侯恩科，謝曉深，王雙明，龍?zhí)煳?，石增武，?征，黃永安，謝永利，陳 真，白 坤，馬 越，郭亮亮，王 崗

(1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054; 2.陜西省煤炭綠色開(kāi)發(fā)地質(zhì)保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054; 3.陜西陜煤榆北煤業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000; 4.陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司，陜西 榆林 719302;5.陜西省一八五煤田地質(zhì)有限公司，陜西 榆林 719000)

煤炭作為我國(guó)的主體能源在短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變[1-3]。隨著煤炭工業(yè)戰(zhàn)略的西移，陜西、內(nèi)蒙古西部、新疆以及寧夏等西部地區(qū)已經(jīng)成為我國(guó)煤炭主產(chǎn)地[4]。然而，西部地區(qū)水資源缺乏，生態(tài)環(huán)境脆弱，采煤對(duì)水資源和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響大于東部地區(qū)，“煤-水”問(wèn)題已成為制約西部煤炭高質(zhì)量發(fā)展的重要難題。緩解“煤-水”矛盾、維持煤炭開(kāi)采與水資源保護(hù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系已成為西部煤礦實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采的主要任務(wù)[5]。

陜北煤炭基地是我國(guó)14個(gè)大型煤炭基地之一，也是黃河流域九大煤炭基地的重要組成部分[6]。煤炭資源儲(chǔ)量大、煤質(zhì)優(yōu)良，開(kāi)發(fā)利用程度高，水資源相對(duì)缺乏。分布于第四系的薩拉烏蘇組和風(fēng)化基巖中的地下水不僅是該區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活的水源、也是維系生態(tài)環(huán)境的重要基礎(chǔ)。近年來(lái)，在煤炭資源綠色開(kāi)采理念和保水采煤理論的指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在采煤對(duì)地下水影響和水資源保護(hù)等方面取得了較為豐富的研究成果。

采煤對(duì)地下水影響方面，王雙明等[7]揭示了陜北生態(tài)脆弱礦區(qū)內(nèi)薩拉烏蘇組潛水含水層、燒變巖含水層等重要地下含水層的賦存特征及采煤對(duì)水位變化的控制作用;筆者等[8]利用數(shù)值模擬和理論分析揭示了淺埋煤層開(kāi)采對(duì)風(fēng)化基巖含水層流場(chǎng)的影響規(guī)律;趙春虎等[9]揭示了采煤對(duì)地下水動(dòng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，得出了地表水和地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系和轉(zhuǎn)化量的主要原因;范立民等[10]對(duì)比了陜北榆神府礦區(qū)開(kāi)采20 a前后地下水埋深數(shù)據(jù)，揭示了風(fēng)化基巖水、潛水對(duì)高強(qiáng)度開(kāi)采的響應(yīng)特征；柳寧等[11]利用水文數(shù)值模擬方法探討了榆神府礦區(qū)煤炭開(kāi)采對(duì)地下水資源和流場(chǎng)的影響，圈定了降落漏斗的范圍和持續(xù)時(shí)間;李濤等[12]為評(píng)估沙漠淺灘區(qū)大規(guī)模開(kāi)采對(duì)潛水的影響，利用73口水文鉆孔，構(gòu)建了榆神礦區(qū)水文地質(zhì)數(shù)值模型，認(rèn)為3期、4期規(guī)劃區(qū)煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)潛水的影響不大;仵撥云等[13]明確了榆神府礦區(qū)重點(diǎn)煤礦潛水的排泄方式和條件，分析了煤炭開(kāi)采后對(duì)潛水埋深的影響特點(diǎn);彭捷、孫魁等[14-15]通過(guò)資料收集和實(shí)地調(diào)查，揭示了采動(dòng)對(duì)潛水含水層、洛河組含水層的影響規(guī)律及其附加的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，認(rèn)為高強(qiáng)度開(kāi)采是潛水資源量減少的主要驅(qū)動(dòng)因素，也是使環(huán)境趨向脆弱的主要原因。

在水資源保護(hù)方面，范立民等[16-17]針對(duì)陜北煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)問(wèn)題提出了“保水采煤”的研究思路，為緩解“煤-水”矛盾指明了方向，并依此提出了西北地區(qū)保水開(kāi)采影響因素識(shí)別和權(quán)重分析方法。王雙明等[10]揭示了潛水埋深與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，提出了“生態(tài)水位”的概念，為生態(tài)脆弱區(qū)煤炭開(kāi)發(fā)與水資源保護(hù)提供了理論指導(dǎo)。筆者[18]在原有“保水采煤”思想的基礎(chǔ)上，將礦井水綜合利用納入其中，拓展了“保水”的理念，并針對(duì)榆神府礦區(qū)提出了保水采煤途徑。李文平等[19]通過(guò)分析生態(tài)—水—煤系地層空間賦存結(jié)構(gòu)，劃分了榆神礦區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境類(lèi)型，提出了4種保水采煤環(huán)境工程地質(zhì)模式。鄧念東等[20]以榆神礦區(qū)500多個(gè)鉆孔資料為基礎(chǔ)，以洛河組為保水采煤目標(biāo)層，將榆神礦區(qū)劃分了5個(gè)保水采煤工程地質(zhì)條件區(qū)。CHEN等[21]利用多種數(shù)學(xué)方法以地表泉為介入點(diǎn)預(yù)測(cè)了檸條塔煤礦地下水資源賦存特點(diǎn)。

