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1绪论1

1.1 煤炭开采引起的生态环境问题1

1.2 国内外研究现状3

1.2.1 煤矿区开采损害规律3

1.2.2 井工开采对地下水流场的影响6

1.2.3 导水裂隙带发育高度的探测与预计7

1.2.4 地下水渗流的影响因素及调控技术9

1.2.5 陕北侏罗纪煤田“保水采煤”研究10

1.3 进一步研究的方向与意义12

2陕北侏罗纪煤田地质概况与开发现状14

2.1 自然地理14

2.1.1 交通位置14

2.1.2 地貌类型14

2.1.3 气象条件16

2.2 地质概况17

2.2.1 地层17

2.2.2 构造19

2.2.3 可采煤层21

2.3 煤田勘探与开发现状22

2.3.1 开发规划22

2.3.2 勘探程度23

2.3.3 生产与开发现状23

2.4 开采沉陷与水资源破坏现状24

2.4.1 采动条件下岩层移动与破坏特征24

2.4.2 地表开采沉陷的类型与特征26

2.4.3 水资源赋存与破坏特征30

2.4.4 “涌水溃沙”对矿井安全的影响33

3天然条件下生态潜水赋存规律35

3.1 区域地下水流系统与水文地质单元35

3.1.1 区域地下水流系统的划分35

3.1.2 区域地下水流系统的特征37

3.1.3 研究区水文地质单元38

3.2 生态潜水流场的基本特征41

3.2.1 生态潜水含水层横向分布特征41

3.2.2 生态潜水含水层垂向赋存特征43

3.2.3 生态潜水的补给、径流与排泄规律45

3.2.4 生态潜水含水层的富水程度分区48

3.2.5 生态潜水的水位变化特征52

3.2.6 生态潜水的水量与开发利用现状59

3.3 关键隔水层及其隔水性能稳定性60

3.3.1 关键隔水层的空间分布60

3.3.2 关键隔水层的物理力学性质与水理性质62

3.3.3 关键隔水层对生态潜水的影响63

3.3.4 关键隔水层隔水性能的变化64

3.4 煤层-地下水空间组合关系70

3.5 岩体-水力学结构模型72

3.6 生态潜水流场准三维非均质各向同性渗流动态数值模型73

4导水裂隙带发育高度的预计方法75

4.1 经验公式预计法75

4.2 理论分析预计法76

4.2.1 理论分析的基本流程76

4.2.2 理论分析法的预计实例80

4.3 实测法86

4.3.1 实测实例86

4.3.2 实测结果的统计分析88

4.4 数值模拟法89

4.4.1 基本参数89

4.4.2 模拟结果91

4.5 物理模拟法108

4.5.1 实验的基本参数108

4.5.2 覆岩移动变形破坏过程分析109

4.5.3 导水裂隙带发育高度的分析111

4.6 研究区导水裂隙带发育高度112

5导水裂隙带发育规律及其对生态潜水流场的垂向扰动113

5.1 导水裂隙带发育高度与煤层覆岩结构的关系113

5.2 导水裂隙带发育高度与煤层开采厚度之间的关系114

5.2.1 地表下沉曲线对比分析114

5.2.2 采高对冒裂带高度的影响116

5.3 导水裂隙带发育高度与工作面长度之间的关系122

5.3.1 主应力对比分析122

5.3.2 地表下沉曲线对比分析124

5.3.3 工作面长度对冒裂带高度的影响125

5.4 导水裂隙带发育高度与工作面推进距离之间的关系129

5.5 分层开采对导水裂隙带发育高度的影响规律130

5.6 受采煤影响的生态潜水流场垂向扰动规律131

5.6.1 采煤对井田内生态潜水流场的垂向扰动132

5.6.2 采煤对矿区生态潜水流场的垂向扰动134

5.7 生态潜水流场垂向变动的动态数值仿真137

5.7.1 数值模拟实验模型139

5.7.2 关键隔水层稳定时导水裂隙带高度与潜水垂向降深的关系140

5.7.3 关键隔水层失稳时导水裂隙带高度与潜水垂向降深的关系148

6生态潜水流场对采煤扰动的侧向响应152

6.1 生态潜水流场影响半径的确定152

6.2 关键隔水层破坏前生态潜水流场对采煤扰动的响应153

6.3 关键隔水层破坏后生态潜水流场对采煤扰动的响应155

6.4 生态潜水流场侧向变动的动态数值仿真157

7陕北侏罗纪煤田生态潜水流场的优化调控160

7.1 生态潜水流场受采煤影响程度分区160

7.2 限高开采161

7.3 限面积开采168

7.4 条带开采171

7.5 上行开采178

主要参考文献182