考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律

齐跃明，周 沛,*，周 来，蒋 丹，杨雨晴，刘延卓

(1.中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221116)

矿山关闭不是矿山生命周期的终结，那些开采时期的人类采掘行为往往对矿区环境与生态造成持续的影响[1-2]。高硫煤矿关闭后，由于复杂水体间的水文地球化学反应、水-岩作用及微生物作用，煤岩共生的含硫矿物逐渐释放形成高浓度硫酸盐，进而形成酸性矿井水(Acid Mine Drainage，AMD)[3-4]。煤矿开采过程中伴随的裂隙破坏带、封闭不良钻孔或废弃巷道等为AMD提供潜在径流通道，串层污染相邻含水层地下水，影响居民生活饮用水安全和周边生态环境[5-6]。

研究闭坑矿井采动效应下AMD 的运移规律对保护当地水环境，确保含水层地下水质安全均具有十分重要的意义。目前，前人对AMD 在含水层中迁移规律作了较多的研究。如C.B.Tabelin 等[7]模拟了日本某闭坑矿井尾矿中AMD 中所含重金属Zn 和Cu 的迁移特征，发现渗透系数的差异导致优先流现象，对污染羽分布产生较大影响。M.Ramasamy 等[8]则以 S为特征污染物预测了AMD 在地下水中的时空分布特征，并对模型关键性输入参数进行敏感性分析，结果表明地质单元导水率的增加会导致地下水流速提高，地下水汇入增多，从而稀释了硫酸盐浓度。郑帅[9]进一步考虑了上覆地层应力的影响，AMD 的迁移扩散过程主要通过采空区对流实现，废旧采空区应力增大会减缓污染物的扩散程度，且随时间的增加而减弱。由于AMD 受水-水、水-岩、微生物等作用综合影响[10-13]，水质组分复杂且组分时序演化规律难以捕捉，建立考虑多物理场耦合模型下的AMD 水质演化规律研究已成为当下的热点科学问题[14-16]。然而，对于闭坑矿区来说，以往地下水溶质运移和污染研究甚少考虑煤层开采扰动影响，而这恰恰对于分析AMD 潜在污染途径、刻画框架式污染时空演化规律并推断污染扩散范围，建立适用于煤矿采空区地下水的溶质迁移模型有着重要意义。

基于此，笔者以某闭坑煤矿形成的酸性矿井水为研究对象，考虑多煤层开采效应引起的导水裂隙带所导致的含水层渗透系数变化，运用COMSOL 软件构建AMD污染迁移的渗流-溶质运移耦合三维模型，研究复杂闭坑条件下 S特征污染物在近距离含水层(二叠系童子岩组细砂岩裂隙含水层)中的运移规律，揭示多煤层采动破坏及强降水条件下 S浓度的时空分布特征，并进一步探讨流体扩散系数对污染物运移的影响效应。在上述基础上，对该闭坑矿区AMD 污染提出针对性的防控与治理方案，以期为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础。

1 研究区概况

1.1 水文地质条件

研究区位于福建省西南部，行政区划属龙岩市新罗区雁石镇管辖，其中苏一、美山、林坑和东三井矿区分布如图1 所示，矿区已于2017 年全面关闭停产。研究区地处苏邦-大吉山间盆地东侧，南侧、东北侧以次级分水岭为界，东南侧以雁石溪为界，西侧边界为硿溪河，整体呈块状分布。地貌类型含高山、中山、低山、丘陵、山间盆地等多种类型，地形整体南北两侧高、中部低，最高点位于上营岐附近，高程约 640 m；最低点位于硿溪河与雁石溪交汇处，高程约220 m，相对高差420 m。矿区多年平均降水量1 769.4 mm，多年平均蒸发量为1 657 mm。降水全年不均，3-9 月为雨季，10 月至次年2 月为旱季。矿区范围内的地表水主要有 1 条常年性河流(硿溪河)和11 条地表溪沟。硿溪河为常年性溪沟，起源于研究区西北部山沟溪流，流经林坑矿区后汇入雁石溪，矿区内河长约1.1 km，一般流量为0.4～1.0 m3/s，雨季流量为1.5～5.0 m3/s，受大气降水控制明显，具有山区河流的特点。经现场调查未见河水渗漏点，硿溪河水对研究区地下水的补给作用小。