北京是國(guó)家的文化中心，主導(dǎo)著全國(guó)文化發(fā)展的方向，引領(lǐng)國(guó)家文化發(fā)展的進(jìn)程，對(duì)全國(guó)其他地區(qū)的文化發(fā)展具有強(qiáng)大影響力和示范作用，也是國(guó)際文化匯聚和輻射的中心，反映國(guó)家的文化精神、文化形象和文化價(jià)值，宣傳和弘揚(yáng)中華，既是首都的文化發(fā)展戰(zhàn)略，也是北京印刷業(yè)的優(yōu)勢(shì)所在。隨著印刷技術(shù)的發(fā)展，個(gè)性化按需印刷已成為印刷業(yè)服務(wù)文化宣傳領(lǐng)域的新亮點(diǎn)。

堅(jiān)持正向的評(píng)價(jià)引導(dǎo)非常重要。教師在教學(xué)過(guò)程中評(píng)價(jià)要以個(gè)體評(píng)價(jià)為主，而且評(píng)價(jià)的內(nèi)容我認(rèn)為不應(yīng)過(guò)短，不能每次都是“好”“很好”而應(yīng)該是變?yōu)椤氨憩F(xiàn)很棒，再來(lái)兩句”類(lèi)似的話術(shù)，讓學(xué)生閱讀內(nèi)容結(jié)束時(shí)不是終點(diǎn)，而是閱讀的新開(kāi)始。

1 研究區(qū)開(kāi)采地質(zhì)條件

01工作面是礦井首采工作面，走向長(zhǎng)4 560 m，傾向長(zhǎng)350 m，采用綜合機(jī)械化一次性采全高的方式回采2-2煤層，開(kāi)采厚度5.47～6.10 m，平均開(kāi)采厚度5.80 m，開(kāi)采深度280～380 m，平均采深302 m，按照文獻(xiàn)[23]，煤層開(kāi)采深度<150 m的為淺埋煤層，>600 m的為深埋層，因此，01工作面屬中深埋厚煤層綜采工作面。

2-2煤層頂板為延安組第5段巖層，巖性以粉砂巖、泥巖為主。延安組之上為侏羅系直羅組巖層，厚度50～90 m，平均厚度約為80.0 m;安定組巖層位于直羅組之上，厚度30～90 m，平均厚度約為52.3 m，安定組上段巖層為風(fēng)化基巖，是一層獨(dú)立、重要的承壓含水層。保德組紅土與安定組巖層不整合接觸，位于風(fēng)化基巖之上，厚度50～90 m，平均厚度約為65.0 m，是區(qū)內(nèi)重要的隔水層;第四系薩拉烏蘇組沙土層位于紅土之上，局部蘊(yùn)含豐富的潛水資源。地表則被風(fēng)積沙覆蓋。薩拉烏蘇組沙土層和風(fēng)積沙層厚度在3.30～29.24 m，平均8.50 m(圖1)。

圖1 工作面地層結(jié)構(gòu)Fig.1 Stratigraphic structure diagram of working face

2 含水層水位觀測(cè)方案及發(fā)育特征

2.1 觀測(cè)方案

為準(zhǔn)確掌握01工作面回采過(guò)程中風(fēng)化基巖水和潛水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，選取距工作面開(kāi)切眼2 243～3 243 m段作為監(jiān)測(cè)段。采用“十”字布線原則布設(shè)了傾向、走向2條地下水觀測(cè)剖面線，分別為A—A′剖面線和B—B′剖面線。A—A′剖面線距開(kāi)切眼2 643 m，長(zhǎng)1 920 m，共布設(shè)16個(gè)水文孔，孔距在100～300 m。B—B′剖面線長(zhǎng)1 000 m，共包含7個(gè)水文孔，其中，F(xiàn)5和S5孔是2條剖面線共有孔。以200 m的等孔距順回采方向布設(shè)。以“F”作為編號(hào)的水文孔觀測(cè)風(fēng)化基巖含水層水位，以“S”作為編號(hào)的水文孔觀測(cè)潛水含水層水位(圖2)。

圖2 鉆孔布置Fig.2 Borehole distribution map

2.2 含水層發(fā)育分布特征

(1)風(fēng)化基巖含水層發(fā)育分布特征。繪制了A—A′剖面線水文地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖(圖3)。從圖3可以看出，風(fēng)化基巖層在監(jiān)測(cè)段內(nèi)均有分布，初始水位標(biāo)高在1 267.278～1 291.730 m，水位埋深在2.82～19.96 m，呈西南高、東北低的態(tài)勢(shì)，表明風(fēng)化基巖含水層水由西南向東北流動(dòng)。抽水試驗(yàn)資料顯示:風(fēng)化基巖含水層單位涌水量0.012 4～1.278 8 L/(s·m)，滲透系數(shù)0.046 7～1.141 6 m/d，富水性不均勻。研究區(qū)及其鄰近區(qū)域以往水位長(zhǎng)觀孔觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，回采前即天然狀態(tài)下風(fēng)化基巖含水層水位處于波動(dòng)狀態(tài)，其中1—6月水位下降，7—9月水位上升，10—12月水位基本不變，年最大變幅為0.65 m。

