(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111635399.7 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 淮北矿业股份有限公司 地址 235000 安徽省淮北市人民中路276号 (72)发明人 任强　把其欢　陈振林　梁龙　 鲁海峰　 (74)专利代理 机构 北京汇众通达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11622 专利代理师 李丹 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种含水层采动渗透破坏的评价方法 (57)摘要 本发明涉及渗透破坏 评价技术领域， 具体的 说是一种含 水层采动渗透破坏的评价方法， 包括 对原始地质条件作一定的假设和简化； 确定模型 的主体范围位于顶板覆岩， 包括一部分底板岩 层； 设定渗流边界： 将中隔及以上新生界松散层 视为不透水层， 将下含视为区域补给承压含水 层， 将模型两侧设为透水边界， 顶底部为不透水 边界； 数值模拟主要是采用流体和固体耦合方 法， 研究综放开采上覆岩层运动规律和裂隙带发 展高度。 该方法解决目前仿真软件中含水层采动 水力梯度的分布和渗透破坏规律 建模问题； 通过 在一定的假 设和简化条件下确定模拟的主体、 设 定边界条件， 进而利用流体和固体耦合方法， 通 过数值模拟研究综放开采上覆岩层运动规律和 裂隙带发展高度， 能够明显提高渗流场分布和渗 透破坏仿真的精度。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114492226 A 2022.05.13 CN 114492226 A 1.一种含水层采动渗透破坏的评价方法， 包括： 对原始地质条件作一定的假设和简化； 确定模型的主体范围位于顶板覆岩， 包括 一部分底板岩层； 设定渗流边界： 将中隔及以上新生界松散层视为不透水层， 将下含视为区域补给承压 含水层， 将模型两侧设为透水边界， 顶 底部为不透水边界； 数值模拟主要是采用流体和固体耦合方法， 研究综放开采上覆岩层运动 规律和裂隙带 发展高度。 2.根据权利要求1所述的一种 含水层采动 渗透破坏的评价方法， 其特征在于， 所述假设 和简化包括： （1） 岩体为多孔连续介质； （2） 通过理论分析及现场实测， 矿区原 始地应力场采用自重应力场作为原 始地应力场， （3） 流体在孔 隙介质中符合Darcy定律， 同时满足Biot方程； 流体本构模型采用饱和稳 定流的各向同性 流动准则。 3.根据权利要求1所述的一种 含水层采动 渗透破坏的评价方法， 其特征在于， 进行数值 模拟过程中， 首先运行模拟 至稳定态， 在开采煤层， 设置推进 方向是每次开挖 20m， 计算循环 至岩层稳定， 计算结果进行保存， 在开挖下一步继续进行循环， 依次向下进行， 直到工作面 推进结束， 计算过程结束。 4.根据权利要求1所述的一种 含水层采动 渗透破坏的评价方法， 其特征在于， 建模和数 值模拟可以采用软件FLAC 3D开展。 5.根据权利要求1或4所述的一种含水层采动渗透破坏的评价方法， 其特征在于， 计算 过程中， 先关闭FLAC3D中的流体模块， 计算模型在单力学场中的采动响应， 然后开启流体部 分， 使用流固耦合计算当前开挖步距下的渗流场变化， 渗流计算1 ‑2天， 然后进入下一步距 的开采。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114492226 A 2一种含水层采动渗透 破坏的评价 方法 技术领域 [0001]本发明涉及 渗透破坏评价技术领域， 具体的说是一种含水层采动渗透破坏的评价 方法。 背景技术 [0002]覆岩破坏规律的研究是水体下采煤合理留设防水煤岩柱的关键， 是解放水体下压 煤储量和保证矿井安全生产不可缺少的重要步骤。 几十年来， 人们采用室内试验与现场 实 测相结合、 理论分析与模型实验相结合、 相互补充和验证的研究方法， 使得煤层开采覆岩破 坏的理论及工程应用取得了重大进展。 尤其是近二十年来， 电子计算机的迅速发展， 使煤层 开采覆岩破坏研究进入了一个新的阶段， 数值计算方法已经成为解决煤层开采覆岩破坏问 题的重要手段之一。 [0003]目前， 缺乏基于数值分析求取含水层采动水力梯度的分布规律， 进而判断渗透破 坏的相关模型和分析 方法。 发明内容 [0004]为解决上述模型和分析方法缺乏的问题， 本发明建立含水层采动流固耦合数值计 算模型， 采用数值模拟得 出突水溃砂时的水力梯度分布规 律。 [0005]本发明提供了一种含水层采动渗透破坏的评价方法， 包括： 对原始地质条件作一定的假设和简化； 确定模型的主体范围位于顶板覆岩， 包括 一部分底板岩层； 设定渗流边界： 将中隔及以上新生界松散层视为不透水层， 将下含视为区域补给 承压含水层， 将模型两侧设为透水边界， 顶 底部为不透水边界； 数值模拟主要是采用流体和固体耦合方法， 研究综放开采上覆岩层运动规律和裂 隙带发展高度。 [0006]较优的， 在 如下假设和简化的前提下建立数值模型： （1） 岩体为多孔连续介质； （2） 通过理论分析及现场实测， 矿区原始地应力场采用自重应力场作为原始地应 力场， （3） 流体在孔隙介质中符合Darcy定律， 同时满足Biot方程； 流体本构模型采用饱 和稳定流的各向同性 流动准则。 [0007]较优的， 进行数值模拟过程中， 首先运行模拟至稳定态， 在开采煤层， 设置推进方 向是每次开挖20 m， 计算循环至岩层稳定， 计算结果进 行保存， 在开挖下一步 继续进行循环， 依次向下进行， 直到 工作面推进结束， 计算过程结束。 [0008]较优的， 建模和数值模拟可以采用软件FLAC 3D开展。 [0009]较优的， 计算过程中， 先关闭FLAC3D中的流体模块， 计算模型在单力学场中的采动 响应， 然后开启流体部分， 使用流固耦合计算当前开挖步距下的渗流场变化， 渗流计算1 ‑2说　明　书 1/4 页 3 CN 114492226 A 3