图1 研究区综合水文地质图Fig.1 Hydrogeological map of the study area

研究区出露的地层主要有白垩系沙县组 (K1s) 粉砂岩、泥岩；二叠系童子岩组(P1t) 砂岩、文笔山组(P1w)泥质粉砂岩、细砂岩、页岩等；泥盆系上统南靖群 (D3nn)石英砂岩、砂砾岩；奥陶-志留系 (O-S) 变质粉砂岩、细砂岩、千枚岩等，地表浅部基岩节理裂隙发育，岩体破碎。矿井主要可采煤层为童子岩组第一段(P1t1)的 37、38、39 号煤(图2)，属于优质中-高硫煤，3 层煤层厚度均在1 m 左右，属于薄煤层。但受构造和地层起伏影响，煤层埋藏深浅不一，厚度差较大，煤层特征见表1。

表1 煤层特征Table 1 Characteristics of coal seams

图2 煤层与含水层结构关系Fig.2 Structural relationships between coal seams and aquifers

煤层主要直接充水含水层为二叠系下统童子岩组弱裂隙含水岩组，间接充水含水层为沙县组裂隙含水岩组、第四系孔隙含水岩组。各含水层在天然条件下均属于弱富水性岩层，区内地下水的补给来源主要为大气降水，其补给路径与径流条件不一致。补给路径主要是基岩风化裂隙带以及原采煤形成的垮落裂隙、塌陷区渗漏等，而径流条件受不同开采水平井巷、采空区等分布位置和连通情况的影响明显。在矿硐口未被封堵前，地下水主要通过最低侵蚀基准面附近的414 硐口排泄出地表，2017 年封堵后地下水位抬升，排泄出口转为林坑煤矿11 号主井硐口，封堵后仍有少量水涌出，目前矿区内地下水排泄出口为11 号井口右上方硐口处(SY05 点)。据福建永强岩土公司实测资料显示，两个涌水点旱季涌水量约1.2 万 m3/d，雨季涌水量达到4.5 万 m3/d。地下水排泄出地表后流入南侧的硿溪河，然后向东径流，注入雁石溪，最终排泄于九龙江。区内无地下水位观测孔分布，仅有泉出露。

但无论是林坑煤矿还是相邻的东三井煤矿、美山煤矿，经过多年的开采，煤系富水性、裂隙发育导水性、补给途径与强度、补给方式都已发生了变化，且矿区水文地质条件还受到浅部小煤窑开采、地表裂隙、老采空区积水、采空区贯通等诸多因素综合影响，井田水文地质条件复杂。

1.2 污染现状

为查明煤矿关闭后矿区的水环境污染情况，2022年7 月从矿区取地下水水样10 组(SY01-SY10)、地表水水样14 组(DX1-DX7 和DB1-DB7)，由于区内无观测孔，地下水水样来自矿硐涌水点及泉点，均属于二叠系童子岩组细砂岩裂隙含水层水，地表水水样来自硿溪河及其支流，取样点分布如图1 所示，取样具体位置及水质情况见表2。对照GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类标准，发现6 个水样中 S超标，超标频率最高、分布最广。浓度峰值集中于研究区东南侧，即414 矿硐至该闭坑煤矿SY05 涌水点区域，分别达到2 620.0、2 302.7 mg/L。5 个水样中Fe、Mn 等多种元素均超标，水样SY05、SY09、DX4、DX5、DX6 中pH 为4.4～6.5。被污染的地下水一旦汇集到涌水点处，将直接排泄到流量为3.4 万～43.2 万m3/d 的硿溪河。据地表水采样结果可知，研究区南侧硿溪河段除DB4水样点处未超标，SY03、SY06、DB2、DB3 水样点处均超标，即涌水点下游硿溪河段均造成污染，对周边生态环境造成威胁，而雁石溪由于径流量大暂未发现污染成分。

表2 水样检测结果Table 2 Detection results of water samples

2 考虑采动效应的闭坑AMD 污染模拟

2.1 水文地质概念模型

研究区实际水文地质条件较复杂，根据现有水文地质资料，在实际条件的基础上对研究区的目的含水层、边界条件进行合理概化(图1)，区域水文地质概念模型概化如下。

研究区的南部、北部、东北部边界均为分水岭，设为零流量边界；西部边界为一条常年性河流(硿溪河)，处理为给定水头边界；东南部边界为一条常年性河流(雁石溪)，河床比降小，水位稳定在219～220 m，处理为给定水头220 m 的排泄边界；研究区排泄出口(SY05)位于研究区南部，按照实测水文资料处理为抽水井，流量为4.5 万 m3/d。

