基岩风化带性质对顶板突水溃砂的影响研究——以赵固一矿为例

基于赵固一矿上覆巨厚冲积层多含水层(组)薄基岩的特点,冲积层下部砂砾含水层水压达到4.0 MPa,为高水压含水层。为确定基岩性质对顶板突水溃砂的影响,保证多含水层(组)薄基岩区的正常回采,对水文勘察孔所取基岩岩样进行点荷载、干燥饱和吸水率和室内崩解试验,通过分析岩样各项试验指标随深度的变化曲线,确定基岩性质及其对留设防砂煤柱的影响。试验表明:基岩风化深度超过20 m;距离冲积层底界面0~6.5 m垂深范围内的泥类岩干燥饱和吸水率大于15%,遇水崩解多呈泥状、碎岩片和碎块泥,隔水性能良好,可以有效弥合采动裂缝,可以作为防水煤柱的保护层;冲积层底界面下部0~11.4 m的风化泥岩强度低于4.0 MPa的冲积层下部细砾含水层水压力,防砂煤柱的保护层不能全部由风化泥岩构成,提出防砂煤柱保护层厚度需要大于11.4 m;砂岩耐崩解性强,干燥饱和吸水率远小于泥类岩,阻隔水性能较差,防水煤柱保护层不可以全部由风化砂岩构成。风化砂岩强度大于4.0 MPa的冲积层下部砂砾含水层水压,可以有效抵御上覆水头压力。

软弱薄基岩裂隙发育特征及抑突(溃)机理

为探究西部地区软弱薄基岩覆盖下的厚煤层在开采时覆岩破坏的裂隙发育规律,以及该区在开采后突水溃沙的规律、机理等,在分析软弱薄基岩厚煤层开采覆岩裂隙发育规律的基础上,结合实际生产经验,对伊犁煤田突水溃沙抑制机理进行了研究。结果表明:工作面推采方向超前80~85m出现弧形地面张性斑裂,主斑裂纹与次斑裂纹的间距分别为10m和2m左右;导水裂隙带在软弱薄基岩下厚煤层开采时发育高度变化差异较小;伊犁煤田开采时涌水量小于30m^3/h,突水溃沙情况受到了抑制,主要由于顶板岩性软弱,无法形成较大的岩块、空隙、空洞,随采随冒且采动裂隙被迅速压实、上覆地层含水层十分松散,裂隙进入之后不能再继续发展、在低水压时涌出物填充裂隙等原因。该研究成果对西部软弱薄基岩厚煤层开采顶板水害防治,以及地表生态环境保护具有意义。

薄基岩浅埋煤层开采覆岩移动演化规律分析

针对薄基岩浅埋煤层过沟谷地形开采时工作面易引发动压灾害的问题,通过理论分析并结合数值模拟,对神东矿区哈拉沟煤矿22206工作面过沟谷开采过程中覆岩移动演化规律及引发的突水溃沙现象进行了研究,结果表明:22206工作面初次来压步距为60 m,初次来压时动压现象明显;工作面至沟谷地形上坡段矿压显现最为剧烈。分析了采动过程中节理的发育特征及塑性区分布情况,提出工作面开采突水溃沙治理应以切眼处呈75°破断角位置对应的切落垮落带范围为重点治理区域。

厚松散沙层下富水顶板采煤突水溃沙危险性分区

为有效解决厚松散沙层下富水顶板采煤突水溃沙难题,以神东矿区某矿为例,通过理论和实测2种手段,对垮落带和断裂带(简称"两带")高度传统经验公式进行修正,得出适合本区的"两带"高度计算公式。从防治水沙溃涌角度,引入导水沙裂缝带概念,得出适合本区的导水沙裂缝带高度计算公式。根据总结出的突水溃沙危险性分区判据,在对研究区基岩展布规律、主要含水层富水性分区和冒裂安全性分区复合叠加的基础上,形成突水溃沙危险性分区预测方法。