中厚缓倾斜煤层覆岩导水裂隙带形态特征研究

田波; 邓云驰; 杨守振; 张涛; 张培森

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.04.002

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (04) : 13 -23. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.04.002

中厚缓倾斜煤层覆岩导水裂隙带形态特征研究

田波, 邓云驰, 杨守振, 张涛, 张培森

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摘要

水害是制约煤矿安全开采的主要灾害之一，覆岩导水裂隙带作为地下水涌入采场的核心通道，其形态特征对矿井水害防治至关重要。本研究旨在通过定量表征导水裂隙带形态特征，为矿井水害风险防控提供理论依据。以中厚缓倾斜煤层为研究对象，通过数值模拟分析不同采高(1.3～3.5 m)条件下覆岩应力场和塑性区演化规律，并提出基于覆岩破坏角α对导水裂隙带形态特征进行定量表征。研究结果表明：导水裂隙带高度和侧向宽度均随采高增加呈正相关性，且上山侧发育程度高于下山侧；覆岩破坏角α随采高增加逐渐减小，非对称性差异随采高增大而减弱；通过阳泉三矿K8404工作面实测数据验证显示，基于覆岩破坏角模型的侧向宽度预测误差小于3 m(采高不超过6 m),表明该方法具有较高的可靠性。基于覆岩破坏角α的定量表征方法，实现了导水裂隙带形态从经验判断到定量预测的转变，揭示了采高与裂隙带形态的非线性关系，为类似地质条件矿井水害防治提供了新思路。