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随着我国的煤炭资源消耗量的日益增加,为使煤炭资源产量尽可能地满足人类的需求,现阶段的采煤工作工作已逐步向着深度大、地质条件复杂的区域发展。但是随着采煤深度的不断增加,采煤工作所面临的风险性也越来越大,在煤矿开采过程中受深部煤层底板灰岩水的威胁日益加剧。祁南矿自投产以来未发生过较为严重的突水事故,而与其临近的桃园煤矿发生过严重的矿井突水事故,造成了巨大的损失,为预防祁南矿发生类似严重的突水事故,使其安全开采,对祁南矿深部太原组灰岩水的深入研究十分有必要。 文章在查阅国内外相关的深部灰岩水研究现状文献资料基础上,以祁南矿101采区(扩大)为例,运用水化学热力学、水化学动力学与地质、水文地质学等多种理论知识相结合的方法,实现对祁南矿101采区(扩大)太灰含水层水文地质条件的定量评价;其次,利用放水试验结果,运用Aquifertest软件求取研究区的水文地质参数,并与放水试验的结果进行对比研究;鉴于上述的结果,初步建立区内的水文地质概念模型及数学模型,运用Visual Modflow软件识别验证所构建的模型。同时,结合采区地质与水文地质资料,利用脆弱性指数法实现对研究区突水危险性的分析,建立灰岩水的突水危险程度分区图,从而实现对祁南矿101采区(扩大)10煤底板灰岩含水层突水危险性的合理区划。最后,在前期研究工作基础上,依据祁南矿各含水层水质分析资料,建立祁南矿突水水源判别模型,为祁南矿后续的煤矿防治水工作提供有效的理论依据。通过以上研究,本文得出以下几点结论: (1)根据水文地球化学概念模型可知,研究区属于隐伏岩溶深层区,区内地下水循环交替缓慢,富水性差。 (2)研究区内北部受到的太灰水补给以及南部隐伏露头区受到四含水的补给均相对较弱,径流条件差,渗透系数低,导水性较弱,反映区内太灰岩溶极不发育,连通性差,整体富水性极弱。 (3)太灰水在放水试验过程中水质特征变化微弱,且与采区内的奥灰水水质特征有明显差别,表明太灰水与奥灰水之间基本无水力联系,可将太灰含水层与奥灰含水层视为两个独立的水文地质系统。 (4)采区南部为突水危险区,主要原因是南部2005观1孔附近存在一个高水位区,水压高,较高的水压易使太灰水冲破10煤底板隔水层而进入矿井。