复合型离层水突涌机理研究及防治对策

针对煤矿顶板离层水突涌方式隐蔽、突涌形式多样、突涌机理不清及难以有效防治的特点,本文在总结全国离层水突涌煤矿地区分布、水文地质和开采条件的基础上,通过单轴抗压试验研究了不同地区泥岩在水力耦合作用下的力学强度劣化差异,通过理论和实际案例分析了顶板离层水突涌机理,并提出相应的防治措施。研究结果表明:水源、时间、空间和导水通道是离层水形成条件的主导因素;在浸水作用下横河煤矿泥岩强度降低了35%,低于榆树井煤矿的泥岩强度,表现出明显的差异性;离层水突涌类型分为动水压突水、岩层软化致灾、覆岩荷载及水压协同致灾、多煤层叠加开采突涌和断层离层耦合突涌,部分煤矿具有多种离层水突涌类型并存特性;对于可能发生复合型离层水突涌的煤矿,基于不同的开采条件提出离层水截流孔(导流孔)和注浆技术、部分充填开采、走向条带开采3种措施。通过研究导致煤矿顶板突水的机理能更好指导相似条件煤矿预防同类事故。

内蒙古龙王沟煤矿6^(#)煤层顶板涌(突)水条件分析

煤层顶板涌(突)水问题一直是威胁华北型煤田开采主要水患之一,龙王沟煤矿就一直受到煤层顶板水害困扰。其煤层顶板的山西组水和下石盒子组水,局部富水,一旦发生涌突水,将造成极其严重的后果,因此顶板涌(突)水问题得到重视。采用“三图-双预测法”对龙王沟煤矿煤层顶板涌(突)水条件进行评价,在对其煤层顶板充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行分区的基础上,运用多源地学信息复合叠加原理,将6^(#)煤顶板综合安全性划分为三个区,其中Ⅰ区危险性相对较大,Ⅱ区涌水危险性较小,Ⅲ区为相对安全区。最终预测出开采6^(#)煤层顶板正常涌水量为173.754m^(3)/h,为煤矿制定防治水措施提供了科学依据。经过近几年的生产实践,验证了预测结果的准确性,为煤矿安全生产提供技术支撑意义重大。

里必煤矿3号煤层顶板涌(突)水危险性分区评价

针对里必煤矿3号煤层可能存在的顶板涌(突)水危害问题,运用“三图-双预测法”,在对里必煤矿3号煤层顶板直接充水含水层的富水性和煤层顶板冒裂安全性分区的基础上,通过GIS的AHP方法的耦合技术叠加原理,建立煤层顶板涌(突)水条件综合分区图。最后运用解析法预测矿井涌水量。

疏干排水矿区闭坑后岩溶塌陷形成机理探索——以湘中地区恩口煤矿为例

恩口煤矿已关停20年,地下水位已恢复,但地面塌陷灾害时有发生,为了探讨恩口煤矿闭坑后的岩溶塌陷成因机理,总结水位恢复中与恢复后的致塌模型,文章梳理了恩口煤矿区岩溶塌陷的时空分布、土体结构等基本特征,着重于分析煤矿闭矿后岩溶塌陷的发生与地下水位恢复过程的相关性,提出水位恢复中与恢复后2个阶段发生岩溶塌陷的成因机理与致塌模式。第1阶段,主要致塌模式为浮托—软化型,理论模型来源于基坑突涌的产生条件公式,发育地段主要集中在以往塌陷密集分布区,与采矿降水过程中加速土洞的形成相关,塌陷发生的数量明显低于疏干排水过程;第2阶段,致塌模式为潜蚀—失稳型,是指由地下水位在岩土界面自然波动引发的岩溶塌陷,仅零星发生。文章为娄底市进行地质灾害易发性、危险性评价与防治规划,提出科学、经济、可行的防治措施与建议,同时,为湘中类似地区的岩溶塌陷预测与防治区划提供参考。

岩溶水流系统识别方法及其在引调水工程隧洞选线中的应用

某国家重大引调水工程引水隧洞将穿越聚龙山向斜可溶岩地层,可能面临严重岩溶涌突水问题。为了查明隧洞突涌水条件,选择岩溶水害风险较低的引水方案,综合采用岩溶水文地质调查、水化学与同位素分析等方法对聚龙山向斜岩溶水流系统特征进行了识别。结果表明:聚龙山向斜含水系统具有"两含夹一隔"的多层结构,下部二叠系主要为埋藏型岩溶弱发育区,而上部三叠系裸露型岩溶区中发育了具有多级水流系统的巨型岩溶汇水盆地。穿聚龙山向斜段工程论证的3个方案中,A线方案从向斜西段岩溶水系统的补给区穿越,隧洞穿可溶岩段长度短、且全部为埋藏型岩溶,剖面上绕避了三叠系岩溶汇水盆地,发生岩溶涌突水的风险低;而B线方案和C线方案均进入了三叠系岩溶汇水盆地,穿越裸露型可溶岩段的长度大,遭遇高压岩溶突水的风险高,故推荐A线引水方案。研究成果可为引水隧洞线路比选提供科学依据,对类似深埋长隧洞工程建设也具有参考价值。