(luò)線上邊界未進(jìn)入安定組相對(duì)隔水層（圖4），據(jù)此，將A、B 兩礦主采煤層開(kāi)采充水類型分別劃分為直羅組?志丹群砂巖復(fù)合含水層充水型和直羅組砂巖單一含水層充水型2 種類型。

圖4 主采煤層開(kāi)采頂板含水層擾動(dòng)模式示意Fig.4 Schematic of disturbance mode of roof aquifer in mining coal seam

3 開(kāi)采擾動(dòng)地下水流數(shù)值模型構(gòu)建

為進(jìn)一步直觀和定量化研究2 種典型礦井開(kāi)采地下水流場(chǎng)擾動(dòng)特征，根據(jù)主采煤層開(kāi)采覆巖含水層擾動(dòng)模式，構(gòu)建了A、B 兩個(gè)礦井地下水流概念、數(shù)學(xué)和數(shù)值模型，并通過(guò)模型率定，形成可靠的數(shù)值預(yù)測(cè)模型。

3.1 概念模型構(gòu)建

根據(jù)井田地質(zhì)構(gòu)造展布特征、井田水文地質(zhì)條件，對(duì)A、B 兩礦開(kāi)采地下水系統(tǒng)進(jìn)行概化。其中，含/隔水層巖層結(jié)構(gòu)和地下水補(bǔ)徑排特征相對(duì)清晰，由于研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地表水體不發(fā)育，自然穩(wěn)定隔水或穩(wěn)定補(bǔ)給邊界不存在，模型四周水平邊界均為開(kāi)放邊界，與井田外含水系統(tǒng)存在密切的水力聯(lián)系，由于煤層開(kāi)采一般造成明顯的垂向水量交換，模型垂向頂界面均選擇地表；研究層段最下部均選擇了3 煤組，據(jù)此，確定模型垂向底界面為3 煤組底板隔水層。

3.2 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

根據(jù)A、B 礦井開(kāi)采水文地質(zhì)概念模型構(gòu)建結(jié)果，模擬區(qū)含水巖組空間分布存在差異，且計(jì)算時(shí)段處于開(kāi)采階段，地下水已形成降落漏斗，水力坡度較大，水流匯集漏斗中心，具有顯著的三維非穩(wěn)定地下水流運(yùn)動(dòng)特征，依據(jù)地下水滲流連續(xù)性方程和達(dá)西定律，可用下列偏微分方程和定解條件組成的數(shù)學(xué)模型對(duì)研究區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述。

式中：?為研究區(qū)域；Kx，Ky，Kz分別為x、y、z方向的滲透系數(shù)，m/d；h(x,y,z,t)為t時(shí)刻的水位標(biāo)高，m；h0(x,y,z)為初始水位標(biāo)高，m；Ss為貯水率（1/m）；μ為給水度；ε為源匯項(xiàng)，1/d；p為潛水面上的降水入滲量和蒸發(fā)量，河流、灌溉入滲量，m/d，根據(jù)前文分析，降水入滲、蒸發(fā)作用對(duì)新近系隔水層以下的地下水系統(tǒng)影響不大，模型計(jì)算過(guò)程不再納入；Γ0為滲流區(qū)域的上邊界，即地下水的自由表面；Γ1為滲流區(qū)域的流量邊界；Γ2為滲流區(qū)域的零流量邊界；Kn為邊界法向方向的滲透系數(shù)，m/d；q為第二類邊界的水流通量，m/d。

3.3 數(shù)值模型構(gòu)建

1）地質(zhì)模型剖分。根據(jù)A、B 井田勘探鉆孔資料、地下水流特征和煤礦開(kāi)采情況，將2 個(gè)研究礦井（模擬區(qū)）垂向地層均分為6 個(gè)層段，其中A 礦第一層是第四系含水層，第二層是白堊系志丹群含水層，第三層是安定組隔水層，第四層是直羅組含水層，第五層是直羅組含水層底至2 煤組間的延安組含水層，第六層是2 煤組至3 煤組底；B 礦第一層是第四系含水層，第二層是志丹群含水層，第三層是安定組隔水層，第四層是直羅組含水層，第五層是直羅底至31 煤層間的延安組含水層；第六層是31 煤層底板（圖5）。

圖5 模型地層剖分結(jié)果Fig.5 Model stratigraphic dissection results

根據(jù)層段劃分結(jié)果，利用Visual Modflow 軟件進(jìn)行各層面結(jié)點(diǎn)剖分，其中，A 礦在平面上剖分結(jié)點(diǎn)117×88 個(gè)，每個(gè)單元格的長(zhǎng)寬基本相等，約為100 m，整個(gè)模型共計(jì)剖分單元10 296 個(gè)；B 礦在研究區(qū)平面上剖分結(jié)點(diǎn)92×87 個(gè)，每個(gè)單元格的長(zhǎng)寬基本相等，約為200 m，整個(gè)模型共計(jì)剖分單元8 004 個(gè)。對(duì)于水位觀測(cè)孔位置，進(jìn)行加密剖分，以提高計(jì)算精度。

