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永陇—彬长矿区煤层顶板离层水形成机理及其预测

张严静  
【摘要】:煤炭在我国国民经济的发展中占据着重要的地位。但是伴随着煤炭资源开采而出现的矿井水害问题,已经严重威胁到矿井的安全生产。陕西省永陇彬长矿区是近年来新开发的矿区,其煤层厚度大,煤质优良,但开采中顶板离层水害问题严重。开展该区煤层顶板离层水害机理及其预测方法研究,对该区防治煤层顶板水害,保障矿井安全生产具有重要理论意义和实际应用价值。在总结永陇彬长矿区大佛寺煤矿、郭家河煤矿矿井地质、水文地质条件和矿井工作面涌水资料的基础上,分析认为近年来这两个矿井工作面涌水具有离层水突水的特点。采用理论分析和数值模拟的方法对工作面上覆基岩及其组合特征、覆岩力学特征和离层水形成条件进行了分析和计算,得出如下结论:离层空间形成于硬岩层与软岩层之间,上覆砂岩硬岩与下伏泥岩软岩层的组合是产生离层的基础条件,上覆砂岩硬岩与下伏泥岩软岩层的不协调变形是产生离层空间根本原因;能够造成水害的离层水一般发育于冒裂带顶部,离层积水来源于离层空间上覆的砂岩含水层,当采动覆岩裂缝波及离层水时便会形成离层突水;离层水的形成和突水具有周期性发育的特点;郭家河煤矿可以形成离层水害的离层空间位于安定组中部砂岩与下部砂质泥岩和宜君组砾岩与安定组砂质泥岩之间;大佛寺煤矿可以形成离层水害的离层空间的位置位于宜君组砾岩和安定组泥岩之间。在覆岩组合关系和补给水源分析的基础上预测了大佛寺煤矿工作面的可积水离层的发育位置,采用数值模拟方法对可积水离层的空间位置随着回采的变化进行了预计,运用当量流径法和经验法预计了工作面离层空间的积水量。大佛寺煤矿工作面的实际开采涌突水情况表明,采用上述方法对离层水的发育位置和水量的进行预计是可行的。研究成果对永陇彬长矿区矿井工作面及其它矿区类似工作面离层水害的预测防治具有重要指导意义。


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