松散承压含水层下采煤覆岩结构失稳致灾机理及防治

摘要

中国华东、华北等矿区许多煤矿的第四系厚表土层底部存在着一层以非胶结砂、砾为骨架组成的松散承压含水层,它直接赋存在煤系基岩项部,对煤矿的安全开采造成了严重威胁,曾引发了多起矿井压架突水事故,造成了重大经济损失.针对松散承压含水层下采煤压架突水问题,论文采用模拟实验、现场实测、工程探测及理论分析手段,研究揭示了松散承压含水层下采煤覆岩破坏规律,发现由于松散承压含水层的流动和侧向补给性能,松散承压含水层起到了传递表土层载荷的作用,邻近松散承压含水层开采时,由于含水层的载荷传递作用,导致一定覆岩条件下松散承压含水层下部基岩的整体破断和砌体梁结构滑落失稳,顶板导水裂隙异常发育并沟通松散承压含水层,这是造成松散承压含水层下采煤压架突水灾害的根本原因.基于压架突水灾害的发生机理,形成了压架突水危险区域的预测方法,提出关键层人工预裂爆破改性防止覆岩整体破断、高阻力支架控顶等压架突水灾害防治对策并进行了现场应用,实现了祁东煤矿7131工作面的安全开采.