陕北榆横矿区煤层渗透特性与成水机制研究

"李顺才，李强，缪协兴，等．小纪汗井田地层介质渗透特性及煤层为主含水层成因机制［J］．煤炭学报，2017，42(2):353－359．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2016．6012" 这篇研究论文主要探讨了陕北榆横矿区小纪汗井田的地层介质渗透特性和煤层成为主要含水层的成因机制。通过对煤系地层进行瞬态渗透试验，研究人员分析了不同岩层的渗透力学性质，旨在理解地下水运动规律和煤矿开采过程中的水文地质问题。 1. 渗透特性研究：试验发现，随着岩样的压缩应变增加，煤样的渗透率先增大，达到峰值后再逐渐减小，而应力峰值却滞后于渗透率峰值，表明煤层的渗透性受到其内部应力状态的影响。 2. 非达西流现象：在应力峰后阶段，煤样的非达西流因子和加速度系数经历了一个先急增后明显下降的过程，这两个参数的峰值同样滞后于应力峰值。这揭示了煤层在应力变化下的非线性流体流动特性，对预测矿井涌水量和防止水害具有重要意义。 3. 不同岩层对比：洛河组中的粒长石砂岩和2号煤层的岩样在试验后表现出最高的渗透率，显著高于其它岩层，这可能使得这些区域更容易成为地下水的通道。 4. 煤层渗透率：煤层的渗透率峰值大约在1×10^-15m^2量级，这个数值普遍高于一般煤矿煤层的渗透率，这表明小纪汗煤矿的煤层对水分的传输能力较强，增加了水害风险。 5. 隔水层识别：所有岩层中，富县组的砂质泥岩具有最低的渗透率，可以被视为有效的隔水层，有助于保护下方的煤层免受地下水侵扰。 该研究结果对于陕北榆横矿区的煤矿开采规划、地下水管理以及防治水害具有重要的理论指导和实践价值。通过深入理解地层的渗透特性，可以更有效地进行水资源管理和矿井防水设计，确保煤矿开采的安全和可持续性。同时，这也为相似地质条件下的其他矿区提供了参考，以应对可能遇到的类似水文地质问题。