基于裂隙介质渗流理论的煤层底板突水量的预测方法研究

China is one of the largest coal producing countries in the world and 95% of the coal mines are underground mines.The problem of the coal seam floor water burst is is very prominent and widespread in our country, almost involving most coal field. Especially in recent years, with the expansion of the coal mining areas as well as the increase of mining depth, the head pressure of aquifer is bigger and bigger, and the hydrogeology condition of the coalfield is more and more complex, so harm of the high pressure water from the deep is increasingly serious, Water inrush disasters of the fracture water becomes very serious.Due to the complexity of fracture water seepage law, fracture water sport often shows the anisotropy, discontinuity and other characteristics, so the former used porous media seepage theory for the calculation when involved the fractured rock mass seepage problems.This approach greatly distorts the fractured medium and fracyure water seepage characteristics and the conclusion is often unreliable. The study will predict water inrush from coal floor based on the seepage theory of fracture media, and it has important theoretical and practical application value of the study.

我国是世界上产煤量最多的国家之一， 95% 的煤矿属于井工开采。煤层底板突水问题，在我国的煤矿中非常突出和普遍，几乎涉及我国大部分煤田。尤其是近几年来，随着煤田开采范围的不断扩大以及煤矿开采深度的不断增加，含水层的水头压力越来越大，被开拓的煤田水文地质条件越来越复杂，来自深部高承压水的危害日趋严重，裂隙水突水水害也更变得十分严重。由于裂隙水渗流规律复杂，裂隙水的运动常常表现出各向异性、不连续性等特征，因此前人在涉及到裂隙岩体渗流有关的计算问题时，都是用多孔介质的渗流理论进行有关计算。这种处理方法，极大地歪曲了裂隙介质和裂隙水渗流特征，所获得的结论往往是靠不住的。本研究拟应用裂隙介质渗流理论来研究矿井煤层底板的突水问题，这具有重要的理论意义和实际应用价值。

1、项目的背景：我国是世界上产煤量最多的国家之一，但是近几年来，随着煤田开采范围的不断扩大以及煤矿开采深度的不断增加，含水层的水头压力越来越大，煤田水文地质条件越来越复杂，来自深部高承压水的危害日趋严重，裂隙水突水水害也变得更严重。由于裂隙水渗流规律复杂，裂隙水的运动常常表现出各向异性、不连续性等特征，因此前人在涉及到裂隙岩体渗流有关的计算问题时，都是用多孔介质的渗流理论进行有关计算。这种处理方法，极大地歪曲了裂隙介质和裂隙水渗流特征，所获得的结论往往是靠不住的。本课题就是应用裂隙介质渗流理论来研究矿井煤层底板的突水问题，这具有重要的理论意义和实际应用价值，可以为类似矿井底板突水问题提供借鉴。. 2、主要研究内容：深入了解并完善了研究区断裂裂隙的分布规律，研究了矿区岩溶裂隙水的运移规律；利用非连续介质方法研究矿区岩溶裂隙水的运移规律,建立裂隙水运移模型；研发非连续介质二维裂隙渗流的数值模拟软件。. 3、重要结果：（1）提出并建立了岩溶裂隙网络物理概念模型，该模型原理是依据概率统计理论提出来的一种等效的裂隙网络模型。（2）建立了数学模型，包括单裂隙水流运动的数学模型和裂隙网络水流运动的数学模型。该数学模型能够刻画建立的岩溶裂隙网络，反应裂隙渗流的特征。（3）建立了数值模型，用来求得所创建的数学模型的解；并对数值模型的结果进行了检验。（4）为了能够刻画裂隙网络模型，研发了相对应的软件系统。该软件系统是用C++语言编写的，具有可以根据要求自动生成裂隙，完成连通裂隙筛选，计算节点水头，计算等效渗透系数、可视化模拟渗流等功能。. 4、关键数据：断裂裂隙的空间分布特征数据，包括数量、走向、倾向、倾角、迹长、线密度、张开度、粗糙度系数等。. 5、本研究的科学意义：本次研究成果将丰富和完善岩体裂隙渗流的研究体系，对类似岩溶裂隙水充填型矿山、矿床的突水预防具有指导性意义。