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摘要
井下采空区储水是西部生态脆弱区保水开采的重要手段之一，防水密闭墙的稳定性关系到采空区储水的安全性。针对采空区防水密闭墙稳定性难以监测、抗水压能力难以预测这一关键问题，以察哈素煤矿井下采空区防水密闭墙为背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法，测试了煤层及顶底板力学性能，获得了煤体及顶底板最小抗压强度；考虑密闭墙结构的受力特点，计算推导了不受采动影响情况下防水密闭墙的最大承压能力；建立了防水密闭墙数值模型，分析了超前采动影响和不同水头高度（6、9、12、15 m）下密闭的受力状态、变形及破坏情况；研发了井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统，并基于理论分析，合理布设监测点，且在现场进行了应用。在此基础上，结合理论分析与数值模拟结果，确定了防水密闭墙的最大安全水头高度和警戒水位线的水头高度。结果表明：超前采动对防水密闭墙损伤有一定的影响，且水压作用加大了密闭墙与煤柱接触面间裂隙滑移范围；采终防水密闭墙承受的最大水头高度为12 m，防水密闭墙的警戒水位线的水头高度为9.6 m；防水密闭墙在墙体与煤柱的接触面以及密闭墙体顶底角位置为结构弱面，易发生破坏，应注意加强密闭墙相嵌与煤岩体位置以及密闭墙体顶底角位置处的监测或观测，必要时可采用注浆封堵手段对结构弱面或渗漏部位进行加固处理。研究结果可为类似矿井防水密闭墙的稳定性监测与抗水压能力评估提供理论基础与应用参考。
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单位中国矿业大学（北京）; 煤炭科学技术研究院有限公司; 建筑工程学院
