深埋煤层采动覆岩渗透能力变异与地下水响应模拟

作     者：赵春虎 ZHAO Chunhu

作者机构：中国煤炭科工集团西安研究院有限公司西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室西安710177 

出 版 物：《南水北调与水利科技》 (South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology)

年 卷 期：2018年第16卷第2期

页      面：171-176,201页

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金："十三五"国家重点研发计划项目(2016YFC0501102 2017YFC0804103) 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金(SHJT-16-30.9) 

主　　题：地下水 渗透 采掘扰动 数值模拟 导水裂缝带 

摘      要：针对西部深埋矿区煤炭资源开发对地下水扰动的相关研究不足的问题,依据弹塑性相关理论,利用多物理场数值模拟软件(COMSOL),研究了深埋煤层采动覆岩渗透能力变异与地下水的响应规律,模拟得出案例矿井在不同采动应力状态区覆岩渗透能力变化具有差异性:采动覆岩应力拉伸区岩体的渗透率相对增大,在采掘空间的直接顶渗透率增大26%,在地表沉陷盆地边缘增大3%;覆岩压缩区渗透率相对减小,在煤岩柱两侧渗透率减小43%,在采掘空间正上方约300m处渗透率减小18%。由于采掘后井下采掘空间直接与大气联通,形成了以导水裂缝带范围为中心的水压降落漏斗,导致垂向水力梯度与流速加剧;而在煤层顶板300m以上范围,水压水头基本为原始状态。研究成果为我国干旱与半干旱矿区煤-水资源合理开发、科学管控提供技术依据。