煤炭科学技术

北大核心,CA,JST,EI,CSCD

国内刊号:11-2402/TD

国际刊号:0253-2336

煤炭科学技术杂志2026年第5期:陕北侏罗纪煤层顶板含水层长距离近水平钻孔高效疏放水数值模拟

发布日期:

作者:华照来, 黄浩, 王路, 李增林, 吕扬, 薛建坤, 孙洁, 韩乐, 任帅锋, 王治宙, 王淑璇, 周振方,

关键词:陕北侏罗纪煤矿区, 砂岩含水层, 长距离近水平钻孔, 井流计算, 疏放水效率,

工作面采前顶板水疏放效果决定矿井防排水系统布设,影响矿井防治水安全。选取陕北榆神矿区曹家滩煤矿2−2煤典型工作面为研究对象,综合矿井水文地质勘探与工作面视电阻率物探成果,确定侏罗纪直罗组含水层和顶部风化基岩为疏放目标层位、集中富水段为疏放靶区,优化设计了工作面顶板10个长距离近水平疏放钻孔。基于有限元微分求解原理,优选COMSOL Multiphysics 数值软件,构建出单一近水平钻孔疏放概念、数学和数值模型,并利用工作面顶板典型钻孔疏放水过程孔口水头压力监测数据进行了模型率定,结果表明:单一钻孔疏放水过程孔口水头压力模拟计算值与观测值拟合误差约6.80%,指示率定的数值模型仿真效果较好;利用率定后的数值模型进行了钻孔疏放水过程流场演变与水量模拟,揭示了疏放水过程典型钻孔涌水量与钻孔孔口压力之间显著的负相关关系;构建多组近水平钻孔同时放水数值计算模型,并设置6种顶板含水层残余水头工况,模拟预测了不同工况工作面顶板疏放水效率,并建立了具有实用意义的顶板残余水头−工作面疏放水效率线性关系式,为研究矿井2−2煤开采顶板残余水头和疏放水量优化设计提供了支撑。研究结果对于采煤工作面顶板砂岩水防治和煤矿区地下水资源原位保护技术进步有一定的推动作用。

来源:2026年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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