陕北近浅埋煤层开采潜水位动态相似模型试验

以陕北水位波动区域工作面为背景,采用设计的固液耦合模型进行相似模拟,观测了煤层回采过程中离层发育、导水裂隙带高度、关键隔水黏土层下沉量、潜水位动态变化及煤层停采后水位恢复过程,研究了水位波动区域潜水位动态变化机制。试验结果表明:水位波动区域煤层回采造成基岩弹性变形和隔水黏土层塑性变形是模拟附加应力-应变场的关键,而含水砂层的水理性质是模拟采动渗流场的关键;随着煤层的回采,基岩亚关键层的依次弯曲产生离层并最终破断,而隔水黏土层伴随着覆岩的破断、垮落保持了稳定性并逐渐形成下沉盆地,潜水位随着下沉盆地的逐步形成发生周期性骤降,同时由于含水砂体的较强流动性、补给性,离层随着时间推移逐渐趋于闭合,这使得潜水位进一步下降;煤层停采后,由于潜水的侧向补给,水位在初期恢复较快,后期水位恢复较慢。