(2)潛水含水層發(fā)育分布特征。繪制了B—B′剖面線的水文地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖(圖4)。從圖3，4可以看出，監(jiān)測(cè)段內(nèi)潛水含水層特征為:① 潛水含水層分布極不均勻，受保德組紅土頂界面形態(tài)控制，工作面傾向上潛水賦存在S3孔至S7孔之間的區(qū)域內(nèi);走向上S16孔前方約500 m為潛水賦存邊界;② 含水層厚度分布不均，為0.74～11.07 m，平均為4.98 m，紅土頂界低洼處，含水層厚度較大;③ 初始潛水位標(biāo)高在1 276.726～1 279.430 m，埋深在1.5～13.5 m，逆回采方向流動(dòng)，于地表低洼處出露，形成地表海子(地表積水)；④ 研究區(qū)及其鄰近區(qū)域以往水文長(zhǎng)觀孔觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示天然狀態(tài)下潛水含水層水位隨氣候變化而處于波動(dòng)狀態(tài)，其中雨季(6—10月)水位上升，旱季(11—5月)水位下降，年變幅小于0.5 m。

3 地下水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

3.1 風(fēng)化基巖含水層水位動(dòng)態(tài)規(guī)律

從圖5可以看出，01工作面回采過(guò)程中，F(xiàn)11孔風(fēng)化基巖含水層水位基本與初始水位保持一致，未發(fā)生明顯變化，其余孔內(nèi)的風(fēng)化基巖含水層均受到采動(dòng)影響。在采動(dòng)影響范圍內(nèi)，風(fēng)化基巖含水層水位具有相對(duì)統(tǒng)一的變化過(guò)程，均表現(xiàn)出“先下降后回升”的動(dòng)態(tài)規(guī)律，且恢復(fù)至初始水位。風(fēng)化基巖含水層動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 風(fēng)化基巖含水層動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)Table 1 Data of dynamic change of weathered bedrock aquifer

結(jié)合工作面回采位置，根據(jù)風(fēng)化基巖含水層水位受采動(dòng)影響表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)規(guī)律，將其劃分為3個(gè)階段:① 快速下降階段;② 回升恢復(fù)階段;③ 穩(wěn)定波動(dòng)階段。

從物候期觀測(cè)結(jié)果分析，各類(lèi)月季均能正常發(fā)芽、開(kāi)花、結(jié)果，在未采取冬季防凍、旱的情況下，除冷香玫瑰外，其余各品種均不能正常越冬，在西寧地區(qū)引種栽培均需采取防凍、旱措施。

圖6 水位快速下降階段相關(guān)關(guān)系曲線Fig.6 Correlation curves of water level in rapid decline stage

(2)回升恢復(fù)階段。此階段處于快速下降階段之后。風(fēng)化基巖含水層在側(cè)向補(bǔ)給作用下水位開(kāi)始逐漸回升，直至恢復(fù)至初始水位?；謴?fù)至初始水位的時(shí)間是在工作面回采過(guò)A—A′剖面線下方后的88～122 d。

本文使用LDC1000 金屬探測(cè)傳感器快速跟蹤直徑為0.8 毫米的鐵絲形成的跑道，對(duì)幾個(gè)模塊的選擇進(jìn)行了比較，分析了各模塊的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)跟蹤算法進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和分析，保證了跟蹤的可靠性，并且還提高了小車(chē)的跟蹤速度。最終結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的跟蹤車(chē)能夠快速穩(wěn)定地跟蹤，在檢測(cè)到硬幣時(shí)可以發(fā)出警報(bào)，并且智能小車(chē)可以在行駛時(shí)實(shí)時(shí)顯示時(shí)間和里程。但是自動(dòng)循跡過(guò)程中偶爾會(huì)存在沖出賽道以及蜂鳴器誤報(bào)現(xiàn)象，其中有可能存在元器件性能不穩(wěn)定、接觸不良、接線不穩(wěn)等情況，也存在程序不夠優(yōu)化，未能找到最佳參數(shù)，使時(shí)間不是最優(yōu)。

從圖7(a)可以看出，水位平均回升速率在1.08～8.68 cm/d。此階段持續(xù)時(shí)間與水文孔距工作面中心距離呈近似的正態(tài)分布，即越靠近工作面中心風(fēng)化基巖含水層受采動(dòng)影響越嚴(yán)重，含水層水位回升恢復(fù)的時(shí)間越長(zhǎng)。在不考慮水文孔位置方向的基礎(chǔ)上，2者擬合后的函數(shù)表達(dá)式為:y=74.4exp(-x/182.58)+31.73，R2=0.64;水位平均回升速率與距工作面中心距離存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，但無(wú)明顯函數(shù)關(guān)系(圖7(b))。

圖7 回升恢復(fù)階段相關(guān)關(guān)系曲線Fig.7 Recovery phase correlation curves

此外，就面內(nèi)水文孔而言，回升恢復(fù)階段又可分為2個(gè)亞階段，分別是波動(dòng)回升階段和穩(wěn)定回升階段。其中，波動(dòng)回升出現(xiàn)在回升恢復(fù)階段早期，該階段內(nèi)風(fēng)化基巖含水層水位呈較大的波動(dòng)起伏變化，但總體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。從表2可以看出，F(xiàn)4，F(xiàn)5和F6孔波動(dòng)回升階段時(shí)間分別為34，67和47 d，說(shuō)明越靠近工作面中心波動(dòng)回升階段的時(shí)間越長(zhǎng)。穩(wěn)定回升出現(xiàn)在波動(dòng)回升階段之后，是回升恢復(fù)的后期階段。該階段內(nèi)風(fēng)化基巖含水層水位以一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的回升速率持續(xù)升高直至恢復(fù)至初始水位。

