巨厚白垩系含水层采动渗透性演化及高位离层积水模型
乔伟1
孟祥胜2
杨眷3
李连刚4
梁启敬3
刘梦楠2
陶志和2
韩昌民2
孔维滕5
1.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116;矿区地质与灾害超前探测与预警应急管理部重点实验室,江苏徐州 221116;矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心,江苏徐州 2211162.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 2211163.陕西金源招贤矿业有限公司,陕西宝鸡 7215994.安徽省皖北煤电集团有限责任公司,安徽宿州 2340005.山东能源集团南美有限公司,山东青岛 266000
摘要：离层水作为一种采动突涌水水源,其突水具有瞬时量大、周期性和突水征兆不明显等特点,危害极大,防控难度极高.以陕西省黄陇煤田永陇矿区招贤煤矿为研究区,针对白垩系含水层开展了长期群孔抽水试验,采用基于同步连续线性估计算法(SimSLE)的水力层析反演技术,分析了工作面采动过程中含水层渗透性演化规律,最后通过地下水动力学和数值模拟的方法,建立了考虑真空负压作用的采动覆岩渗透性演化-离层积水模型.结果表明:①采动覆岩巨厚白垩系含水层的渗透性整体呈现先增大后减小的趋势,采空区范围内白垩系含水层渗透系数增长为天然状态下含水层渗透系数的23～392倍,采动影响范围内渗透系数增长为天然状态下含水层渗透系数的1～67倍,在平面上,随着工作面的持续推进,工作面前方的渗透性是依次序逐步演化增大的;②以半无限含水层空间汇点概化模型为基础,推导了真空负压状态下的离层积水理论模型,通过COMSOL数值软件建立了经典稳态问题中的"圆岛模型",数值计算结果与理论模型偏差较小,说明通过COMSOL数值软件建立的离层积水模型是合理的;③区块渗透性逐一发生演化时,离层积水速率仅有小幅度的提升,直至所有区块渗透性均发生演化后,离层空间的积水速率从14.09 m3/h提升到了98.95 m3/h,提升幅度达84.86 m3/h,同时绝对真空状态下相较于标准大气压进水速率高2.5 m3/h.论文提出的含水层采动渗透性演化-离层积水模型可以为高位离层积水速率的预测和演化提供研究思路.
关键词：离层水害水力层析渗透性演化地下水动力学离层积水模型
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(42472334)江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(KYCX23_2762)中国矿业大学研究生创新计划资助项目(2023WLKXJ005)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1047-1061 )
英文信息