2）參數(shù)賦值與模型率定。水文地質(zhì)參數(shù)是表征含水介質(zhì)儲(chǔ)水、釋水能力以及地下水滲流速度的指標(biāo)。因此，水文地質(zhì)參數(shù)選取對(duì)模型計(jì)算至關(guān)重要，其合理與否直接影響到模型的計(jì)算精度和結(jié)果的可靠性。由于研究礦井以往開(kāi)展的水文地質(zhì)工作相對(duì)有限，且僅有的水文地質(zhì)鉆孔也僅僅對(duì)地表松散層或直羅組含水層進(jìn)行了水文地質(zhì)試驗(yàn)，獲取的水文地質(zhì)參數(shù)十分有限，周邊煤礦開(kāi)展的水文地質(zhì)試驗(yàn)多是對(duì)滲透系數(shù)和單位涌水量?jī)煞N參數(shù)的獲取，模型計(jì)算需要的給水度和釋水系數(shù)缺乏實(shí)測(cè)，不足以支撐地下水?dāng)?shù)值模型的構(gòu)建。根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307—1999）[25]，文章對(duì)相應(yīng)巖性巖層賦值（表2、表3、表4）。

表3 不同巖性滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值Table 3 Empirical value of permeability coefficient of different lithology

表4 不同土層巖性釋水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值Table 4 Empirical value of specific water release coefficient of different soil layers

根據(jù)水文地質(zhì)概念和數(shù)學(xué)模型所建立的數(shù)值模型，應(yīng)反映實(shí)際流場(chǎng)的特點(diǎn)。為了獲得可靠的預(yù)測(cè)模型，必須進(jìn)行模型率定。利用井田內(nèi)長(zhǎng)觀孔水位觀測(cè)數(shù)據(jù)與模型運(yùn)行的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，以確認(rèn)模型的正確性和可靠性。

A、B 兩礦地下水流數(shù)值模型分別選擇A1 和B1 直羅組觀測(cè)孔實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行率定，經(jīng)反復(fù)多次調(diào)參計(jì)算，取得了較好的率定效果（圖6）。

圖6 A 礦和B 礦主采煤層開(kāi)采地下水流數(shù)值模型率定結(jié)果Fig.6 Numerical model calibration results of underground water flow in A and B coal mine

4 接續(xù)期開(kāi)采地下水流場(chǎng)和涌水量預(yù)測(cè)

4.1 接續(xù)期開(kāi)采地下水流場(chǎng)演變特征

利用率定好的地下水流數(shù)值模型對(duì)A、B 兩個(gè)礦井2023?2024 年接續(xù)開(kāi)采期間主要受影響含水層地下水流場(chǎng)進(jìn)行了模擬（圖7、圖8）?？梢钥闯觯瑖@接續(xù)開(kāi)采工作面附近，形成了較為明顯的地下水降落漏斗，漏斗中心區(qū)水頭基本降至開(kāi)采煤層標(biāo)高。隨著接續(xù)工作面更替，已采工作面頂板圍巖應(yīng)力和巖層結(jié)構(gòu)重分布，達(dá)到新的平衡態(tài)，采空區(qū)及覆巖裂隙空間地下水水頭出現(xiàn)逐步恢復(fù)的現(xiàn)象。

圖7 A 礦志丹群和直羅組含水層地下水流場(chǎng)演變特征Fig.7 Evolution characteristics of groundwater flow field in Zhidan Group and Zhiluo Group aquifers of A Mine

圖8 B 礦直羅組含水層地下水流場(chǎng)演變特征Fig.8 Evolution characteristics of groundwater flow field in Zhiluo Formation aquifer of B mine

A 礦礦志丹群和直羅組含水層地下水降落漏斗平面位置上表現(xiàn)出明顯的差異，主要因?yàn)榫锏貙颖憩F(xiàn)為由東向西埋深增加，地層逐步變厚，井田西南部2 煤組和3 煤組開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育未波及志丹群含水層，但是井田東部安定組缺失，志丹群含水層和直羅組含水層直接接觸，具有較好的水力聯(lián)系，表現(xiàn)為志丹群含水層地下水由西向東徑流，補(bǔ)給直羅組含水層。

與A 礦相比，B 礦主采煤層埋深大，含水層水頭高，漏斗中心區(qū)水頭降深達(dá)到350 m 以上，地下水表現(xiàn)為由井田四周向采空區(qū)大井運(yùn)動(dòng)，另外，圍繞采空區(qū)形成的高水力梯度區(qū)半徑約為工作面采寬的2.5 倍，由此向外水力梯度快速降低，指示區(qū)內(nèi)直羅組含水層具有滲透性較差的特征，解釋了井田內(nèi)不同水文觀測(cè)孔水位降深存在百米級(jí)差異的原因，與趙春虎等[26]研究結(jié)果是一致的。

