煤巷老空水突水機(jī)理及預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、老空水水害是我國煤礦水害事故的主要類型之一，根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局的事故統(tǒng)計，2006年至2015年間我國共發(fā)生煤礦重特大老空水突水事故36起，其中煤巷掘進(jìn)工作面老空水突水事故28起。從而，煤巷掘進(jìn)工作面老空水水害防治形勢嚴(yán)峻。由于老空積水區(qū)分布調(diào)查困難，小斷層、破碎帶等導(dǎo)水構(gòu)造不易勘探，且采掘擾動導(dǎo)致的圍巖二次導(dǎo)水通道演化規(guī)律復(fù)雜，從而造成我國目前老空水突水機(jī)理觀點(diǎn)不統(tǒng)一，尚缺乏有效指導(dǎo)煤巷掘進(jìn)工作面老空水突水的預(yù)測和防治技術(shù)。

2、從而研究煤巷老空水突水機(jī)理及預(yù)測技術(shù)具有重大的現(xiàn)實意義與工程價值。
　　對于煤巷老空水防治而言，有效隔水煤柱厚度為水體至巷道的距離減去老空側(cè)圍巖導(dǎo)水破壞深度和巷道側(cè)圍巖開掘破壞深度之和，因此研究采掘活動導(dǎo)致的圍巖破壞范圍至關(guān)重要。本文總結(jié)了確定采場和巷道圍巖破壞深度的方法，并對煤巷開掘破壞深度的影響因素進(jìn)行了正交數(shù)值模擬試驗，得到了煤巷圍巖開掘破壞深度的回歸公式。針對老空積水區(qū)防隔水煤巖柱留設(shè)問題，本文總結(jié)了國內(nèi)老空積水區(qū)防隔水煤

3、巖柱留設(shè)的基本方法，并引入挪威海底隧道經(jīng)驗法和日本最小涌水量法，為合理煤柱留設(shè)提供參考?？紤]到突水事故發(fā)生時，薄板型有效隔水煤巖體失穩(wěn)的瞬時性，本文運(yùn)用突變理論探討薄板型隔水煤巖體強(qiáng)度不足失穩(wěn)和外部動力擾動失穩(wěn)的突變型煤巷掘進(jìn)工作面老空水突水機(jī)理。
　　根據(jù)煤巷老空水突水事故案例資料的綜合分析，并結(jié)合煤巷老空水突水特征，本文歸納得出了煤巷老空水突水的5個主控因素，分別為：老空積水高度、有效隔水煤柱厚度、煤柱強(qiáng)度、埋深、巷道跨度。基

4、于這5個主控因素，建立了煤巷老空水突水危險ANN(Artificial NeuralNetworks)型及LR(Logistic Regression)型脆弱性指數(shù)預(yù)測模型。并運(yùn)用這兩個預(yù)測模型對碾子溝煤礦101工作面回風(fēng)巷及開切眼進(jìn)行了老空水突水危險預(yù)測。回風(fēng)巷ANN型及LR型老空水突水危險脆弱性指數(shù)最大預(yù)測結(jié)果分別為：0.96和1.0；開切眼最大預(yù)測結(jié)果分別為：0.83和0.89，表明老空水突水危險性極高。礦方最終確定留設(shè)防水煤柱3