采动条件下黏土隔水层的渗透性变化

摘要

陕北浅埋煤层开采引起了一系列的生态环境问题,保水采煤成为陕北乃至整个西北地区煤炭资源科学开采的关键.以神南矿区为例,研究了黄土、红土隔水层的隔水性及采煤对其隔水性的影响,神南矿区砂土基型煤层的保水开采的关键隔水层为上覆黏土层,室内外试验均显示,黏土层失稳后流量猛增形成裂隙流,不利于保水采煤.黄土受地面张裂隙发育的剪切作用处于破碎状态,采动后渗透系数表现为数个数量级的变化.而红土处于整体下沉带,受附加应力影响表现出较大的塑性变形,采动后渗透性减小,有利于保水采煤.为实现保水采煤保证黏土层整体不失稳,宜采用回填采空区技术对地面沉降以及土体围压进行控制,当地面沉降量减小时,黄土层可保持不失稳,当侧限应力存在时,黏土层的稳定性亦可以保持.神南矿区近浅埋煤层的开采亦会造成上覆黄土层处于松散状态,渗透性变化较大,而红土层则会产生固结压缩,渗透系数基本不随水压产生变化.