鄂尔多斯盆地巨厚白垩系下煤层开采突泥溃砂物源及成灾模式

摘要

鄂尔多斯盆地是我国煤炭储量最大、煤质优良的富煤区,盆地腹部为厚度达数百米至上千米的巨厚白垩系含水砂岩层覆盖。近年来,随着盆地周边煤炭开采逐渐向腹地延伸,巨厚白垩系覆盖区侏罗系煤炭开采的一些矿井,发生了严重的突泥溃砂事故,给煤炭安全开采造成严重威胁。通过地质理论分析和区域露头地质调查,认为白垩系底部与中侏罗系顶部接触带(K_(1)/J_(2))存在古风化壳,具备突泥溃砂的地质组成条件。进一步测试分析了古风化壳岩体结构、物质组成、粒度组成、水理性质,进行了点荷载强度试验和原位大型剪切试验;表明古风化壳岩性以泥质砂岩、泥岩为主,岩体结构在垂向上具有全风化土壤层、强风化碎石层、中-弱风化裂隙块石层的分带特征,天然状态下粒度组成以角砾为主,浸水后泥砂颗粒含量明显增大,遇水存在不同程度的泥化、崩解、碎裂性质,总体属于含泥砂量较高的软弱破碎岩体,岩体强度较低,整体性质与松散泥质砂性土类似,是区域上白垩系覆盖区煤炭开采突泥溃砂的主要物质来源。分析了K_(1)/J_(2)古风化壳下采动突泥溃砂的综合水文工程地质条件,给出了隐伏古风化壳识别方法,提出了K_(1)/J_(2)古风化壳下采动突泥溃砂灾害评价工程地质模型。