檸條塔煤礦S1224工作面涌水量動態(tài)數(shù)值模擬研究.pdf

1、陜北神南礦區(qū)地處毛烏素沙漠邊緣，水文地質(zhì)條件總體比較復雜，特別是檸條塔煤礦南翼更為復雜，南翼首采工作面S1210曾發(fā)生持續(xù)時間較長、涌水量較大的突水事故，迫使S1210工作面停采。而S1224工作面作為檸條塔煤礦在南翼西大巷以南重新布置的第一個工作面，如何精確合理的對該工作面的涌水量進行動態(tài)預測，對S1224工作面防治水工作有很強的指導意義。本文主要從檸條塔煤礦南翼的地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)資料入手，以檸條塔煤礦南翼S1224工作面為主

2、要研究重點，應用巖土水力學理論和數(shù)值模擬手段實現(xiàn)了在推進不同距離下工作面涌水量的動態(tài)變化預計。
　　工作面回采后，上覆巖層中發(fā)育采動裂隙，采動裂隙溝通含水層后，成為了良好的導水通道，即導水裂隙帶。通過巖體水力學理論建立了裂隙巖體滲透系數(shù)與應力的關系，并進一步推導了采動巖體應變與滲透系數(shù)的關系?；贔ISH語言，在FLAC3D流固耦合計算中實現(xiàn)了基于裂隙巖體滲透系數(shù)與巖體應變的耦合計算，并對S1224工作面2-2煤層回采后頂板覆巖的

3、滲透性變化規(guī)律進行了研究。計算結(jié)果表明，工作面推進過程中上覆巖層的垂直滲透系數(shù)增大區(qū)和水平滲透系數(shù)增大區(qū)的形態(tài)和發(fā)育范圍均不同。垂直滲透系數(shù)增大區(qū)形狀基本呈采空區(qū)中心對稱分布的“M”形，在煤壁和切眼兩側(cè)發(fā)育最高；水平滲透性增大區(qū)的形狀從剛回采時的“半橢圓”形慢慢演變?yōu)椤疤菪巍?，增大區(qū)在采空區(qū)正中心上方發(fā)育最高。最后，采用GMS軟件中的Modflow模塊，建立了研究區(qū)的三維水文地質(zhì)數(shù)值模型，并采用非穩(wěn)定流計算對S1224工作面的涌水量進行

4、了預計，結(jié)果表明，該工作面涌水量較大，隨著工作面回采推進涌水量可以分為四個階段，第一階段為快速增大階段（0~300m），涌水量由2.36m3/h增加到620m3/h；第二階段為基本穩(wěn)定階段（300~700m），工作面涌水量穩(wěn)定在620m3/h；第三階段為逐漸降低階段（700~900m），工作面涌水量逐漸減小到420m3/h；第四階段為最終穩(wěn)定階段（900~2000m），工作面涌水量穩(wěn)定在420m3/h。基于預計結(jié)果，提出了工作面防治水建