垂向上，由于矿井废弃后地层高程数据缺失，模型忽略地层起伏，概化为水平含水层。由于煤层为薄煤层，厚度在1 m 左右，煤层采空区面积为2.23 km2，为降低模型计算量，将其概化为1 m 等厚的面源层；渗流区仅考虑童子岩组裂隙含水层，含水层在基岩出露部位接受强降水入渗补给。区域模型多年平均降水量取值为1 770 mm，面积为25.9 km2，降水入渗系数根据永强岩土公司所提供的《雁石矿区水文地质调查分析报告》勘查结果值为0.25。采用面积法计算日平均降雨入渗量作为面状补给进行赋值，设置为上边界。下边界以二叠系文笔山组隔水层作为模型隔水边界。

2.2 数学模型

2.2.1 地下水渗流连续方程

根据上述水文地质概念模型，不考虑水的密度变化，模型可概化为考虑垂向补给、非均质、各向异性、三维非稳定流情形，因而，地下水在多孔介质中的流动可用以下数学方程表示：

2.2.2 地下水溶质运移方程

采用多孔介质中溶质的对流-弥散方程：

2.3 水文地质参数分区

煤层采掘活动破坏了原先自然条件下处于动态平衡状态的地下水流场和地下应力场环境，岩层渗透性发生变化[17-18]。在导水裂隙带高度影响范围内，含水层垂向渗透系数较初始值增大，一般为5～10 倍[19-20]，且与煤层采空顶板垂直距离越近，渗透系数增幅越大[21-22]。依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(安监总煤装〔2017〕66 号)[23]中的相关规定，结合矿区煤层为坚硬覆岩条件，采用如下经验公式来计算导水裂隙带高度：

根据式(3)计算结果，37、38、39 号煤层采动后导水裂隙带发育高度分别为43.1、44.3、48.6 m。由于研究矿区已闭坑8 a，可合理推测该区内采空区已经充分垮落、压实达到稳定。半航空瞬变电磁探测成果显示，研究区不同深度切片处各探测异常区连续性良好，地下采空区在纵向上有较好的连通性[24]；且勘察资料显示部分裂隙已发育至地表，因此，参考前人经验[19-20]，采动影响区岩石垂向渗透系数取初始值的10 倍。据此将模型含水层进行水文地质参数分区，如图3 所示，其中，K1 区为没有采空区扰动区域，含水层垂向渗透系数为勘查值0.011 m/d；K2 区为受采空区扰动的区域，包括采空区及上下采动扰动带，垂向渗透系数近似取平均值为0.11 m/d。由于采动对含水层垂向渗透能力影响更为显著，暂不考虑对水平方向产生的影响，根据勘察报告中的经验公式，研究区内水平渗透系数取值均为初始垂向渗透系数的10 倍，其他参数见表3。

表3 基本模拟参数Table 3 General parameters for simulations

图3 水文地质参数分区(K1/K2)Fig.3 Aquifer zoning based on permeability coefficient (K1/K2)

2.4 模型运算与单元剖分

COMSOL Multiphysics 是一个有限元程序，可以用于模拟基于物理问题和各种类型的物理现象，如流体流动、传热和孔隙尺度流等[25]。本研究中采用了达西定律(DL)模块和多孔介质中稀释物质传递(TDS)模块，这两个模块能够较准确地模拟污染物在多孔介质含水层中的运移过程。研究区几何模型长6.3 km，宽5.99 km，模拟童子岩组第一段裂隙含水层总厚0.25 km，内嵌有3 个煤层采空区及其导水裂隙带(图4a)，利用物理场控制网格和自由四面体网格方式进行网格剖分。为更准确地分析污染晕分布特征，对导水裂隙带区域进行局部网格加密，共计252 967 个有效网格单元(图4b)。

图4 P1t1 含水段形态及网格剖分Fig.4 Morphology and mesh generation of aquifer P1t1

2.5 流场拟合

COMSOL 地下水模拟结果如图5 所示，由于研究区地下水水位数据稀缺，根据现有的4 个泉水位以及地层产状对模型进行校准，模拟水位与实际水位基本吻合，表明该含水层模型可用于实际污染物迁移预测。地下水流向自北向南，整体向东南方向排泄。

