巨厚含水松散层下采动围岩应力-损伤-渗流场演化及地表沉陷特征模拟研究
徐良骥1
徐华锋2
刘潇鹏2
曹宗友3
1.安徽理工大学 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽 淮南 232001;合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽 合肥 2300012.安徽理工大学 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽 淮南 232001;安徽理工大学 空间信息与测绘工程学院,安徽 淮南 2320013.安徽理工大学 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽 淮南 232001;合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽 合肥 230001;安徽理工大学 安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001
摘要：目的 为了揭示巨厚含水松散层复杂地质条件下采动围岩损伤与地表沉降特征,探讨松散层厚度、基岩厚度和含水层失水等因素对地表沉降的影响.方法 以淮北巨厚含水松散层矿区为研究区域,采用数值模拟方法,使用FLAC3D将应力-损伤-渗流耦合数学模型应用于巨厚含水松散层下煤层开采,分析采空区围岩损伤、渗透系数、地表采动与非采动沉降的演化特征.结果 采后围岩损伤与渗流增高区呈"马鞍形"分布,随着松散层厚度增加,风化带原生裂隙扩展,在内部形成渗流优势通道,引导第四含水层水渗入,引发含水层失水固结,地表下沉加剧,下沉盆地中心区域更加平缓,地表沉降增长速率先快后缓.随着基岩厚度增加,采动围岩损伤和渗透增高区演化高度表现为先增后减,当基岩较薄时,整体易下沉、损伤范围易扩大,基岩较厚时,抑制风化带损伤演化,减少甚至阻止第四含水层水渗入风化带,降低第四含水层失水固结压缩沉降影响.结论 松散层厚度和基岩厚度均对采动围岩损伤与渗透性能分布具有显著影响.松散层以自身重量为载荷对基岩产生影响,基岩厚度通过影响关键层的承载能力调节采动围岩损伤演化范围,与第四含水层直接接触的风化带是导致第四含水层失水的重要因素.研究结果可为巨厚松散层下煤层开采中的突水防治与地表沉陷控制提供关键理论指导.
关键词：巨厚含水松散层开采沉降流固耦合开采损伤渗透系数地表沉陷
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52104172)国家自然科学基金(52574211)
论文发表日期：2026-03-31
在线出版日期：2026-03-04（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 11-21 )
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