采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (4): 890-903.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0529
肖猛1,巨峰1,何泽全2,王栋1
摘要： 侏罗系富水煤层具有富水性强、涌水量变化显著等特点,传统针对煤矿顶、底板涌水机理的研究难以适用于此类煤层,严重制约了矿井的安全高效生产。以鄂尔多斯煤田小纪汗煤矿为研究对象,设计了富水煤层相似材料配比,提出了富水煤层物理相似模拟方法及系统,构建了富水煤层开采的物理相似试验模型,揭示了开采过程中覆岩应力及涌水变化特征,并结合数值模拟分析了采动裂隙演化及涌水规律。结果表明:所研发的富水煤层相似模拟材料具备耐水、抗崩解、抗软化特性,其强度和渗透系数适用于榆横矿区富水煤层的物理模拟;采用预制块模拟富水煤层,可实现煤层开挖模拟并实时监测涌水量变化;物理模拟与数值模拟均表明,随着涌水点与工作面距离减小,顶板应力呈现“增长-降低-稳定”的特征,涌水量则先缓慢减小,在距离工作面10～20 m时出现突增波动现象。研究结果为我国侏罗系富水煤层高强度安全开采提供了科学依据。
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