煤炭开采对地下水影响：瞬变电磁法动态监测富水性变化

"这篇论文探讨了煤炭开采对地下水系统的影响，特别是通过瞬变电磁法进行动态监测的方法。在黄河流域中上游的煤炭开采背景下，研究显示大规模开采导致生态环境恶化，而掌握地下水变化规律对于资源开发与生态保护至关重要。研究在陕北柠条塔煤矿南翼进行，通过地质和地电条件分析构建了地电模型。利用时域电磁场理论，模拟了正常和含水异常地电模型的瞬变电磁场反应，发现含水异常体在10ms内的响应明显，不同层位的含水体响应时间和幅度差异显著，证明了瞬变电磁法在探测地下水中的应用潜力。通过现场测试和数值模拟，选择了25Hz的发射频率来获取早期和中期的瞬变电磁场衰减数据。对2-2煤层开采前后的瞬变电磁场动态监测显示，开采降低了直罗组和延安组岩层的富水性，富水区的位置也发生了变化。这些变化与地层结构、隔水性能和地下水补给有关，强调了煤炭开采对地下水系统的显著影响。尽管瞬变电磁动态监测有其局限性，但结合其他研究成果可以更全面地理解煤炭开采对地下水系统的影响，为矿区的生态保护和修复提供依据。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. **煤炭开采对地下水系统的影响**：煤炭开采不仅导致生态环境恶化，还会影响地下水系统，需要进行监测和管理以实现资源开发与生态保护的平衡。 2. **瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）**：这是一种无损探测技术，用于探测地下含水层。通过模拟分析，证明了TEM在检测地下水异常体方面的有效性，特别是在10ms内的快速响应。 3. **地电模型**：通过对研究区的地质和地电条件分析，建立了地电模型，这是进行瞬变电磁法探测的基础。 4. **发射频率的选择**：25Hz被确定为有利的发射频率，因为它能有效获取瞬变电磁场衰减的早期和中期数据。 5. **动态监测**：通过对比2-2煤层开采前后的瞬变电磁场变化，揭示了开采如何影响直罗组和延安组岩层的富水性，并改变了富水区的位置。 6. **地下水系统的影响因素**：地层结构、上覆土层的隔水性能以及地下水补给都与富水性变化紧密相关。 7. **监测的局限性和综合研究的重要性**：瞬变电磁动态监测结果有限，需要与其他研究方法结合，以全面了解煤炭开采对地下水系统的影响规律。 这些知识点对于理解和解决煤炭开采引发的环境问题，以及实施有效的地下水管理策略具有重要意义。