學(xué)界好論朱子晚年之論，卻不知象山也有晚年之論。晚年之象山一改中年之學(xué)風(fēng)，內(nèi)外兼修，再無(wú)偏頗之弊。須知晚年象山最大的兩件事，一是要注經(jīng)立說(shuō)，二是要處理荊門(mén)軍政，此兩者皆側(cè)重外王事業(yè)，可見(jiàn)其當(dāng)時(shí)的心境與思想已有所轉(zhuǎn)變。實(shí)則晚年陸九淵之學(xué)術(shù)思想已與朱子無(wú)大異，若能哲人多壽，自能會(huì)同一致。但以陸九淵晚年之生平與文獻(xiàn)而言，已能見(jiàn)其會(huì)同之規(guī)模與梗要。

表2 面內(nèi)鉆孔各階段持續(xù)時(shí)間Table 2 Duration of each stage of in-plane drilling d

(3)穩(wěn)定波動(dòng)階段:該階段風(fēng)化基巖含水層水位變化特征為:含水層水位恢復(fù)至初始水位后，不再發(fā)生突然性變化或者單趨向的持續(xù)性變化，而是圍繞初始水位呈現(xiàn)小幅度的波動(dòng)性變化，波動(dòng)幅度一般在初始水位的±0.5 m范圍內(nèi)。

3.2 潛水含水層水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

3.2.1B—B′剖面線潛水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

從圖8可以看出，在B—B′剖面線上鉆孔潛水位隨回采均表現(xiàn)出“先下降后回升”的動(dòng)態(tài)特征。從表3可以看出，B—B′剖面線各水文孔達(dá)到最低水位的時(shí)間分別是回采位置過(guò)孔后的26，13，27，33，23和25 d，平均為25 d;水位降深在1.679～4.192 m，平均為3.174 m，水位平均下降速率在6.46～23.61 cm/d。

表3 B—B′剖面線潛水含水層動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)Table 3 Dynamic change data of phreatic aquifer in B—B′ profile

圖8 B—B′剖面線潛水位變化曲線Fig.8 Variation curves of phreatic water level in B—B′ profile

當(dāng)水位下降至最低后，潛水位開(kāi)始回升，分別于過(guò)孔后的138，25，90，102，90和73 d回升至最高水位但仍低于初始水位，水位平均回升速率在0.81～4.44 cm/d。之后潛水處于波動(dòng)狀態(tài)，波動(dòng)幅度小于0.50 m。潛水位穩(wěn)定后，各水文孔穩(wěn)定水位與初始水位相比仍具有差值，范圍在0.665～3.318 m，平均為2.360 m，且越接近潛水上游，水位降深越大。

3.2.2A—A′剖面線潛水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

針對(duì)性訓(xùn)練1：一條多肽鏈的分子式為C22H34O13N6，其徹底水解后，只得到下列下列3種氨基酸：谷氨酸（C5H9O4N），甘氨酸（C2H5O2N），丙氨酸（C3H7O2N）。則該多肽鏈徹底水解可產(chǎn)生多少個(gè)丙氨酸？ （ ）

圖9 A—A′剖面線潛水含水層水位變化曲線Fig 9 Water level variation curve of phreatic aquifer along A—A′ profile

表4 A—A′剖面線潛水動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)Table 4 Dynamic change data of phreatic aquifer in A—A′ profile

4 地下水位動(dòng)態(tài)變化的形成機(jī)制

4.1 風(fēng)化基巖含水層水位動(dòng)態(tài)變化機(jī)制

以往研究表明，風(fēng)化基巖含水層結(jié)構(gòu)受到直接損傷即導(dǎo)水裂隙貫通風(fēng)化基巖層是導(dǎo)致其水位發(fā)生變化和水資源量減少的主要因素[9]。為揭示01工作面覆巖結(jié)構(gòu)損害特征與水位動(dòng)態(tài)變化之間的聯(lián)系，筆者利用覆巖“三帶”探查孔揭露的資料和不間斷、連續(xù)的GNSS地表移動(dòng)變形自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)(每隔2 h獲得1個(gè)地表移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù))，分析工作面采動(dòng)含水層結(jié)構(gòu)損害與風(fēng)化基巖含水層水位動(dòng)態(tài)變化之間的聯(lián)系，探討地下水位動(dòng)態(tài)變化的機(jī)制。其中XSD7覆巖“三帶”探查孔位于S12孔和S5孔中間，GNSS地表移動(dòng)自動(dòng)觀測(cè)站布設(shè)在距S5孔5 m處，具體如圖2所示。

1.5.2 質(zhì)譜條件。離子源：電噴霧離子源 ESI；掃描方式：負(fù)離子(ESI-)掃描；檢測(cè)方式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)；噴霧電壓：-4 500 V；離子源溫度：550 ℃；氣簾氣壓力：206.8 kPa；霧化氣壓力：379.2 kPa；輔助加熱氣壓力：379.2 kPa。碰撞氣CAD：Medium。

4.1.1風(fēng)化基巖含水層結(jié)構(gòu)損害特征

潛水含水層處于彎曲下沉帶上段，距離地表較近，且地表裂縫未發(fā)育至潛水含水層內(nèi)。為揭示潛水含水層水位變化與地表下沉的關(guān)系，筆者利用S5孔處GNSS地表下沉自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和S5孔潛水含水層水位變化規(guī)律，繪制了潛水變化和地表下沉關(guān)系圖(圖14)。從時(shí)間尺度上看，潛水位的快速下降和回升與地表下沉具有同時(shí)性，即地表開(kāi)始下沉?xí)r，潛水位開(kāi)始下降，下降幅度基本一致。

