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一些处于富水区域的煤矿,在采动影响下顶板产生导水裂隙通道,贯通含水层,诱发突水等矿井灾害事故。当工作面应力调整稳定后,岩体仍然有裂隙不断产生,此时的顶板时间效应显著。因此研究顶板裂隙通道的形成规律,为顶板事故的预测以及顶板支护方案提供理论依据,是矿井安全开采的关键之一。本文利用PFC-CFD耦合方法,结合平行黏结应力腐蚀(PSC)模型,建立考虑时间效应的煤系砂岩渗流数值模型,分析其在不同渗流压力下的损伤演化规律。在此基础上,将PFC-CFD-PSC方法应用于顶板裂隙通道的研究中,对顶板裂隙演化规律进行分析。主要研究内容及结论如下:(1)基于PFC-CFD耦合方法,建立煤系砂岩渗流数值模型,验证了模拟可靠性,并分析了该模型的裂隙发育规律及其渗流特征。模型的渗透压力越大,内部产生的微裂隙越多,且微裂隙分布形式从集中变为分散。模型的流入压力越大,不同位置的颗粒骨架受到的流体作用变化范围越大,峰值越大,且峰值都出现在渗流模型的下部。(2)利用FISH语言编写考虑时间效应的PSC模型。分析了不同倾角的初始裂隙对PSC模型裂隙扩展发育规律的影响。根据微裂隙发育个数划分,PSC模型的损伤演化可分为3个阶段:初始损伤阶段,损伤演化阶段,破坏阶段。与常规模型相比,PSC模型最终破断后的微观裂纹个数少,且初始裂隙尖端的起裂角小。(3)引入PSC模型,用来表征时间效应,并与PFC-CFD耦合方法的渗流模型相结合,建立了考虑时间效应的煤系砂岩渗流模型。随着渗透压力的增大,该模型的贯穿裂纹数量逐渐增多。渗透压力为0.5MPa、2.5MPa、3.5MPa时,破坏形式以剪切破坏为主。当渗透压力为1.5MPa时,破坏形式为张拉和剪切共存的模式。该模型的高水力梯度值集中在岩体骨架上方,形成“环状”结构,在渗流场底部出现了低压力梯度区域。(4)为研究采动覆岩顶板的裂隙横向发育规律,利用PFC-CFD-PSC方法建立顶板岩层渗流时效模型。分析覆岩压力、初始裂隙形态与渗流压力对该模型破断形态的影响,并与常规顶板岩层模型对比。研究发现考虑时间效应的顶板,扩展裂隙在初始裂隙尖端开始发育,裂隙发育复杂,宏观条数较多,微裂纹发育阶段少。