图5 地下水模拟流场拟合Fig.5 Fitting results of simulated groundwater flow field

3 模拟结果与分析

本次数值模拟采用检测出的最大污染浓度作为污染源浓度，同时，也考虑地下水对污染物的对流-弥散作用。沿污染物水平扩散方向距离污染源100、250、400 m 处(OB1、OB2、OB3)和垂向扩散方向10、30、50 m 处(OB4、OB5、OB6)的相邻含水层中，分别设置污染物浓度观测孔(图6a)。S的标准值取中国GB/T14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类标准值250 mg/L，当 S质量浓度超过该值时即意味着超标。

图6 不同模拟时间 S污染晕质量浓度分布Fig.6 Simulated distributions of S contamination plumes' mass concentrations at different times

3.1 童子岩组砂岩含水层中 S浓度时空分布特征

图6 左侧为37 号煤层采空区所在平面污染晕分布，右侧为A-A剖面污染晕分布。COMSOL 模拟结果表明，研究区童子岩组砂岩含水层内污染羽分布与地下水流向一致，向东南侧汇聚。矿区持续产酸5、10、15 a后，S最大水平迁移距离分别为215、414、612 m，污染晕范围分别为3.47、4.31、4.91 km2。受导水裂隙带影响，采空区上方含水层垂向上呈现非均质性，污染物从高渗透性区域进入，并滞留在低渗透性区域中，垂向扩散作用显著，最大迁移距离为70 m，外侧含水层则以水平扩散为主导，垂向扩散受重力影响显著。从整体上看扩散体积随时间延长呈逐渐增大的趋势，且增大速率逐渐减小，这是由于污染物运移受到对流和弥散作用的共同影响，当区域内的浓度达到一定值后，由弥散作用产生的扩散体积由于浓度梯度接近0 而逐渐趋于稳定[26]。

3.2 煤矸石淋滤入渗过程中 S的分布特征

由于M-5 处煤矸石堆淋滤液浓度暂未构成污染，本次模拟未考虑其影响。图7 中为15 a 后各煤矸石堆淋滤液在含水层入渗过程中的 S浓度分布，切面沿污染物迁移方向。S在含水层中的水平迁移距离分别为72、400、485、205 m，垂向迁移距离分别为50、40、37、68 m，污染范围大。M-1 煤矸石堆位置邻近涌水点(抽水井)，属于地下水汇集区，存在局部降落漏斗，水力坡度大、流线密集，污染物迁移扩散速率加快。同时水平迁移距离也受相对距离限制，仅为72 m。随着与涌水点距离的增加，受降落漏斗影响逐渐减小，水平和垂向迁移距离随之减小。M-3 煤矸石堆位于采空区上方，采动影响易导致该处下伏岩层垂向渗透系数增大，形成优先通道，迁移速度加快，煤矸石淋滤液与含水层内部污染晕发生汇集，使水平迁移距离异常增大。M-4处距离涌水点较远，几乎不受降落漏斗影响，水力坡度小，径流强度弱，但垂向上受降水淋滤作用强烈，迁移距离达到68 m。

图7 淋滤液入渗过程中 S质量浓度分布Fig.7 Simulated distributions of S mass concentration during leachate infiltration

因此，需对研究区地表分布的煤矸石堆进行处理，建立防渗层，阻断煤矸石淋滤液入渗通道，防止对地表水、地下水水质造成污染。

3.3 流体扩散系数对 S运移的影响

在多孔介质中，流体扩散受到孔隙空间的限制，使实际观察到的有效扩散系数小于它的固有扩散系数，流体扩散受空间尺度的影响情况，主要取决于在特定的扩散时间 Δt内流体分子的扩散距离和孔隙空间尺度的相对大小。当扩散距离大于孔隙空间尺度时，流体的扩散运动就要受到孔隙空间距离的影响[27]。通过文献查阅取水中硫酸盐的扩散系数为2×10-9m2/s[28]，为寻求AMD运移与流体扩散系数的相关关系，以梯度值为5×10-9m2/s，依次另取3 个流体扩散系数，得到不同观测孔不同流体扩散系数条件下 S质量浓度和污染体积随时间增长的变化规律，分别如图8、图9 所示。

