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近年来,随着经济快速发展,水资源供需矛盾日益突出,成为制约经济可持续发展的瓶颈。松散含水层是许多矿区的主要充水水源和周围居民的饮用水来源,矿山开采对浅层地下水的流场变化、运动规律具有较大影响,容易疏干浅层地下水,造成区域水资源短缺,影响当地居民的正常生产生活,因此,煤矿开采对地下水资源造成的破坏问题不容忽视。我国华东的大部分煤田,如江苏的徐州、大屯,山东的兖州,安徽的淮南淮北等,位于第四系松散含水层下,因矿井排水影响造成土层底部含水层失水,土层产生压缩下沉。 本文根据地下水动力学、水文地质学、土力学等相关理论知识,综合分析鲍店煤矿五采区水文地质条件,建立水文地质概念模型,采用数值模拟的方法建立鲍店井田五采区底部含水层地下水运动模型。将研究区概化为非均质、各向异性、三维非稳定流模型。利用地下水流模拟软件Visual MODFLOW对所建立的数学模型进行求解,通过模型识别和验证,确定所建立的水文地质模型和数学模型都是合理的,调定的水文地质参数是可靠的,并对未来20年地下水流场演化过程进行了预测。 分析地面沉降形成的自然因素、人为因素以及矿区地面沉降的成因,含水层水位下降导致的地面沉降不容忽视。含水层失水后,固相颗粒所承担的有效应力增加,引起土体孔隙比产生变化,由此分析含水层失水固结机理,并建立底部含水层失水压缩模型,运用VB语言编制计算机程序,利用该程序对研究区地层沉降进行计算。将十年的压缩变形数据通过回归分析,得到压缩变形回归方程,来预测未来底部含水层的变形。最后,将沉降模型预测沉降量与回归分析预测沉降量进行对比,证明回归方程预测沉降是可行的,预测结果是正确的。对含水层失水引起的地表下沉进行预计,对提高沉陷预计精度、减小采动损害具有实际应用价值。