岩性对破碎岩体水沙渗流特性的影响研究

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2025.0424

采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1234-1247.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0424

岩性对破碎岩体水沙渗流特性的影响研究

张勃阳1,2，翁应康1，白海波2，张凯2，王刚3，宋伟亚2，焦华喆1，洪紫杰1

1. 河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000；2. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，
江苏徐州221116；3. 山西潞安化工集团余吾煤业有限公司，山西长治046103

出版日期:2026-09-15 发布日期:2026-09-22
通讯作者: 白海波，E-mail： hbbai@126.com，Tel： 13952189318
作者简介:张勃阳（1988— ），男，河北省秦皇岛市人，博士，副教授，博士生导师，从事岩石力学与渗流力学方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目（52374087，U24B2041）；贵州省教育厅“百校千企科技攻关揭榜挂帅”项目（黔教技[2025]004号）；河南省优秀青年基金项目（252300421202）；河南省自然科学基金面上项目（202300421746）；河南省青年骨干教师项目（2023GGJS057）；深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室开放基金（SDGZK2410）；河南理工大学杰出青年基金项目（J2024-1）

Study on the impact of lithology on water-sand seepage characteristics of broken rock mass

Online:2026-09-15 Published:2026-09-22

摘要/Abstract

摘要： 为探究岩性差异对破碎岩体水沙渗流特性的影响，为煤层顶板突水溃沙灾害防治提供理论依据，采用自制破碎岩体水沙渗流试验装置，开展破碎砂岩与破碎泥岩在不同分形维度、孔隙度条件下的水沙渗流试验，揭示渗透率与溃沙量的变化规律，量化岩性差异对破碎岩体渗透率和溃沙量的影响，建立破碎砂岩与破碎泥岩渗透率随孔隙度和分形维度变化的幂函数关系式，并提出适用于破碎砂岩和破碎泥岩的临界溃沙曲线，分析破碎岩体渗流和溃沙过程对分形维度和孔隙度变化的敏感性。研究结果表明：随着破碎岩体分形维度减小、孔隙度增加，破碎砂岩和破碎泥岩的渗透率均呈上升趋势，且破碎砂岩的渗透率显著高于破碎泥岩，其差异性在较高孔隙度时更明显，最大约14.644%；破碎砂岩和破碎泥岩的溃沙量与分形维度成反比、与孔隙度成正比，且破碎岩体溃沙过程对分形维度和孔隙度变化的响应比渗透率更敏感，破碎砂岩与破碎泥岩最大溃沙量相差约2.5倍；建立的破碎砂岩和破碎泥岩渗透率随孔隙度和分形维度变化的幂函数关系式较Brace模型的误差分别降低了75.639%和63.881%；基于破碎砂岩和破碎泥岩渗透率比和分形维度比提出适用于两种岩性的临界溃沙曲线表达式。

关键词: 破碎岩体, 水沙渗流, 渗透率, 敏感性, 突水溃沙

中图分类号:

TU 745

张勃阳, 翁应康, 白海波, 张凯, 王刚, 宋伟亚, 焦华喆, 洪紫杰. 岩性对破碎岩体水沙渗流特性的影响研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(5): 1234-1247.

[1]	鹿伟, 王雷, 蔚立元, 曾庆良, 逯振国, 王颖, 王文通, 孙会彬, 孔祥辉. 基于上限法的深部沿空留巷顶板冒落机制及锚注支护参数敏感性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(3): 562-575.
[2]	朱存利, 周跃进, 张吉雄, 李振, 朱超斌, 李猛. 深部煤矿破碎岩体储水采热空间热-流-固耦合试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(3): 697-708.
[3]	郭立稳, 李珂鑫, 崔啸, 张嘉勇, 王凯, 武建国, 付京斌. 凝胶态煤层抽采钻孔封堵材料配比及性能研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(2): 509-520.
[4]	武兆鹏, 梁运培, 万志军, 高杰, 李其罡, 刘思辰, 尹华龙, 马云. 沟谷区浅埋煤层开采覆岩裂缝发育规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(1): 70-83.
[5]	范张磊, 张东升, 范钢伟, 张世忠, 骆韬, 韩学森, 林太杰, 杨丛鑫. 采动底板渗透率响应机制与承压含水层原位保护研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(5): 1116-1128.
[6]	张磊, 曹妍, 张尧, 杨世华, 初雨航, 张天军. 注浆-级配组合煤体渗透的“水塞”效应研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 648-659.
[7]	秦松, 林海飞, 唐江波, 梁忠秋, 杨守国, 刘思博. 逆断影响下低渗煤层地面压裂直井井位优选研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 708-719.
[8]	齐消寒, 刘晓东, 马恒, 刘忠桦, 谢文坤, 张颖, . 液氮-微波急速冷热冲击下饱水煤损伤及渗流特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(2): 472-486.
[9]	张世忠, 范钢伟, 张东升, 李文平, 范张磊. 应力-损伤-渗流耦合下采动弱胶结覆岩渗透性演化规律[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(6): 1230-1240.
[10]	季明, 孙中光, 刘冠男, 范书帝, 高峰, 王春光. 粗糙裂隙煤岩的分形多场渗流模型及数值模拟[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(5): 1036-1045.
[11]	鞠金峰, 李全生, 许家林, 李娟娟. CaCO₃／Fe(OH)₃修复单一裂隙岩样的降渗试验[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(1): 151-159.
[12]	贺桂成, 张沈平, 扶海鹰, 崔佳欣, 张辉. CO₂+O₂地浸采铀采区含铀砂岩孔隙演化试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(1): 179-189.
[13]	林海飞, 王裴, 李树刚, 李博涛, 罗荣卫, 秦雷. 液氮循环冻融作用下煤体渗透率演化规律及模型研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(5): 1067-1077.
[14]	刘辉辉, 林柏泉, 蒋长宝, 王至吉, 李庭芳. 煤体渗透率对多重应力敏感性研究#br#[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(4): 818-825.
[15]	李建忠 , 高富强 , 娄金福 , 原贵阳. 破碎岩体锚固及承载失稳机制研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2022, 39(6): 1125-1134.

岩性对破碎岩体水沙渗流特性的影响研究

Study on the impact of lithology on water-sand seepage characteristics of broken rock mass

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价