我国不同类别煤层底板水害致灾机理与防控远景导向
曾一凡1
朱慧聪2
武强2
王厚柱3
傅先杰4
王铁记5
王玺瑞6
樊九林7
胡荣杰8
才向军9
阚雪冬10
高生保4
1.中国矿业大学(北京)内蒙古研究院,内蒙古鄂尔多斯 017000;中国矿业大学(北京)国家煤矿水害防治工程技术研究中心,北京 100083;矿山水防治与资源化利用国家矿山安全监察局重点实验室,北京 1000832.中国矿业大学(北京)内蒙古研究院,内蒙古鄂尔多斯 017000;中国矿业大学(北京)国家煤矿水害防治工程技术研究中心,北京 100083;矿山水防治与资源化利用国家矿山安全监察局重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 1000833.中国矿业大学(北京)内蒙古研究院,内蒙古鄂尔多斯 017000;中国中煤能源集团有限公司,北京 1001204.中煤新集能源股份有限公司,安徽淮南 2320015.冀中能源峰峰集团有限公司,河北邯郸 0562006.冀中能源股份有限公司,河北邢台 0540007.华电煤业集团有限公司,北京 1000358.安徽省皖北煤电集团有限责任公司,安徽宿州 2340999.开滦能源化工股份有限公司,河北唐山 06300010.焦作煤业(集团)有限公司,河南焦作 454002
摘要：我国成煤条件苛刻,赋煤环境复杂多变,资源呈全域性跨多地质类型、点散式分布,导致回采共(伴)生地质灾害频现.同时,伴随煤炭资源开发布局优化调控,煤层底板水害负面导向性越趋显著,高承压水水力驱动及强敏感性缺陷构造活化的协同作用导致煤层底板水害宏观动力学表象威胁性显著提升,成为我国煤炭资源高质量转型发展的内生阻力.为全方位掌握我国煤层底板水害发展形势,探讨未来基于新技术开展防控作业的重点攻关方向,从时间、空间、突水量等多维视角下全方位展示了近年来我国煤层底板水害动态演变趋势,对类型进行了"总-分"式细划,并通过建立地质力学模型探讨了我国煤层底板水害力学互馈响应机制,基于灾害宏观表象等揭示了其内生致灾机理,指出了防控技术理念的新发展路径和远景导向.研究发现:统计分析了我国煤层底板水害多维视角下的演变规律和特征,探讨建立了我国煤层底板水害主体架构,依据事故核心致因体系及宏观致灾表象等将煤层底板水害划分为岩溶陷落柱突水、断层活化突水及裂隙导升(复合)灰岩水突涌3大类,进一步细化为全路径贯通增量导升型突水(岩溶陷落柱)、贯穿煤层型突水(断层)、单层随采卸荷直接型突水(裂隙)等12个子类,并针对性的独立分析了3个大类煤层底板水害地理空间分布规律;分析了地应力和承压水水压对岩溶陷落柱突水过程承压水导升路径异化发育作用机制,提出了覆岩顶板动/静载扰动诱发底板岩溶陷落柱突水模式,阐明了其力学启动条件及致灾机理;建立了煤层底板断层宏细观地质力学构造概化模型,基于诱发断层活化突水的核心致灾诱因识别并建立了不同类别煤层底板断层活化突水力学判据;以裂隙为基础单元,"由1至n"式建立了单一层位和复合层位承压含水层诱发裂隙型导升(复合)灰岩水突涌的临界判别条件,揭示了该类型底板水害全过程致灾机理;在总结现行煤层底板水害探查、预测及控制技术理念基础上,结合前沿发展方向,指出并建议在煤层底板本底地质基因的全生命周期采动诱变特征三维动态重构、适用于时空分异动态地质环境的煤层底板突水预测预报理念升级、低扰动强干预的随采随治保/控水互馈注浆治理技术应用、修复后地质生态系统长效监控诊断诊疗平台建立等方面展开攻关,构建煤层底板水害全时空防控大体系,紧跟新质生产力大背景下全煤行业新业态发展步伐.
关键词：矿井水防治底板水害岩溶陷落柱断层致灾机理
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：27( 1073-1099 )
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