保水开采覆岩等效阻水厚度的内涵、算法与应用

• Published in: 煤炭学报 Vol. 47; no. 1; pp. 128 - 136
• Main Authors: 张东升, 范钢伟, 张世忠, 马立强, 王旭锋
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116 2022; 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116%中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116
• Subjects: 保水采煤;等效阻水厚度;等效渗透系数;组合等效;定量评价
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.YG21.1293

TD823; 煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题.从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为等效阻水层的学术思想,形成了基于采动覆岩等效渗透系数计算等效阻水厚度进行保水采煤可行性定量评价的新思路与方法.基于达西定律、Kozeny-Caman方程以及采动覆岩移动影响函数递推关系,采用分层、分区组合等效方法,在单岩层水平方向上通过并联来计算整层垂向等效渗透系数,进而通过垂直方向上进行多岩层等效渗透系数串联计算,建立了基于采高、工作面长度、沉陷参数和岩层初始水理参数的采动覆岩整体垂向等效渗透系数的计算方法;以采后覆岩地下水渗漏速度与目标含水层补给速度相等作为保水采煤临界条件,确定了保水采煤最大临界渗透系数与采高、等效岩层厚度之间的关系;基于采动覆岩的渗透系数与其等效阻水厚度成反比的假设,建立了采动覆岩等效阻水厚度的计算方法,进而根据维持含水层水位稳定所允许的最大临界渗透系数,提出了基于采动覆岩等效阻水厚度的保水采煤可行性评价方法,并通过伊犁四矿保水采煤含水层水位变化实测进行了实例验证.研究成果为保水开采预测评价、方法选择和参数优化提供了新的方法.