煤矿采空区裂隙空间是瓦斯灾害和火灾主要场所,分析其内部气体流动规律首先要得到切合实际的采空区孔隙率。在分析采空区覆岩裂隙场呈"横三区"、"竖三带"的差异性分布特征的基础上,结合"O"型圈理论和岩梁理论,分析并得到采空区垮落带碎胀系数空间分布和断裂带岩层下沉量分布函数;建立了采空区孔隙率三维分布模型,通过实际案例验证模型的适用性,得到垮落带孔隙率为0.1～0.43以及断裂带孔隙率在距底板20～30 m取得最大值0.31。研究结果表明:垮落带内破碎煤岩孔隙率受碎胀系数影响呈"铲"状分布,从压实区沿x轴、y轴、z轴指向垮落带四周边界,其值由最小逐渐增大;断裂带内受规则移动带下沉量及破断岩石长度的影响,离层发育呈四周大中间小,孔隙率分布呈"双驼峰"状,距工作面和煤壁30～50 m的"凸峰"孔隙率大,随埋深变浅,孔隙率最大值向采空区中部靠拢,基本稳定线增大,采动裂隙形态符合"O"形圈分布。

1 采空区覆岩分布特征

2 覆岩垮落特征及移动规律

    2.1 模型坐标选取

    2.2 垮落带碎胀系数

    2.3 断裂带下沉量

3 采空区孔隙率三维分布模型

4 实例验证

5 结语