煤层顶板次生离层水害成因的模拟研究

次生离层水害是在没有水源的情况下发生的煤层顶板溃水灾害,灾害的成因一直没有很好的认识和解释,给矿山水害防治带来了很大的困难。以海孜煤矿为例,对此类水害问题进行了水文地质、工程地质条件和开采条件分析,顶板运动的相似材料模拟和数值模拟,最终发现了一种新的水害类型,提出了一种新的水害成因观点,即次生离层水包破裂致灾观点。钻探和钻孔成像证实了理论分析和实验结果。针对灾害成因,采取了采动疏干的防治水方法,取得了满意的效果,确保了类似条件工作面开采的安全。对灾害成因的模拟不但在理论上填补了水害类型的空白,且给此类型水害的防治探索了一条途径。

煤矿离层水害的成因与防治

中岭煤矿在连续的暴雨之后发生了突水淹面灾害,使得防治水方针无法确定。分析否定了原来的侧方老空水成因,认为3~#煤层顶板以底部为黏土岩,上部厚层为细砂岩的结构在开采导水裂隙带高度小于煤层顶板黏土岩厚度的情况下,顶板上方形成了完整离层空间,强烈的大气降水补给进入离层空间。认为离层带内的积水因底板突然破坏是造成顶板突水淹没工作面根源。为再现离层水害的过程进行相似材料模拟实验,证实分析正确。后采用预疏干技术有效地解决了此类水害的再次发生。

黔西北矿区隐蔽水害致灾因素及对策分析

通过对黔西北矿区的调查和会诊发现矿区各煤矿的主要隐蔽水害致灾因素主要为次生离层水,顶板暗河和底板隐伏断层水,冲沟洪水致灾因素和老空积水。认为黔西北矿区的次生离层水是由于煤层地层具备上部离层空间的形成条件、离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏、大气降水补给的离层水3项必要条件而造成的。相似材料模拟试验再现了次生离层水害的形成过程。暗河水害主要形成于遵义断拱地区,其成因为峨眉地幔柱地热造成的强对流或喜山隆起造成的水位下降的下蚀作用,其位置为断层或隐伏断层带。认为暗河具有很强的偏流效应,造成暗河与裂隙水位的显著差异。根据致灾因素的成因,认为预疏干技术是防治离层水的最佳方法;钻孔超声波、雷达探查和利用水位分析可以查明暗河;地面引流或地面封填裂缝可以消除洪水渗入灾害;按照《煤矿防治水规定》布置探放水钻孔可以消除老空水隐患。

李家楼煤矿离层水害的成因与防治

在东山煤矿集团李家楼煤矿1202工作面老空区短期突水的水源难以确定的情况下,水文地质条件分析否定了原有的陷落柱突水的认识,顶板导水裂隙带的计算确定了2#煤和上覆7.5 m的03#煤开采造成的顶板的复合破裂形成的导水裂隙带高度小于煤层顶板隔水层的厚度,隔水层与上覆厚层砂岩含水层组合具备了离层空间的形成条件,离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏,大气降水给离层空间的充水具备了存储条件。离层带底板的突然破坏是造成突水的根本原因。离散元数值模拟再现了次生离层空间的形成过程,证实了水文地质条件分析的正确性,为以后的防治水工程指明了方向。

综采工作面顶板次生离层水害形成机理分析

为了提高顶板离层水害防治效果,分析了离层水害形成的必要条件。采用力学分析的方法,结合关键层理论,推导出主采煤层覆岩中产生离层的判别式。研究表明:离层水害的形成取决于离层的形成、离层发育位置、离层补给水源和可积水离层空间持续时间。离层沿工作面推进方向的长度、离层发育高度、离层与煤层垂向距离、离层中心距工作面开切眼距离及工作面推进距离等5个参数确定了离层空间尺寸,该尺寸的大小控制了离层水的水量。以宁夏某煤矿综采工作面为例,分析了该矿顶板次生离层水形成的层位、储水空间大小。

离层水突水模式与离层破断距

近几年,离层积水引发的突水事故较多,离层水害的发生往往难以预判,因此需要针对离层突水开展深入的研究,提出离层突水主要有3种模式,离层动水压突水、静水压突水以及重复扰动突水,并针对离层动水压突水,研究了离层的破断距,得出了其计算公式.利用模拟实验研究和实测资料,对离层发育规律和离层破断距进行了研究,并指出离层水害防治,重点在于预计离层发育位置,在正确预计离层发育位置基础上,可超前施工疏导钻孔,防止离层水害.