考虑渗流—应力—损伤耦合的煤矿灾害模型及其应用

煤矿工作面顶板突水致灾因素耦合机理复杂,为了深入了解工作面开采过程中顶板突水发生机理,提高煤层顶板防治突水灾害的稳定性,以麦垛山煤矿11采区2煤层顶板突水为例,采用数值模拟的方法,在多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics中,构建工作面开采过程中采动应力、含水层水压及发育裂隙综合影响的顶板突水的渗流—应力—损伤耦合模型,对工作面开采过程中煤岩体应力—渗流—损伤耦合诱发的顶板突水灾害进行了研究。研究结果表明,工作面开采过程中,在采动应力与水压梯度共同影响下,工作面上方顶板应力卸除,形成地下水流动的优势渗流通道。随着工作面开挖步距增大,优势渗流通道逐渐增高并贯通、激活含水层中发育的裂隙,最终造成煤层顶板突水灾害。