图8 不同流体扩散系数下各观测孔中 S质量浓度变化规律Fig.8 Variations of S mass concentration in various observation holes under different fluid diffusion coefficients

图9 不同流体扩散系数下污染体积随时间变化规律Fig.9 Variations in contaminant volume with time under different fluid diffusion coefficients

图8 表明(观测孔位置分布如图6 所示)，与水平向相比，垂向上污染物运移受扩散系数影响较大，30 a 内随着时间增加污染物浓度先增大，到达一定值后趋于稳定。随着扩散系数增加，垂向观测孔OB6 处 S浓度达到峰值的时间均在第20 年左右，质量浓度峰值分别为261、311、361、412 mg/L，表明扩散系数越大，扩散速率越快，迁移距离越远。在当前流速下，水平向污染物迁移对扩散系数的敏感度较低。而垂向上受采动扰动影响，含水层结构发生变异，垂向上渗透系数增大，导致污染羽的空间变异性增强，对扩散系数的敏感度增高。

图9 则表明，相同时间下污染体积随扩散系数增大而增大。这意味着，AMD 不同的溶质中，扩散系数大的溶质分子比扩散系数小的溶质分子污染体积更大，迁移距离更远，这与前人研究结果[29]一致。因此，在深入分析AMD 污染危害及治理对策时应将其他的污染成分考虑在内。

4 污染防控与治理对策

现有AMD 处理技术主要包括中和沉淀、吸附、硫化法、微生物法、生物电化学、接触氧化过滤、膜分离、可渗透反应墙和人工湿地等[30]，常用的地下水修复方式分为原位修复和异位修复。其中原位可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier，PRB)修复技术是常用的地下水修复技术，在全球多数国家已经有诸多成功的案例[31-33]。

为防止该闭坑矿区酸性矿井水对周边地下水、地表水和生态环境的不利影响，根据上述研究得到的AMD污染物迁移特征，提出该闭坑矿井AMD 的防治应该从AMD 产生和运移的全生命周期来协同综合考虑，提出源头减量、过程阻断、末端治理一体化的处理工艺设计，并建议选择地下水原位低成本可持续修复控制方案。研究区降水量大，需修建排水沟、导流槽等把地表排水疏到矿区之外，并针对地表渗漏带采取注浆封堵措施，切断降水补给通道，从源头控制采空区与地表水、雨水之间的水力联系，减少矿井水补给量。从过程阻断出发，结合模拟污染晕分布特征及污染现状，可设置多级PRB 装置：(1)针对涌水点处涌水量大且流速快的特点，对涌水点进行扩孔处理，在涌水点外侧开挖合适场地，建立高程低于涌水点高程的PRB 系统，采用耐酸碱材料的管道引流，接入PRB 装置。(2)据污染羽分布可以看出，414 矿硐东南侧地下水污染将对雁石溪造成影响，可根据污染羽分布形态，在雁石溪左岸设置埋藏的PRB 系统。通过源头减量和过程阻断工程后基本能实现90%以上污染处理，剩余10%的污染通量可通过河边的人工湿地进一步处理，水质达标后即可用于农业灌溉、工业用水等。

5 讨论

5.1 特征污染物选取问题

AMD 在闭坑高硫煤矿地下空间的形成和迁移作用受到复杂且相互关联过程的支配，如吸附-解吸、溶解-沉淀和氧化-还原等，这些过程本身取决于多种环境因素。其中高 S浓度是AMD 的代表性特征之一，超标量主要来源于高硫煤层中硫铁矿氧化，最高达到2 620 mg/L，超出地下水质量标准值10 倍以上。因此，本文利用 S作为特征污染物来探究AMD 在含水层中迁移过程和污染范围，但本研究未考虑AMD 中不同污染组分的物化反应及相互作用过程，实际上，AMD中还含有大量的铁锰铬等重金属污染物，这些污染组分扩散系数不同，污染晕分布也存在差异，不论是前期的AMD 运移规律分析，还是在后期进行污染治理时均应将其他污染物协同考虑。

5.2 采动扰动带渗透系数选取问题

由于研究区内煤层属于南方薄煤层，按经验公式计算得出的导水裂隙带高度值实际上会偏大，而煤层开采对顶板造成扰动破坏的同时也会对底板造成破坏，由于缺乏底板破坏的实测数据，因此，本研究将计算偏大的导水裂隙带高度值归并为顶、底板破坏带综合高度值。在考虑最大扰动破坏情况下，参考前人研究成果，将采动扰动区内垂向渗透系数近似取平均值，设为采动扰动前初始值的10 倍，而水平方向假设不变。此种处理，可能会造成一定的误差，有待后续完善。

