礦井涌水量的預(yù)測(cè)是煤礦安全生產(chǎn)、防排水設(shè)計(jì)的重要依據(jù),以往的礦井涌水量預(yù)測(cè)方法未考慮采動(dòng)引起的覆巖裂隙滲透特性變化,預(yù)測(cè)結(jié)果與礦井實(shí)測(cè)涌水量相比誤差較大。以陜西招賢煤礦1307工作面為研究區(qū),基于覆巖采動(dòng)粗糙裂隙面的滲流特性,對(duì)裂隙應(yīng)力-滲流耦合計(jì)算模型進(jìn)行了修正,提出了修正后的三維采動(dòng)裂隙應(yīng)力-滲流網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型;基于覆巖導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育特征以及礦壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開展了不同間距及隙寬組合的正交數(shù)值模型實(shí)驗(yàn),結(jié)合修正后的裂隙應(yīng)力-滲流網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型,分析了覆巖采動(dòng)滲透率的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,并根據(jù)導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育趨勢(shì)分段預(yù)測(cè)了工作面礦井涌水量。研究結(jié)果表明:上覆巖層受采動(dòng)影響,應(yīng)力場(chǎng)及滲透性發(fā)生改變,且滲流場(chǎng)的擾動(dòng)范圍與應(yīng)力場(chǎng)相比較大,滲透性的變化在不同方向上具有差異性,滲透系數(shù)在水平方向上的影響范圍小,變化量大。在垂向上的影響范圍大,但變化量小。通過模型預(yù)計(jì)涌水量與實(shí)測(cè)涌水量對(duì)比發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)?zāi)Ｐ头謱游婚g距為l₁=10 m,l₂=30 m,l₃=150 m及隙寬組合■時(shí),較為符合研究區(qū)實(shí)際工程情況。最后,基于離散元軟件裂隙滲流模型,結(jié)合模型間... 

【文章來源】：煤炭學(xué)報(bào). 2020,45(08)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

1307工作面地質(zhì)剖面

如圖2所示,在工作面直接頂?shù)乃輩^(qū)域,上覆巖體直接垮落至工作面,呈現(xiàn)出大小不同的不規(guī)則塊體。每個(gè)破碎巖層中的相鄰塊體在裂隙帶中完全或部分接觸,從裂隙帶的下部向上,垂向的裂隙數(shù)量逐漸減少,裂隙間間距增大,隙寬逐漸減小。在裂隙帶的上部是彎曲下沉帶,沒有形成貫穿巖層的垂向裂隙。裂隙帶范圍內(nèi)的天然巖體受采動(dòng)擾動(dòng)影響后,形成大量的裂隙面,這些裂隙面切割了巖體,形成了采動(dòng)裂隙網(wǎng)絡(luò)。在采動(dòng)裂隙網(wǎng)絡(luò)中,采動(dòng)裂隙分布雜亂,形態(tài)各異。但是,巖體采動(dòng)裂隙中垂向裂隙與橫向裂隙相對(duì)較為發(fā)育,其中垂向或者近垂直的裂隙主要為采動(dòng)巖層破斷所形成,而橫向裂隙大多為巖層層面裂隙,所以本文假設(shè)煤層開采上覆巖層的采動(dòng)裂隙是具有三向相互垂直裂隙的正交裂隙網(wǎng)絡(luò),如圖3所示。

在采動(dòng)裂隙網(wǎng)絡(luò)中,采動(dòng)裂隙分布雜亂,形態(tài)各異。但是,巖體采動(dòng)裂隙中垂向裂隙與橫向裂隙相對(duì)較為發(fā)育,其中垂向或者近垂直的裂隙主要為采動(dòng)巖層破斷所形成,而橫向裂隙大多為巖層層面裂隙,所以本文假設(shè)煤層開采上覆巖層的采動(dòng)裂隙是具有三向相互垂直裂隙的正交裂隙網(wǎng)絡(luò),如圖3所示。由于采動(dòng)裂隙導(dǎo)通含水層中的地下水均向采空區(qū)運(yùn)移,z方向上裂隙滲流變化的特征對(duì)涌水量的預(yù)測(cè)具有現(xiàn)實(shí)意義,因而,筆者基于建立的正交裂隙網(wǎng)絡(luò),結(jié)合公式,推導(dǎo)了z方向上采動(dòng)裂隙滲透系數(shù),用于礦井涌水量的計(jì)算。

【參考文獻(xiàn)】：
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