摘要: 浅表水系统稳定性作为维系矿区生态系统平衡以实现可持续发展的重要纽带，是煤炭开采动态响应指标及矿区规划的核心。深入研究采动浅表水稳定性控制机理与矿区规划原则对提升我国西北矿区煤炭资源开发的整体性、有序性、系统性、科学性具有指导性意义... 展开 浅表水系统稳定性作为维系矿区生态系统平衡以实现可持续发展的重要纽带，是煤炭开采动态响应指标及矿区规划的核心。深入研究采动浅表水稳定性控制机理与矿区规划原则对提升我国西北矿区煤炭资源开发的整体性、有序性、系统性、科学性具有指导性意义。本文以岩土、覆岩损伤及渗流特征为基础，提炼了采动覆岩等效渗透系数计算方法，构建了采动浅表水系统稳定性的定量评价模型，提出了动态规划方法保障采动浅表水稳定的矿区规划原则，论文取得了以下研究成果： （1）揭示了采动岩土损伤及渗流演化机理。 提出了非均质岩石损伤宏细观表征方法，揭示了非均质、裂隙形态对渗透率影响的内在机理，构建了非均质岩石应力-渗流-损伤-本构模型，定量揭示了不同采动损伤程度岩土层渗透率演化特征。提出了采动覆岩渗透率数值表征方法，实现采动覆岩渗透特性的实时更新。 （2）给出了采动覆岩等效渗透系数确定方法。 提出了采动覆岩损伤程度数值计算方法，揭示了采动岩土层最大损伤值与采高、岩土层层位的关系，分析了岩土层不同类型裂隙的水流特性，给出了考虑覆岩整体渗透性的岩土层破断损伤的采动覆岩等效渗透系数计算方法，基于改进的采动覆岩变形及三维空间渗透率的动态模型，揭示了采动覆岩等效渗透系数时空演化特征。 （3）阐明了采动浅表水系统响应特征及控制机理。 提出了采动覆岩等效渗透系数数值化处理方法，构建了考虑浅表水侧向补给、入渗补给及多开采单元浅表水渗漏模型，揭示了不同开采单元影响下浅表水响应特征，探讨了开采高度、煤水间距、恢复时间、开采范围对浅表水系统稳定性的影响机制，阐明了浅表水系统多矿井开采扰动效应。 （4）提出了浅表水系统稳定约束下的矿区规划原则。 提出了矿区采动浅表水稳定性评价方法，实现榆神矿区不同开采强度浅表水系统稳定性分区，创新出基于动态规划及优化模型的多矿井科学产能布局方法，以榆神矿区为例，构建了基于浅表水系统稳定的矿井布局新模式，量化了榆神矿区典型地质条件矿井布局方案，明确了动态规划方法保障采动浅表水稳定的矿区规划原则。 收起