三道沟煤矿地表水淹井灾害防治模式研究

摘要

山区煤矿水文地质条件复杂，历史上曾发生多次地表水淹井灾害，是我国山区煤矿地表水淹井多发性区域类型。随着我国矿山企业经济的发展，地表水淹井灾害直接和间接造成的经济损失愈来愈大。因此，山区煤矿地表水防治模式的研究具有理论和现实意义。
　　煤炭开采过程中改变了原岩应力分布，引发的矿山沟道灾害破坏了天然地表排水系统，为地表水淹井提供了重要通道，严重威胁着矿井生产安全。论文是在全面进行研究区地理、地质条件分析的基础上，对研究区河道灾害进行了统计分析，归纳总结了地表水淹井灾害发育规律。首次提出了“矿山沟道灾害”的概念（煤矿采掘活动过程中由上覆岩层应力分布改变，造成岩土体变形破坏，形成具有受河谷地貌影响，且为矿井充水提供重要通道特征的灾害称为“矿山沟道灾害”）。并将矿山沟道灾害发育演变过程分为岩体应力变化—山体裂缝—岩土体变形破坏三个主要阶段。总结出矿山沟道灾害的分布规律：①裂缝多分布于山坡及山顶；②裂缝走向与巷道走向几乎垂直；③崩塌多位于河道右岸。通过分析得出，这些矿山沟道灾害均成为地表水淹井灾害的重要因素，查明其发展规律及分布特征，是地表水淹井灾害机理研究的基础，也是地表水防治工程设计的重要依据。
　　通过归纳前人治理地表水的经验，结合山区地表水特征，提出矿山地表水防治工程，要根据实际情况和客观条件，按照正确的原则，选择“生物措施+工程措施+管理措施”的综合治理方案。并以三道沟煤矿为例，进行了地表水防治工程设计，共分为三部分：临时防护工程、临时防护工程破坏后修复工程、永久治理工程。为了更好的服务于矿山开采，结合矿区沟道地表水防治沿线长，地质条件复杂多变，结构和基础一体的特点，且需满足沟道排洪设计要求等，尝试性研究提出了一种“矿山沟道地表水防渗结构”。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 矿山地表变形研究方面

1.2.2 矿山地表水害防治技术

1.3 研究内容、关键问题及研究方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 关键问题

1.3.3 研究方法及技术路线

2 研究区地理、地质概况

2.1 自然地理概况

2.1.1 交通位置

2.2.2 地形地貌

2.2.3 气象、水文

2.2 地质概况

2.2.1 地层岩性

2.2.2 地质构造

2.2.3 新构造运动与地震

2.2.4 水文地质条件及地下水的腐蚀性评价

3 矿山地表水淹井灾害发育规律

3.1 矿山沟道灾害链发育特征及机理

3.1.1 岩体应力改变阶段

3.1.2 裂缝形成阶段

3.1.3 岩体变形破坏阶段

3.2 河道灾害发育规律

3.2.1 裂缝多分布在坡顶及坡体

3.2.2 裂缝走向同巷道走向的垂直性

3.2.3 崩塌多位于河道的同一侧

3.3 小结

4 矿山地表水淹井灾害防治措施

4.1 矿山地表水淹井灾害防治原则

4.2矿山地表水淹井灾害防治措施

4.2.1 生物措施

4.2.2 工程措施

4.2.3 管理措施

4.3 三道沟煤矿地表水淹井灾害治理工程

4.3.1 设计参数确定

4.3.2 矿山地表水防治方案

4.3.3 临时防护工程方案设计

4.3.4 临时防护工程破坏后修复工程设计

4.3.5 永久防治工程设计

5 抗变形防渗结构设计

5.1 抗变形防渗结构设计的基本思路

5.2抗变形防渗结构型式及其作用分析

5.2.1 抗变形防渗结构型式

5.2.2 抗变形防渗结构作用分析

5.3 抗变形防渗结构设计

5.3.1 稳定设计

5.3.2 断面设计

5.3 小结

6 结论与认识

6.1 结论

6.2 认识

致谢

参考文献