承压水体上开采底板岩层破断及渗流特征

王金安¹，魏现昊²，陈绍杰³

1. 北京科技大学金属矿山安全高效开采教育部重点实验室2. 北京市市政工程设计研究总院3. 山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室

摘 要：以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底板岩层的应力状态及渗流特征进行模拟分析.结果表明:底板岩层"四带"中的渗透性均与水平应力密切相关,其中:直接底板受工作面矿压影响严重,岩层中的水平应力杂乱无章,破坏带厚度约13m;奥灰含水层顶部岩层为低围压区,容易形成奥灰水楔劈裂导升机理,导升带厚度为17m左右;底板中部层位受采动矿压及底板承压水直接影响相对较小,此带中水平应力自上而下呈递增状态,有效隔水层带厚度38m,是底板的关键阻水层.

关键词：承压水;裂隙渗流;离散元;流固耦合;关键隔水层;