檸條塔煤礦S1224工作面涌水量動(dòng)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(fù)雜，特別是檸條塔煤礦南翼更為復(fù)雜，南翼首采工作面S1210曾發(fā)生持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、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(gè)工作面，如何精確合理的對(duì)該工作面的涌水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，對(duì)S1224工作面防治水工作有很強(qiáng)的指導(dǎo)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(diǎn)，應(yīng)用巖土水力學(xué)理論和數(shù)值模擬手段實(shí)現(xiàn)了在推進(jìn)不同距離下工作面涌水量的動(dòng)態(tài)變化預(yù)計(jì)。
　　工作面回采后，上覆巖層中發(fā)育采動(dòng)裂隙，采動(dòng)裂隙溝通含水層后，成為了良好的導(dǎo)水通道，即導(dǎo)水裂隙帶。通過巖體水力學(xué)理論建立了裂隙巖體滲透系數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系，并進(jìn)一步推導(dǎo)了采動(dòng)巖體應(yīng)變與滲透系數(shù)的關(guān)系?；贔ISH語言，在FLAC3D流固耦合計(jì)算中實(shí)現(xiàn)了基于裂隙巖體滲透系數(shù)與巖體應(yīng)變的耦合計(jì)算，并對(duì)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(jìn)行了研究。計(jì)算結(jié)果表明，工作面推進(jìn)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(duì)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(shí)的“半橢圓”形慢慢演變?yōu)椤疤菪巍保龃髤^(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(jì)算對(duì)S1224工作面的涌水量進(jìn)行

4、了預(yù)計(jì)，結(jié)果表明，該工作面涌水量較大，隨著工作面回采推進(jìn)涌水量可以分為四個(gè)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?；陬A(yù)計(jì)結(jié)果，提出了工作面防治水建