摘要：鄂尔多斯盆地煤炭开采面临高矿化度矿井水处理成本高、地下水资源保护难度大的双重挑战。以蒙陕接壤区某煤矿为研究对象，在阐明煤矿水文地质条件复杂、矿井涌水量逐年增长、膜处理工艺成本高等背景下，提出一种新颖的深贮回注、原位减量技术工艺。首先，基于矿井水“水质占优”原则，将不同埋深地层地质安全、水环境安全和储水渗流介质特征等进行对比分析，确定刘家沟组砂岩为优选回注层位。其次，将刘家沟组砂岩垂向划分为7段非均质层位，通过室内CT扫描、渗流试验，揭示了刘家沟组砂岩垂向非均质性、孔隙度和渗透率特征，表明第三段渗透性最优，第三、五段静态储水量最大，进一步明确刘家沟组为低渗、低孔砂岩含水层。然后，依托GMS软件建立巨厚刘家沟组砂岩三维水文地质数值模型，揭示了渗透率不变情况下单井注水流场、水力影响半径、流量和累积储水量的演化规律，模拟结果显示水力影响半径最大为466.1 m，单井注水700天后累积储水量达180.54万m3。最后，构建两种不同地下水资源深贮回注模式，分为常规水资源和非常规水资源两种，提出的“微处理+深回注”的井下、地面回注模式，较传统膜处理成本降低约40%。研究成果响应我国西部煤矿区矿井水地表“零排放”政策，为矿井水资源化利用与生态保护提供理论支撑，已在鄂尔多斯盆地呼吉尔特、纳林河等矿区推广应用，实现了煤-水双资源协调开采，对干旱区生态保护与矿山可持续发展具有重要意义。
文章目录
1. 研究区矿井水减量背景
1.1 矿井涌水概况
1.2 矿井水水质特征
2. 回注目的储层筛选
2.1 储层筛选原则
2.2 筛选结果对比
3. 储层渗流介质特征
3.1 沉积与分组
3.2 孔隙度研究
3.3 渗透率分析
4. 储水量模拟计算
4.1 数值模型
4.2 模拟结果
5. 讨论
5.1 技术适用性与优化方向
5.2 回注模式探讨
6. 结论
