薄基巖淺埋煤層開采突水潰砂致災(zāi)機(jī)理及防治技術(shù)研究.pdf

1、煤炭資源在我國能源結(jié)構(gòu)和國民經(jīng)濟(jì)中占有極為重要的地位,煤炭安全開采是保障人員安全、資源安全和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的基石,同時(shí),也是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),學(xué)者和工程師研究的重點(diǎn)。在淺埋煤炭資源開采工作面通過上覆基巖較薄且上覆富水松散區(qū)域時(shí),有發(fā)生礦井突水潰砂的潛在威脅,在生產(chǎn)實(shí)踐中已發(fā)生多起礦井突水潰砂事故,造成巨大的人力、物力和財(cái)力損失,突水潰砂災(zāi)害已成為影響淺埋煤炭資源安全開采的關(guān)鍵問題之一。
　　突水潰砂是由淺埋深、薄基巖、富含潛水的厚松

2、散覆蓋層這種特殊的水文工程地質(zhì)環(huán)境決定的,涉及采區(qū)工程地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、煤層、覆巖等條件以及開采方式等諸多方面的因素。本文從薄基巖、淺埋煤層、富水松散層和開采條件的特點(diǎn)入手,分析了突水潰砂的影響因素,建立了突水潰砂災(zāi)害的力學(xué)分析模型,并依此為基礎(chǔ)提出了突水潰砂災(zāi)害的防治技術(shù)。將該項(xiàng)防治技術(shù)應(yīng)用于神東礦區(qū)哈拉溝煤礦22404綜采工作面過溝開采工程中,成功預(yù)防了突水潰砂災(zāi)害的發(fā)生,保障了工作面順利安全通過,取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)

3、和社會(huì)效應(yīng)。
　　本文通過研究主要獲得以下成果:
　　(1)根據(jù)哈拉溝煤礦22404綜采工作面工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件及開采特點(diǎn),分析了突水潰砂的影響因素及發(fā)生機(jī)理?？偨Y(jié)出發(fā)生突水潰砂現(xiàn)象必須具備四方面條件,即物源(富含潛水的厚松散覆蓋層)、動(dòng)力源(高潛水水頭)、通道(薄基巖斷裂縫)、儲(chǔ)存空間(采空區(qū)),且水壓力是使含水砂層發(fā)生突水潰砂的根本原因,當(dāng)頂板薄基巖發(fā)生斷裂,動(dòng)水壓力達(dá)到某一臨界值后,就會(huì)造成大量的水砂混合流潰入巷道

4、和采空區(qū)。
　　(2)分析了哈拉溝煤礦22404綜采工作面的突水潰砂綜合條件。哈拉溝煤礦2-2煤層22404工作面寬260m,在通過哈拉溝采區(qū)段,煤層埋深42~54m,采高為4.2m,基巖厚度有20~40m,松散層厚22m,基巖厚度為采高的4.8倍,采動(dòng)裂隙可直接溝通至地表。因此開采區(qū)域?qū)儆跍\埋、薄基巖、厚富水松散砂層的范疇,當(dāng)工作面通過哈拉溝時(shí),極易發(fā)生突水潰砂災(zāi)害。
　　(3)理論計(jì)算和實(shí)測分析了哈拉溝煤礦22404綜采

5、工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。通過理論計(jì)算及現(xiàn)場觀測,得出22404工作面老頂首次來壓計(jì)算步距50~60m,實(shí)測步距66m,周期來壓計(jì)算步距21~28m,實(shí)測步距16~19m。
　　(4)理論計(jì)算分析哈拉溝22404綜采工作面突水潰砂的水力條件。研究給出臨界水力坡度及臨界水頭高度的計(jì)算方法,對(duì)哈拉溝煤礦22404綜采工作面過哈拉溝段的突水潰砂危險(xiǎn)性進(jìn)行了預(yù)測計(jì)算,判定該段在初始狀態(tài)下有突水潰砂危險(xiǎn)。
　　(5)提出突水潰砂的綜合防治