《保水採煤隔水層滲流特性的理論與套用研究》是依託中國礦業大學，由浦海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：保水採煤隔水層滲流特性的理論與套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：浦海
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國煤礦水災害十分嚴重，一方面傳統治理需大量抽排礦坑水，投入大量的人、財、物力，造成很大的經濟和環境負擔，另一方面，礦區又存在天然缺水和人為造成的缺水問題，而且愈來愈嚴重，因此迫切需要深入研究採煤過程中與水資源保護和利用相關的理論和套用基礎問題。本項研究緊抓水資源保護性煤炭開採技術的核心內容- - 隔水關鍵層滲流特性，明確控制堅硬岩層結構穩定和控制軟、硬岩組合層破斷後滲流穩定實現保水的兩條技術路線。主要研究內容和思路為：建立隔水層的結構力學模型，進行強度理論分析，結合物理、數值模擬研究方法重點對其破斷及裂隙演化規律深入研究；基於采動岩體滲流理論，在對采動隔水層非Darcy滲流特性試驗測定的基礎上，建立滲流控制方程，並深入進行非線性理論分析，初步探討煤礦突水機理；開發提高隔水層隔水性能的加固技術，並將其成功運用到保水採煤的工程實踐中，從而有力推動我國綠色採礦技術的發展。
結題摘要
針對我國煤炭開採水災害十分嚴重，同時水資源破壞嚴重影響生態環境的現象，建立利用隔水關鍵層實施礦區水資源保護的力學模型，系統研究了破碎岩體壓實過程中的滲流特性、隔水關鍵層的結構強度與裂隙演化特徵、隔水關鍵層的滲流力學特性，和提高隔水關鍵層性能的技術與工程實踐，具體研究內容及成果包括：（1）對破碎岩體的滲透特性進行研究，所得實驗數據及基本規律為隔水層隔水性能的理論分析和數值模擬提供重要依據。利用自行研製開發的破碎岩石壓實滲透裝置，聯合先進的MTS 815.02岩石力學伺服實驗系統，測定各種壓力狀態下典型破碎岩體的滲透特性。相關自製試驗設備獲得發明專利《彎曲岩樣滲透試驗裝置》的授權，相關研究內容是專著《采動岩體蠕變與滲流耦合動力學》中的部分內容。（2）建立了隔水關鍵層的基本力學模型，利用組合岩梁理論系統研究了隔水關鍵層的結構穩定性。在傳統物理模型試驗的基礎上，引入了數字圖像分析手段，同時進行位移場、應變場等全場力學特性分析，從結構穩定性角度分析了隔水關鍵層的隔水性能。相關研究內容是專著《乾旱半乾旱礦區保水採煤方法與實踐》中的部分內容，是科技獎勵《煤礦井下人員安全管理與救援支持系統》中的部分研究內容。（3）建立了層狀岩體滲流的非線性動力學模型，分析了隔水關鍵層滲流系統的平衡態特徵，並給出了隔水關鍵層滲流系統的失穩判別條件。採用數值模擬方法，基於岩石滲流-損傷耦合模型，系統分析了貫通裂隙與滲流分布的基本特徵，總結了隔水關鍵層的隔水性能。相關研究內容是專著《采動岩體蠕變與滲流耦合動力學》中的部分內容，是科技獲獎《礦區水資源保護與水災害防治技術》中的研究部分內容。（4）提出了保護礦區水資源的隔水關鍵層原理與方法，並成功運用到神東礦區保水採煤實踐中。揭示了采動覆岩導水裂隙通道發育規律，建立了保水採煤方法的隔水關鍵層理論基礎，初步形成了適合神東礦區的保水採煤技術。相關研究內容是專著《乾旱半乾旱礦區保水採煤方法與實踐》中的部分內容，是科技獎勵《礦區水資源保護與水災害防治技術》中的部分內容，是鑑定成果《建築群下綜合機械化矸石密實充填採煤與沉陷控制》（國際領先水平）中的部分研究內容。
