采动条件下矿区充水含水层地下水动态演化及突水机理研究

我国许多煤矿水文质条件复杂，水害安全问题突出。矿井水害的成功预测主要依赖于自然－人工二元背景场下，矿井突水水源与导水通道的准确确定。在综合考虑原岩应力、地质构造、地下水、采动影响等因素基础上，课题拟通过系统全面地研究典型矿区多层充水含水层的结构特征、顶底板围岩导水通道发育及其附近的渗流问题，从应力场、岩土介质场和渗流场耦合作用的角度出发，运用相似原理，开发出多层充水含水层通过导水通道补给矿井的物理模拟模型，研究采动影响下多层充水含水层地下水动态的特征与变化规律，界定出各个充水含水层所起的作用，初步建立导水通道附近水－岩－力的耦合互馈模型，模拟再现出多层充水含水层的补排转化情况以及矿井涌水至突水的非线性演化过程，揭示出多层充水含水层在采动条件下，矿井突水的内在机理与复杂特征，为矿井水害防治提供新的理论认识。

我国许多煤矿水文质条件复杂，水害安全问题突出。矿井水灾害的成功预测与防治主要依赖于自然－人工二元背景场下，矿井地下水动态演化与突水机理的研究。在综合考虑原岩应力、地质构造、地下水、采动影响等因素基础上，课题通过现场突水疏放等试验及数值模拟，系统全面地研究了典型矿区多层充水含水层的岩性与结构特征、顶底板围岩导水通道发育及其附近的渗流问题。从应力场、岩土介质场和渗流场耦合作用的角度出发，构建了多层充水含水层通过导水通道补给矿井的水文地质概念模型，分析了突水前后突水水源、突水量、突水水质及主要充水含水层地下水动态的特征与变化规律，界定出各个充水含水层所起的作用以及矿井涌水至突水的非线性演化多阶段过程，初步建立了导水通道附近水－岩－力的耦合互馈模型，揭示了多层充水含水层在采动条件下，矿井突水的内在机理与复杂特征。最后，考虑多目标要求，提出了矿井突水的的预防与优化控制体系。研究将为矿山灾害防治、自然生态保护及经营管理等提供科学决策依据。