强采覆岩破损及渗透性演化规律研究

神东矿区属于生态脆弱区,矿井工作面强采扰动将会导致覆岩破损及渗透性演化增加,从而致使矿区生态坏境遭到严重破坏。为此,本文以李家壕煤矿为研究背景,构建了“采动裂隙环形体”三维模型及其边界判别方法,通过数值模拟手段,分析了强采扰动作用下上覆岩层破损变化特性,研究了强采上覆岩层裂隙分布规律与渗透性演化规律。结果表明,采空区上覆岩层单轴抗压强度随加载速率的增加呈增加趋势,且具有明显的脆性破坏行为;模拟中发现工作面两端可划分为剪切破坏区,而采空区上覆岩层则为拉伸破坏区域;在采动应力影响下,上覆岩层结构、工作面推进速度及工作面推进长度是影响其裂隙发育的重要因素,随着采空区上覆岩层弹性模量机械增大,其渗流速度呈现线性增加趋势,同时孔隙水压也随之降低。研究结果对我国煤矿安全高效开采及矿区生态环境保护具有重要意义。