孟巴矿强含水体下分层开采覆岩导水裂隙带发育规律

孟巴矿地质条件特殊复杂,多种灾害交织,特别是矿井水害对安全生产构成了严重威胁。导水裂隙带高度探测与保水开采密切相关,控制导水裂隙带发育高度是为了保证LDT隔水层稳定性,避免在承压水体的作用下使隔水层被击穿。结合孟巴矿特殊地质条件,给出矿井地质开采条件具有开采煤层厚、开采煤层顶板砂岩层厚硬和上覆松散含水层UDT厚的“三厚二硬一强”特征,覆岩为隔水——结构关键层结构类型,基岩中缺少有效的隔水层的结构特征,提出基岩含水层随分层开采递进疏放,保证LDT隔水层的有效隔水性能,阻滞UDT水体渗漏到井下,形成强含水体下特厚煤层分层开采的“上保下疏”安全开采模式。借助360°旋转井下电视全孔壁成像系统,分析钻孔冲洗液漏失量和水位变化情况,应用物理模拟方法和数值计算模拟方法,模拟分析了不同分层、不同采高,采用不同采煤方法,覆岩导水裂隙带发育规律和覆岩移动破坏规律,完成了钻孔探测工作和数据分析,并与物理相似模拟和数值模拟结果进行对比,证实了实验模拟与探测数据结果基本一致。研究表明,当累计开采高度为8.5 m时,分层开采导水裂隙带高度呈快速增长模式;当累计开采高度介于13~15 m时,导水裂隙带发育高度趋于平缓且不再增长;1,2分层开采对导水裂隙带高度的增长率贡献大,主要是1,2分层开采使覆岩裂缝增多,裂缝增多表现为岩性变软;1,2分层开采导水裂隙带高度与开采厚度基本呈线性增长,2分层开采导水裂隙带高度增幅为1分层的109%,随分层厚度增加导水裂隙带高度有增大趋势,导水裂隙带高度整体呈马鞍形分布。工作面分层协调开采有效降低了覆岩导水裂隙带发育高度,保护了UDT含水层不发生泄露,形成了孟巴矿强含水体下厚煤层安全开采模式。