以鉆孔巖芯取樣、沖洗液消耗量觀測(cè)和鉆孔電視3種方法綜合探查出覆巖“兩帶”(導(dǎo)水裂隙帶)發(fā)育高度為157.39 m，其中垮落帶高度為30.47 m(圖10)。導(dǎo)水裂隙帶頂界距離地表的垂直高度為156.61 m，風(fēng)化基巖底界距離地表垂直高度為99.60 m，導(dǎo)水裂隙帶未發(fā)育至風(fēng)化基巖層中，2者仍有57.01 m的垂直高度差。表明工作面采動(dòng)后，風(fēng)化基巖含水層未被導(dǎo)水裂隙切穿，含水層結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生損害。

圖10 導(dǎo)水裂隙帶探測(cè)結(jié)果Fig.10 Detection of water-conducting fracture zone

4.1.2水位變化與巖層下沉之間的耦合關(guān)系

以上成果豐富了煤炭開(kāi)采地下水保護(hù)方面理論研究，但對(duì)綜采工作面開(kāi)采過(guò)程中地下水位的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律尚無(wú)系統(tǒng)觀測(cè)、研究。筆者以榆神礦區(qū)3期規(guī)劃區(qū)中部的某礦首采工作面(01工作面)為研究區(qū)，以風(fēng)化基巖含水層和潛水含水層為研究對(duì)象，通過(guò)布設(shè)水文長(zhǎng)觀孔觀測(cè)揭示采動(dòng)過(guò)程中風(fēng)化基巖水和潛水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，結(jié)合覆巖損害特征，闡明其動(dòng)態(tài)變化機(jī)理，為煤礦區(qū)水資源保護(hù)提供借鑒。

圖11為工作面內(nèi)F5孔風(fēng)化基巖水位動(dòng)態(tài)變化和風(fēng)化基巖層下沉、地表下沉之間的關(guān)系。風(fēng)化基巖含水層水位變化與地表下沉不具有同時(shí)性，即2者變化速率之間存在時(shí)間差，原因在于風(fēng)化基巖層位于彎曲下沉帶下段，其彎曲下沉量大于同一時(shí)間的地表下沉量，借助地表下沉量曲線可近似推斷出風(fēng)化基巖層下沉曲線(圖11中紅色曲線)。由圖11可以看出，風(fēng)化基巖含水層水位變化與風(fēng)化基巖層下沉具有了整體的同時(shí)性，風(fēng)化基巖層開(kāi)始劇烈下沉?xí)r，水位下降速率也隨之加快。

圖11 風(fēng)化基巖含水層水位及其下沉曲線Fig.11 Water level of weathered bedrock and subsidence curve

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化基巖含水層水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與風(fēng)化基巖層下沉速度密切相關(guān)(圖12)。當(dāng)工作面回采位置距F5孔39.8 m時(shí)，風(fēng)化基巖層下沉速度超過(guò)10 mm/d，風(fēng)化基巖水位開(kāi)始緩慢下降;當(dāng)工作面回采過(guò)F5孔下方10 m時(shí)，風(fēng)化基巖層下沉速度達(dá)到136 mm/d，水位下降速率也急劇增加，由原來(lái)的152 mm/d增加至1 045 mm/d。當(dāng)風(fēng)化基巖層下沉速度逐漸增大并達(dá)到峰值234 mm/d時(shí)，風(fēng)化基巖含水層水位完成快速下降階段，水位達(dá)到最低值。其后，風(fēng)化基巖層下沉速度開(kāi)始減小，而風(fēng)化基巖含水層在側(cè)向補(bǔ)給作用下水位開(kāi)始回升，進(jìn)入波動(dòng)回升階段。當(dāng)風(fēng)化基巖層下沉速度趨于0時(shí)，風(fēng)化基巖含水層水位進(jìn)入穩(wěn)定回升階段，開(kāi)始以一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的回升速率恢復(fù)至初始水位。

圖12 風(fēng)化基巖含水層水位及其下沉速度曲線Fig.12 Water level and subsidence velocity curve of aquifer in weathered bedrock

4.1.3水位動(dòng)態(tài)變化機(jī)制探討

(1)風(fēng)化基巖含水層水位下降原因分析。工作面內(nèi)風(fēng)化基巖含水層未被導(dǎo)水裂隙貫穿，不會(huì)沿導(dǎo)水裂隙流入采空區(qū)，但其水位變化又與風(fēng)化基巖層下沉密切相關(guān)。因此，推斷認(rèn)為風(fēng)化基巖含水層主要是以下原因造成的:① 風(fēng)化基巖層下沉。風(fēng)化基巖層的下沉速度較快，水位會(huì)在短時(shí)間內(nèi)因補(bǔ)給不及時(shí)而隨巖層發(fā)生下降；② 臨時(shí)性的覆巖裂隙和離層。據(jù)《開(kāi)采損害學(xué)》[24]介紹，彎曲下沉帶基本呈整體移動(dòng)特征，但在其下部會(huì)出現(xiàn)離層，也具有充水功能。因此，認(rèn)為在風(fēng)化基巖層劇烈下沉階段產(chǎn)生了不導(dǎo)水的臨時(shí)性細(xì)小裂隙和離層，風(fēng)化基巖含水層水會(huì)進(jìn)入下部離層空間和臨時(shí)性裂隙中，進(jìn)而導(dǎo)致其水位下降。采動(dòng)過(guò)程中風(fēng)化基巖水位最大降深大于同時(shí)期風(fēng)化基巖層下沉量說(shuō)明了這一問(wèn)題;③ 巖石結(jié)構(gòu)的改變。彎曲下沉?xí)谝欢ǔ潭壬细淖儙r石結(jié)構(gòu)，比如孔隙數(shù)量、原生裂隙數(shù)量等，增大儲(chǔ)水能力，進(jìn)而造成水位下降。

