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题名生态脆弱矿区覆岩采动裂隙渗流演化规律及自修复表征
被引量：1
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作者
李建伟
孙艳超
张传玖
他旭鹏
曹健
张健
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机构
内蒙古科技大学矿业与煤炭学院
内蒙古自治区矿业工程重点试验室
内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心
内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心
国家能源神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿
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出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第3期143-155,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(52364006)
内蒙古自治区科技计划项目(2023YFSH0026)
内蒙古自治区一流学科科研专项项目(YLXKZX-NKD-035)。
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文摘
【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程背景,采用物理相似试验、数值计算与理论分析等方法,深入研究开采扰动和裂隙水渗流耦合作用下生态脆弱矿区煤层覆岩裂隙渗流演化规律,并对覆岩裂隙自修复效果进行表征分析。【结果与结论】结果显示:(1)基于位移差值系数,裂隙发育总体表现为采空区两侧高度发育、中部压实的“双峰”状分布。(2)工作面推进78 m时,导水裂隙已发育至第Ⅱ含水层,此时位移差值系数为0.25,并出现突变现象,渗流演化分布与覆岩裂隙发育开始呈现强相关性,位移差值系数由0.25增大至0.40时,覆岩隔水层含水率平均增加2.0%,且开采边界附近裂隙导流能力大于其采空区中部覆岩裂隙导流能力。(3)开采结束后,第Ⅱ含水层水位较开采前有所下降,平均水位下移13 m,由于采空区压实及覆岩采动裂隙闭合形成新的含水层,地下水流场实现自身演替。(4)经长期残余沉降、应力压实等多因素耦合影响,覆岩裂隙岩体表现出隔水层降渗的自修复现象,根据模拟开采完毕8.3 a后自修复结果显示,基于导水裂隙渗流速度求得采空区中部覆岩区域自修复率为45.5%~55.6%,开采边界区域自修复率为6.3%~25.0%;基于覆岩含水率求得采空区中部区域自修复率为33.3%~35.7%,开采边界区域自修复率为10.0%~18.2%。研究成果为揭示西部生态脆弱矿区覆岩裂隙渗流演化规律及其自修复特性的定量表征提供了理论依据。
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关键词
生态脆弱区
煤矿
流固耦合
裂隙发育
渗流演化
裂隙自修复
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Keywords
ecologically vulnerable area(EVA)
coal mine
fluid-solid coupling
fracture development
seepage evolution
fracture self-sealing
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分类号
TD327
[矿业工程—矿井建设]
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