覆岩及地下水联合作用下煤矿地下水库人工坝体稳定性研究

地下水库是解决我国水资源短缺的重要工程措施之一,利用煤矿采空区建设矿井地下水库对实现矿井采空区地下空间及矿井水资源化、能源化利用,促进矿区环境生态保护意义重大。以宁夏灵新煤矿为例,采用有限元方法建立三维数值模型,研究上覆岩体及设计水头荷载作用下煤矿地下水库人工坝体力学变形特性。研究表明:地下水库人工坝体及围岩的变形主要集中于迎水侧的拱形砌碹支架前段底板区域,挡水坝体变形集中在其中部区域,坝体的最大位移小于1 mm;坝体的最大应力集中于砌碹支架顶板处,挡水坝体的最大应力集中在其外侧区域,围岩的最大应力集中在其与砌碹支架交界处,坝体的最大应力小于3.325 MPa;坝体的最大等效塑性应变分布于迎水侧砌碹支架与挡水坝体交界区域,数值计算及安全系数分析表明,倒锥形坝体的结构稳定性良好,满足地下水库建设和运营的目的。