工作面外風(fēng)化基巖含水層水位無(wú)超前下降和突變現(xiàn)象，均以小于50.0 mm/d的速率持續(xù)穩(wěn)定下降則是其向工作面內(nèi)風(fēng)化基巖含水層進(jìn)行穩(wěn)定的側(cè)向補(bǔ)給導(dǎo)致的。

地表下沉:潛水賦存在薩拉烏蘇組沙土中，無(wú)承壓性，短時(shí)間內(nèi)因側(cè)向補(bǔ)給的不及時(shí)其水位標(biāo)高會(huì)隨著地表下沉而下降，但其水位埋深基本不會(huì)發(fā)生變化，S5孔潛水位最大降深與地表下沉量基本一致說(shuō)明了這一問(wèn)題。

工作面外鉆孔內(nèi)風(fēng)化基巖含水層水位是在更遠(yuǎn)處含水層側(cè)向補(bǔ)給的作用下恢復(fù)至初始水位的。

4.2 潛水含水層水位動(dòng)態(tài)變化機(jī)制

4.2.1潛水含水層結(jié)構(gòu)損害特征

(1)快速下降階段。風(fēng)化基巖含水層水位表現(xiàn)出持續(xù)快速下降的變化特征，日平均下降速率在0.86～95.91 cm，一般在工作面回采過(guò)A—A′剖面線下方后的7～68 d內(nèi)，水位達(dá)到最低。由圖6(a)可以看出，該階段持續(xù)時(shí)間(回采位置在A—A′剖面線正下方至水位降至最低的時(shí)間)、水位最大降深和水位平均下降速率與水孔距工作面中心距離呈正態(tài)分布。風(fēng)化基巖含水層水位平均下降速率和水位最大降深由工作面中心向兩側(cè)逐漸減小直至穩(wěn)定，與鉆孔距工作面中心距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在不考慮水文孔位置方向的基礎(chǔ)上，分別擬合得到了2者與水文孔距工作面中心距離的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為y=93.84exp(-x/76.93)+1.59，R2=0.99;y=669.20exp(-x/301.2)+11.85，R2=0.74?？焖傧陆惦A段持續(xù)時(shí)間與鉆孔距工作面中心距離呈正相關(guān)關(guān)系，即越遠(yuǎn)離工作面中心快速下降階段持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，且當(dāng)距工作面中心距離>275 m后，該階段持續(xù)時(shí)間近似相等;2者擬合后的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為y=-69.93exp(-x/213.54)+71.55，R2=0.91，符合正指數(shù)關(guān)系(圖6(b))。

導(dǎo)水裂隙和采動(dòng)發(fā)育深度大的地表裂縫是潛水含水層結(jié)構(gòu)遭受損害的主要途徑[22]。由4.1.1節(jié)可知導(dǎo)水裂隙帶未發(fā)育至潛水含水層，不會(huì)造成潛水漏失。

圖13 地表裂縫照片F(xiàn)ig.13 Pictures of surface cracks

對(duì)出現(xiàn)在水文孔附近的采動(dòng)地表裂縫進(jìn)行人工觀測(cè)，結(jié)果顯示，地表裂縫發(fā)育寬度在2.0 cm以下，長(zhǎng)度較短。對(duì)裂縫實(shí)施原位充填開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)，地表裂縫深度存在極限值一般不超過(guò)2.5 m。而監(jiān)測(cè)區(qū)工作面內(nèi)上方潛水含水層埋深3.12～8.50 m，均大于2.50 m，故地表裂縫也不會(huì)對(duì)潛水含水層結(jié)構(gòu)造成直接損害。

4.2.2水位變化與地表下沉之間的耦合關(guān)系

由圖5、圖6、圖7可以看出,相同參數(shù)條件下,采用RNN模型預(yù)測(cè)出現(xiàn)了較大偏差并且預(yù)測(cè)趨勢(shì)與真實(shí)溫度、濕度、二氧化碳濃度的變化趨勢(shì)相差較大;GRU模型預(yù)測(cè)的趨勢(shì)與原始數(shù)據(jù)趨勢(shì)基本一致,但數(shù)值仍存在一定的偏差,說(shuō)明這兩個(gè)模型預(yù)測(cè)效果均不是很理想；采用LSTM模型的環(huán)境變量預(yù)測(cè),其預(yù)測(cè)趨勢(shì)與真實(shí)趨勢(shì)基本一致,預(yù)測(cè)值更接近于真實(shí)值,預(yù)測(cè)效果更好。綜上所述,LSTM模型對(duì)溫室大棚環(huán)境變量(溫度、濕度、二氧化碳濃度)的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于其它兩種模型,能很好地?cái)M合真實(shí)溫度、濕度、二氧化碳濃度的變化趨勢(shì),達(dá)到了比較理想的預(yù)測(cè)效果。

