煤炭学报

作者：杜锋, 鲁鹏涛, 李振华, 马丹, 窦文武, 丁湘, 王文强, 黄玉峰,

关键词：涌水量动态预测, 渗透系数, 采动岩体, 地下水流场, 水害防控, 定向疏放,

矿井涌水量的精准预测是矿井水害防控与水资源保护性开采的核心问题，在煤炭资源高强度开采过程中，采动岩体渗透性的动态演化对矿井涌水量具有重要影响。以山西某矿5309工作面为工程背景，综合运用理论分析、数值模拟与现场实测等手段，揭示了采动覆岩渗透性空间分异规律，探索性提出了考虑覆岩渗透系数动态变化的“采动岩体等效大井”涌水量预测方法；利用GMS平台进一步实现了涌水量的动态预测，并进行了工程应用及可靠性验证。结果表明：煤层采动诱发上覆岩层渗透性发生量级跃升，采场周围裂隙开度较中部压实区裂隙高出2个数量级，采动后渗透系数最大提升了27倍；且在充分采动后较长时间内，采空区上覆裂隙网络仍能维持“O”形圈外围高、中部低的空间构型。基于采动岩体渗透系数的等效表征，提出采动岩体等效大井法，即建立考虑覆岩等效渗透系数动态变化的水位降落“大井”数值计算模型，以导水裂隙突破关键含水层的推进距离和多工作面涌水观测数据为依据，通过动态关联不同阶段水位最大/稳定降深数据，动态预测工作面涌水量大小，并确定降落“大井”的影响范围。利用该方法预测工作面涌水量最大为30.71 m3/h，正常维持在5.00 m3/h左右；预测期间，含水层降落漏斗中心水位呈现“前期影响衰减—当期迅速下降—后期快速回弹—补给缓慢恢复”的演化特征。而初始水文参数预测未考虑覆岩渗透性变化，导致上覆高位含水层水位变化周期延长，呈现缓降−缓升的演化特征。综合“三图−双预测法”理论与瞬变电磁法物探成果，在工作面上方共圈定3处富水异常区；针对异常区实施定向疏放期间，顶板砂岩裂隙水动态补给稳定，工作面涌水量最大为29.0 m3/h，正常为5.0 m3/h。工程应用结果显示，采动岩体等效大井法预测模型与实际涌水更为吻合，该结果可为西部矿区高涌水矿井的顶板水害防控及水资源协同保护开采提供理论基础与工程实践范例。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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