煤矿地下水库底板渗流模拟试验系统研制及验证

文志杰，姜鹏飞，景所林，曹志国,管彦太

(1.山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590; 2.煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室，北京 100011; 3.青岛正方能源科技有限公司，山东 青岛 266520; 4.内蒙古上海庙矿业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 016299)

在能源危机日趋严峻的今天，煤炭依旧是中国重要的基础能源。但随着采掘时间和开采强度增加，东部地区浅部煤炭资源逐渐枯竭，而深部开采又面临高地热、高地应力等问题。因此，煤炭工业生产中心逐渐向储量大、埋深浅的中西部地区转移。西部矿区(晋陕蒙甘宁)2019年煤炭产量约占全国产量70%，但水资源匮乏，仅占全国3.9%，面临着水资源短缺、资源开采与生态保护协调发展等难题[1-3]。针对西部矿区水资源匮乏与煤炭资源开发不协调的情况，以顾大钊院士领衔的研究团队提出煤矿地下水库技术，有效解决了资源开采与生态保护协调发展的难题[4-5]。但受采动影响，煤矿地下水库底板原有结构发生破坏，形成“下四带”:矿压破坏带、新增损伤带、原始损伤带、原始导高带[6]。地下水库中的水体受水头压力作用在破坏损伤的底板中发生渗流，对底板产生二次破坏，进而影响水库坝体的稳定性;在地下水库群工程条件下，水库底板受渗流破坏失稳会直接导致下层水库水位超限，影响水库安全平稳运行。因此，研究煤矿地下水库底板在应力-渗流耦合条件下渗流发生规律与破坏特征对地下水库安全平稳运行具有积极意义。……