圖14 潛水位變化及地表下沉曲線Fig.14 Variation of phreatic water level and surface subsidence curve

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，潛水位動(dòng)態(tài)變化與地表下沉速度密切相關(guān)(圖15)。2019-05-21—08-09即回采過(guò)孔前8 d至過(guò)孔后130 d，共138 d是地表下沉的活躍階段，而在活躍階段的前35 d內(nèi)地表平均下沉速度達(dá)到74.3 mm/d，累計(jì)下沉量為2 605 mm(2.605 m)，占總下沉量的91.9%，是地表劇烈下沉期。而潛水位的快速下降也發(fā)生在該時(shí)間段內(nèi)，且與地表下沉速度存在一定的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)?shù)乇碓竭^(guò)劇烈下沉期進(jìn)入活躍階段后期和衰退階段，地表下沉速度減弱直至為0時(shí)。潛水位則在大氣降水和高位潛水的側(cè)向補(bǔ)給作用下逐漸回升，進(jìn)入回升階段。

Step1：依據(jù)公式（5）或（6）計(jì)算目標(biāo)用戶與k 個(gè)聚類(lèi)中心之間的相似性，得到相似度向量V={ v1,v 2,v3,…,vk}。

圖15 潛水位變化及地表下沉速度曲線Fig.15 Variation of phreatic water level and curve of surface subsidence velocity

4.2.3潛水位動(dòng)態(tài)變化機(jī)制探討

從圖9可以看出，在A—A′剖面線上的鉆孔(除S5孔外)潛水位均表現(xiàn)出“持續(xù)下降至穩(wěn)定”的動(dòng)態(tài)特征。從表4可以看出，潛水位持續(xù)下降至最低的時(shí)間是回采過(guò)后的131～154 d，平均為139 d;潛水位穩(wěn)定后，相較于初始水位下降了0.948～2.125 m，下降速率在0.68～1.62 cm/d。表明在A—A′剖面線上，潛水含水層也具有一定的流失，且與距工作面中心的距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)，水位降深越小，潛水流失越小。

(1)潛水含水層水位下降原因分析。結(jié)合潛水位動(dòng)態(tài)變化與地表下沉耦合關(guān)系和監(jiān)測(cè)區(qū)潛水滲流特征發(fā)現(xiàn)，地表下沉和潛水滲流出露是造成面內(nèi)潛水位標(biāo)高下降的主要原因。

(2)風(fēng)化基巖含水層水位恢復(fù)原因分析。風(fēng)化基巖水位恢復(fù)則與其失水途徑的消失和側(cè)向補(bǔ)給有關(guān)。隨著工作面不斷回采，面內(nèi)風(fēng)化基巖層下沉速度減緩，臨時(shí)性覆巖裂隙發(fā)生閉合，離層裂隙逐漸消失，失水途徑減少，在側(cè)向補(bǔ)給與巖層下沉雙重作用下水位開(kāi)始波動(dòng)回升。隨著風(fēng)化基巖層逐漸穩(wěn)定，下沉速度達(dá)到最低時(shí)，在監(jiān)測(cè)區(qū)外圍風(fēng)化基巖含水層穩(wěn)定的補(bǔ)給作用下，面內(nèi)風(fēng)化基巖含水層開(kāi)始穩(wěn)定回升，直至恢復(fù)至初始水位。

潛水的滲流、出露:針對(duì)01工作面而言，回采方向與潛水滲流方向相反，采動(dòng)引起的地表下沉加大了回采前方與后方、工作面中央和兩側(cè)潛水含水層之間的水力坡度，使得潛水向工作面中央?yún)R流并加速向回采后方流動(dòng)，進(jìn)而出露地表補(bǔ)給地表水(圖16)，發(fā)生蒸發(fā)，間接為潛水提供了失水途徑，改變了潛水的水頭差?；夭珊蠓姐@孔的潛水含水層厚度均有不同程度的增加，表明了潛水在向后方滲流。

此外，工作面外潛水位以小于15 mm/d的速率持續(xù)穩(wěn)定下降則是其向工作面內(nèi)進(jìn)行側(cè)向補(bǔ)給導(dǎo)致的。

(2)潛水位未完全恢復(fù)的原因分析。由圖3和16可以看出，監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)潛水含水層分布局限，側(cè)向補(bǔ)給缺乏，儲(chǔ)量有限。側(cè)向補(bǔ)給量無(wú)法彌補(bǔ)潛水發(fā)生滲流的損失量是潛水位無(wú)法恢復(fù)的主要原因，尤其是S16孔北西側(cè)無(wú)潛水層發(fā)育使得上游潛水補(bǔ)給缺乏，導(dǎo)致面內(nèi)潛水位無(wú)法恢復(fù)如初，面外潛水位無(wú)回升恢復(fù)過(guò)程，上游水文孔(S14，S15和S16)水位穩(wěn)定降深大于下游水文孔穩(wěn)定降深也間接表明了上游潛水在補(bǔ)給下游，而其本身無(wú)法得到充分補(bǔ)給。反言之，當(dāng)潛水側(cè)向補(bǔ)給充足時(shí)，潛水完全可以恢復(fù)。

此次檢查共發(fā)現(xiàn)安全隱患八起，對(duì)有安全隱患的單位下達(dá)了整改通知書(shū)，并下發(fā)了督查通報(bào)。據(jù)了解，10天以后，該團(tuán)將對(duì)整改情況進(jìn)行回頭看，對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行復(fù)查，目前被檢查單位已對(duì)存在的隱患開(kāi)始全面整改?！?/p>

