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大型露天矿在生产过程中,矿坑边坡的含水层中通常保持着较高的地下水水头,对工作面造成很大的水头压力。在潜水条件下,这部分地下水会通过渗出面进入矿坑,影响露天矿的正常生产以及矿石的品质等。同时,地下水也会降低边坡的稳定系数,致使边坡在一定的条件下发生蠕动,造成滑坡、坍塌等地质灾害,严重威胁露天矿的生产安全。因此,露天矿企业在生产过程中通常采取一定的措施来加固边坡,其中,降低边坡内的地下水水头是一种常用的方法。
地下水管理模型是进行地下水资源管理的有力工具,它是基于运筹学原理,应用系统分析方法,为达到既定管理目标所建立的求解地下水最优问题的数学模型。地下水管理模型通常由地下水水流模型和地下水优化模型耦合而成。
以往的研究发现,胜利煤矿露天采场东南帮边坡中的第四系孔隙潜水是诱导边坡发生滑坡的首要因素。目前露天采场已建立了多口疏干井抽取地下水以降低边坡附近的地下水位。如何在现状条件下优化多口疏干井的抽水量,以在确保边坡稳定的同时获得最大的疏干效益,是本文讨论的重点。
本文简单介绍了GWM这一地下水管理程序。GWM采用响应矩阵法将地下水流模型和地下水优化模型耦合,并提供了单纯形法、序列线性规划以及分支定界法供用户来分别解决线性、非线性和0-1混合线性的地下水管理模型。本文首先通过两个理想算例来展示GWM使用简单,操作方便,结果可靠等优点。在此基础上将GWM运用到胜利煤矿露天采场东南帮边坡的地下水疏干优化中,对一个应力期和多个应力期的情况分别给出了优化结果,并对结果进行比较分析。所得的结果可作为该露天采场东南帮边坡疏干工作的一种参考。