4.2 接續(xù)期開(kāi)采礦井涌水量預(yù)測(cè)

礦井涌水量的組成主要分為采動(dòng)工作面涌水、老采空區(qū)殘余涌水、巷道掘進(jìn)滴淋水3 個(gè)部分。根據(jù)A、B 兩礦多年涌水量觀測(cè)結(jié)果，老采空區(qū)殘余涌水量和巷道掘進(jìn)滴淋水長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，礦井涌水量預(yù)測(cè)可利用長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)，采動(dòng)工作面涌水量則是影響礦井涌水量變化的主要因素，選擇利用上述率定后的數(shù)值模型對(duì)2023?2024 年接續(xù)工作面進(jìn)行預(yù)測(cè)（表5）。

表5 接續(xù)期采動(dòng)工作面涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果Table 5 Prediction results of water inflow of mining face in the continuous period

按照接續(xù)開(kāi)采時(shí)段，疊加采動(dòng)工作面涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果，老采空區(qū)殘余涌水和巷道掘進(jìn)滴淋水長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果3 個(gè)部分涌水量，即可獲取A、B 礦2023?2024 年接續(xù)開(kāi)采期間礦井涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果（表6），利用2023 年1?4 月份礦井尺度涌水量實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度驗(yàn)證，準(zhǔn)確度分別為81.3%和78.0%，表明預(yù)測(cè)結(jié)果可靠性較好。此結(jié)果同時(shí)也定量表征了兩礦開(kāi)采過(guò)程對(duì)頂板主要含水層水資源的影響程度。

表6 接續(xù)期礦井涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果及驗(yàn)證Table 6 Prediction and verification of mine water inflow during the continuation period

根據(jù)計(jì)算，A 礦2023—2024 年接續(xù)工作面開(kāi)采產(chǎn)生的礦井涌水量，換算全年產(chǎn)生水資源損失分別為207.6 萬(wàn)m3和300.2 萬(wàn)m3，主要來(lái)源于頂板侏羅紀(jì)直羅組砂巖含水層和白堊紀(jì)志丹群砂巖含水層；B礦接續(xù)工作面開(kāi)采全年水資源損失分別為730.7 萬(wàn)m3和751.9 萬(wàn)m3，主要來(lái)源于頂板侏羅紀(jì)直羅組砂巖含水層。

5 結(jié) 論

1）構(gòu)建了適用于蒙陜接壤區(qū)典型煤層開(kāi)采地下水系統(tǒng)擾動(dòng)程度定量刻畫的方法體系：①劃分地下水系統(tǒng)擾動(dòng)模式；②構(gòu)建不同擾動(dòng)模式地下水流模擬數(shù)值模型；③定量計(jì)算開(kāi)采擾動(dòng)地下水流場(chǎng)變化特征，預(yù)測(cè)接續(xù)開(kāi)采期礦井涌水量，確定水資源損失量。

2）根據(jù)煤層賦存特征、煤層頂板主要含/隔水層展布特征和開(kāi)采現(xiàn)狀，通過(guò)多種方法綜合分析了A礦淺埋2 煤組和3 煤組復(fù)合開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與主要含/隔水層空間交叉關(guān)系，劃分出頂板直羅組?志丹群砂巖復(fù)合含水層充水模式；多種方法綜合分析了B 礦深埋3 煤組單一開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與主要含/隔水層空間交叉關(guān)系，劃分出直羅組砂巖含水層充水模式。

3）通過(guò)概化不同含水層充水模式地下水流系統(tǒng)，構(gòu)建了相應(yīng)的地下水三維非穩(wěn)定流數(shù)學(xué)模型，利用Visual Modflow 軟件對(duì)A、B 礦典型煤層開(kāi)采擾動(dòng)地下水系統(tǒng)概念模型進(jìn)行地質(zhì)體建模，通過(guò)區(qū)域地質(zhì)體網(wǎng)格剖分、水文地質(zhì)參數(shù)賦值與率定等，得到了準(zhǔn)確可靠的開(kāi)采擾動(dòng)地下水流數(shù)值模型。

4）利用率定后的數(shù)值模型預(yù)測(cè)了A、B 礦接續(xù)2023?2024 年工作面開(kāi)采期間直羅組含水層和志丹群含水層地下水流場(chǎng)變化特征和水資源損失量，并利實(shí)測(cè)涌水量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的可靠性，其中，煤層開(kāi)采均造成區(qū)域地下水向采空區(qū)匯集效應(yīng)，開(kāi)采結(jié)束后，有逐步水位恢復(fù)的現(xiàn)象，圍繞采空區(qū)附近，地下水流場(chǎng)表現(xiàn)出局部高水力梯度現(xiàn)象；預(yù)測(cè)A 礦2023、2024 年接續(xù)開(kāi)采水資源損失量分別為207.6 萬(wàn)m3和300.2 萬(wàn)m3，相應(yīng)B 礦水資源損失量分別為730.7 萬(wàn)m3和751.9 萬(wàn)m3。