綜上，01工作面開(kāi)采潛水未發(fā)生漏失只是因煤層采動(dòng)誘發(fā)的地表下沉加快了滲流速度，增大了潛水對(duì)地表水的補(bǔ)給量，間接改變了潛水水頭差，導(dǎo)致水位發(fā)生不同程度的下降。側(cè)向補(bǔ)給缺乏、水量有限是潛水位無(wú)法恢復(fù)至初始的主要原因。

產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)業(yè)之間的發(fā)展都是息息相關(guān)的，能相互融合，互利互惠，聯(lián)動(dòng)發(fā)展。旅游業(yè)也是如此。旅游與地產(chǎn)的融合，可以形成極具規(guī)模的旅游地產(chǎn)；旅游與農(nóng)副食品加工的融合，可以雙向推動(dòng)旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展；旅游與農(nóng)業(yè)的融合，可以發(fā)展休閑觀光農(nóng)業(yè)；旅游與會(huì)展業(yè)的融合，可以集聚專(zhuān)業(yè)人士，拉動(dòng)融資。

5 結(jié) 論

(1)中深埋厚煤層開(kāi)采條件下，位于彎曲下沉帶內(nèi)的風(fēng)化基巖含水層水位表現(xiàn)出“先下降后回升”并恢復(fù)至初始水位的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，含“快速下降”“回升恢復(fù)”和“穩(wěn)定波動(dòng)”3個(gè)階段。其中“回升恢復(fù)”階段又分為“波動(dòng)回升”和“穩(wěn)定回升”兩個(gè)亞階段。在水位快速下降階段，水位最大降深、平均下降速率均呈正態(tài)分布且與距工作面中心距離符合指數(shù)函數(shù)關(guān)系，水位回升恢復(fù)階段，持續(xù)時(shí)間和平均回升速率與距工作面中心距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(2)風(fēng)化基巖層劇烈下沉及其產(chǎn)生的臨時(shí)性不導(dǎo)水裂隙和離層是面內(nèi)風(fēng)化基巖含水層水位發(fā)生下降的主要因素。水位快速下降階段和回升階段分別對(duì)應(yīng)風(fēng)化基巖層下沉速度的增大和減小過(guò)程，當(dāng)風(fēng)化基巖層下沉速度趨于0時(shí)，臨時(shí)性不導(dǎo)水裂隙和離層閉合、數(shù)量減小，水位在穩(wěn)定的側(cè)向補(bǔ)給下開(kāi)始逐步回升。面外風(fēng)化基巖的動(dòng)態(tài)變化則與其側(cè)向補(bǔ)給密切相關(guān)。

(3)當(dāng)潛水含水層分布局限、側(cè)向補(bǔ)給缺乏時(shí)，位于彎曲下沉帶的潛水含水層水位主要表現(xiàn)出“先下降后回升”和“持續(xù)下降至穩(wěn)定”2種動(dòng)態(tài)規(guī)律。這種動(dòng)態(tài)變化特征與地表下沉密切相關(guān)，水位下降期與地表活躍階段早期劇烈下沉具有同時(shí)一致性，水位回升則是地表下沉進(jìn)入活躍階段后期和衰退階段，下沉速度趨于零值時(shí)，潛水接受側(cè)向補(bǔ)給造成的;潛水位持續(xù)下降則是潛水側(cè)向滲流和補(bǔ)給不足造成的。

(4)中深埋厚煤層開(kāi)采只要導(dǎo)水裂隙帶不導(dǎo)通風(fēng)化基巖層，風(fēng)化基巖含水層水和潛水含水層水就不會(huì)因?qū)严抖┦?。風(fēng)化基巖水位一般可恢復(fù)，潛水含水層水位則會(huì)因采動(dòng)地表移動(dòng)而有所變化，但并不漏失。潛水含水層的保護(hù)不僅要關(guān)注潛水含水層的損害情況，也需著重研究采動(dòng)地表下沉造成的潛水水頭變化及其附加的滲流場(chǎng)變化，從滲流場(chǎng)及其補(bǔ)、徑、排的角度出發(fā)實(shí)現(xiàn)潛水保護(hù)。

責(zé)任心極強(qiáng)的嘉慶皇帝非常焦急。他堅(jiān)持厲行懲貪，對(duì)貪官發(fā)現(xiàn)一個(gè)，撤換一個(gè)，絕不手軟。從嘉慶七年到嘉慶十年，大大小小的貪官，又查出了幾十個(gè)?？墒歉瘮〉膭?shì)頭，仍然沒(méi)有絲毫減弱。各地基層政府的財(cái)政虧空仍然越來(lái)越多。

目前，中心每年完成注冊(cè)檢驗(yàn)業(yè)務(wù)量5000余批次，近幾年共承擔(dān)了100余個(gè)品種1000余批次的國(guó)家和地方監(jiān)督抽驗(yàn)工作，完成了總局下達(dá)的6810等5個(gè)分類(lèi)目錄的修訂及“無(wú)源植入器械”命名工作，完成多項(xiàng)醫(yī)療器械檢驗(yàn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的調(diào)研和編寫(xiě)，為國(guó)家總局和天津市市場(chǎng)監(jiān)管委的監(jiān)管工作提供技術(shù)支撐。