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浅埋薄基岩煤层过沟开采溃水危险性预测
1
作者
牛超
罗钰韬
+6 位作者
刘宁
肖乐乐
孙强
张伟伟
薛喜成
曾大宝
白杨
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期172-181,共10页
【目的】浅埋薄基岩条件下煤层的过沟开采活动易导致覆岩导水裂隙带与地表水体连通,显著增加矿井突水、溃水等水害风险。陕西山东煤矿部分工作面分布于沙界沟流域下方,地表暴雨径流极易通过采动裂隙通道溃入井下,威胁矿井安全运行,急需...
【目的】浅埋薄基岩条件下煤层的过沟开采活动易导致覆岩导水裂隙带与地表水体连通,显著增加矿井突水、溃水等水害风险。陕西山东煤矿部分工作面分布于沙界沟流域下方,地表暴雨径流极易通过采动裂隙通道溃入井下,威胁矿井安全运行,急需开展溃水危险性识别与评价研究。【方法】以山东煤矿3煤层及其过沟开采工作面为研究对象,综合实测采高与钻孔揭示资料,绘制3煤层导水裂隙带发育高度等值线图;并将导水裂隙带高度与煤层埋深的差值作为判据,划分高危险区、一般危险区与安全区。在此基础上,结合地表采动裂隙结构特征与沟道暴雨径流过程,构建地表采动裂隙溃水量预测模型,模拟评估3108、3109工作面在5、10及20a一遇暴雨条件下的地表采动裂隙溃水量,并叠加垮裂安全性等级,构建双因子6级溃水危险性分级体系。为提升其工程适用性,提出简化的3级溃水危险性划分方案,开展工作面危险性再识别。【结果】研究确定-20m为3煤层埋深与导水裂隙带高度差的最优临界值,能够有效识别沙界沟下方及周边区域的高溃水危险区。模型预测结果显示,在不同重现期条件下,3109工作面的溃水量始终高于3108工作面,最大值达0.335m3/s(1205.169m3/h)。依据6级溃水危险性分级体系,3109工作面分别划分为极高(20、10a一遇)和高(5a一遇)危险区,3108工作面则为高、中、中危险区;而在简化的3级溃水危险性划分标准下,两工作面在各暴雨重现期条件下均为高危险区。【结论】基于地表采动裂隙结构与沟道暴雨径流过程,建立了适用于浅埋薄基岩煤层过沟开采条件下的地表采动裂隙溃水量预测模型,并构建融合溃水量等级与垮裂安全性分区的溃水危险性综合评价体系。研究结果可为类似地质条件下工作面溃水风险识别与治理设计提供理论支撑和工程依据,具有重要的工程实用价值。
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关键词
浅埋煤层
过沟开采
暴雨径流
溃水量预测模型
溃
水危险性
预测
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职称材料
题名
浅埋薄基岩煤层过沟开采溃水危险性预测
1
作者
牛超
罗钰韬
刘宁
肖乐乐
孙强
张伟伟
薛喜成
曾大宝
白杨
机构
西安科技大学地质与环境学院
西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院
中煤航测遥感集团有限公司
陕西能源赵石畔矿业运营有限责任公司
出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期172-181,共10页
基金
煤炭重大专项项目(2024ZD1700101)
国家自然科学基金青年基金项目(41807190)。
文摘
【目的】浅埋薄基岩条件下煤层的过沟开采活动易导致覆岩导水裂隙带与地表水体连通,显著增加矿井突水、溃水等水害风险。陕西山东煤矿部分工作面分布于沙界沟流域下方,地表暴雨径流极易通过采动裂隙通道溃入井下,威胁矿井安全运行,急需开展溃水危险性识别与评价研究。【方法】以山东煤矿3煤层及其过沟开采工作面为研究对象,综合实测采高与钻孔揭示资料,绘制3煤层导水裂隙带发育高度等值线图;并将导水裂隙带高度与煤层埋深的差值作为判据,划分高危险区、一般危险区与安全区。在此基础上,结合地表采动裂隙结构特征与沟道暴雨径流过程,构建地表采动裂隙溃水量预测模型,模拟评估3108、3109工作面在5、10及20a一遇暴雨条件下的地表采动裂隙溃水量,并叠加垮裂安全性等级,构建双因子6级溃水危险性分级体系。为提升其工程适用性,提出简化的3级溃水危险性划分方案,开展工作面危险性再识别。【结果】研究确定-20m为3煤层埋深与导水裂隙带高度差的最优临界值,能够有效识别沙界沟下方及周边区域的高溃水危险区。模型预测结果显示,在不同重现期条件下,3109工作面的溃水量始终高于3108工作面,最大值达0.335m3/s(1205.169m3/h)。依据6级溃水危险性分级体系,3109工作面分别划分为极高(20、10a一遇)和高(5a一遇)危险区,3108工作面则为高、中、中危险区;而在简化的3级溃水危险性划分标准下,两工作面在各暴雨重现期条件下均为高危险区。【结论】基于地表采动裂隙结构与沟道暴雨径流过程,建立了适用于浅埋薄基岩煤层过沟开采条件下的地表采动裂隙溃水量预测模型,并构建融合溃水量等级与垮裂安全性分区的溃水危险性综合评价体系。研究结果可为类似地质条件下工作面溃水风险识别与治理设计提供理论支撑和工程依据,具有重要的工程实用价值。
关键词
浅埋煤层
过沟开采
暴雨径流
溃水量预测模型
溃
水危险性
预测
Keywords
shallow coal seam
gully-crossing mining
storm runoff
prediction model for flow rate of surface-water bursting
prediction of surface-water bursting risk
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
浅埋薄基岩煤层过沟开采溃水危险性预测
牛超
罗钰韬
刘宁
肖乐乐
孙强
张伟伟
薛喜成
曾大宝
白杨
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025
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