5.3 模拟误差分析

1) 拟合误差

由于研究区地下水水位数据稀缺，根据仅存的4 个泉水位以及地层走势对模型进行校准。从图5 可以看出，模拟水位值整体略大于实测值，相对误差为0.8%～3.3%。这可能是由于矿区地质条件复杂，局部含水层上覆童子岩组第二段隔水层，未直接出露地表，降水入渗补给量较小，导致模拟值偏大。其中Q1、Q3、Q4 处泉水位与模拟水位误差较小，Q2 处存在较大误差。这可能是由于Q2 实际为林坑煤矿11 号主井硐口涌水点，靠近SY05 涌水点，模型中将其涌水量归并于SY05 涌水点处，这种位置差异可能导致Q2 处模拟值偏高，误差增大。

2) 参数误差

区内无钻孔，无法进行抽水试验及岩心获取，根据矿区开采阶段遗留资料，渗透系数为0.002 69～0.020 20 m/d。模型概化过程中，考虑到矿区水文地质资料有限，且构造作用下节理、裂隙发育强烈，将研究区裂隙含水介质等效为多孔介质处理[34]。

3) 模型刻画误差

研究区内煤矿井下巷道已经关闭，人员无法进入，采空区范围主要通过走访调查结合收集到的采掘资料进行圈定，存在一定误差。根据表2 水质分析结果，将模拟结果与之对比发现，涌水点(SY05)处 S来源主要为煤矸石淋滤入渗，质量浓度模拟值为576 mg/L，低于实测值。推测林坑矿区南侧可能还存在未探明采空区或废弃巷道等，造成涌水点处污染物超标，后续建议进行针对性补充勘探进一步核实查明。

6 结论

a.针对某闭坑矿区多煤层开采破坏、近距离含水层、强降水入渗补给等复杂的水文地质条件建立了三维地下水渗流与溶质运移数值模型。3 层煤层开采扰动下导水裂隙带累计达到132 m，受煤层采动影响的区域垂向上空间变异性增强，渗透系数增大。

b.随着采空区AMD 的持续产生，受低渗透系数以及强水平扩散作用影响，采空区导水裂隙带内垂向扩散作用较外部显著，污染物扩散距离和扩散体积逐渐增大，但增大速率逐渐减小。

c.强降水条件下，含水层补给量大，煤矸石淋滤入渗作用强烈，煤矸石堆成为新生污染源，对地下水、地表水造成大范围污染，应对煤矸石堆进行处理并建立防渗层，从源头上阻断污染物下渗和迁移通道。

d.AMD 中不同的污染物组分具有不同的扩散系数；同一空间位置，离子浓度随扩散系数的增大而增大，随时间的增大先增大而后趋于稳定；与水平扩散相比，受采动影响，污染物垂向扩散范围对扩散系数敏感度更高。

e.基于污染物迁移特征结合闭坑矿区实际条件，提出该闭坑矿井AMD 的防治应该从AMD 产生和运移的全生命周期来协同综合考虑，提出源头减量、过程阻断、末端治理一体化的处理工艺设计，以实现AMD 原位低成本可持续修复治理。

符号注释：

c为溶质质量浓度，mg/L；c0为初始质量浓度，mg/L；c1为污染源质量浓度，mg/L；Dxx、Dyy、Dzz分别为x、y、z方向上的弥散系数，m2/d；H为含水层水位，m；Hli为导水裂隙带高度，m；Kxx、Kyy、Kzz分别为含水层x、y、z方向上的渗透系数，m/d；M为煤层采高，m；Ss为多孔介质的储水率，1/m，即单位面积单位厚度的含水层变化一个单位水头时所储存或释放出的水量；t为时间，d；ux、uy、uz分别为x、y、z方向上的实际水流速度，m/d；w为源汇项，1/d，是单位时间从单位体积含水层垂向流入或流出的体积流量，其为“正”代表输入，为“负”代表输出；αL为纵向弥散度，m；αT为横向弥散度，m；θ1、θ2为孔隙度。

致谢：对中国煤炭地质总局、福建永强环境岩土公司等提供的宝贵基础资料致以谢意！