高承压水下煤层底板渗透裂隙演化规律

杨硕; 闫国成; 梁建斌; 贾嘉蕾; 夏向学

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.10.018

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (10) : 101 -106. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.10.018

高承压水下煤层底板渗透裂隙演化规律

杨硕, 闫国成, 梁建斌, 贾嘉蕾, 夏向学

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摘要

为揭示千米级高承压水作用下煤层底板岩石“致裂—渗流”的耦合规律，以开滦赵各庄矿埋深1 254 m、奥灰含水层水压12 MPa为研究对象，选取底板砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中粒砂岩4类典型岩石，开展围压15 MPa、孔隙水压12 MPa条件下的三轴渗流试验，结合断裂力学理论与Kozeny-Carman方程，分析全应力-应变过程中岩石渗透率演化特征及裂隙扩展机理。结果表明：煤层底板岩石呈现明显弹塑性行为，渗透率随应变演化呈“初始压密略降→弹性阶段缓升→塑性-峰值阶段骤升→峰后软化阶段突跳→残余阶段稳降”的5阶段规律，峰后渗透率普遍为峰前的5～10倍；岩性对渗透率控制显著，表现为砂质泥岩<粉砂岩<细砂岩<中粒砂岩；围压对孔隙主导渗流阶段的渗透率呈对数负相关调控，对裂隙主导渗流阶段呈负指数负相关调控。基于试验数据构建岩石裂隙扩展机理分析耦合模型，计算值与实测值平均相近。研究成果为深部煤矿底板突水预警及安全开采提供了理论依据与技术支撑。