煤炭科学技术

作者：来兴平, 乔浩, 单鹏飞, 吴龙泉, 朱浩宇, 赵浩州, 戴自强,

关键词：浅埋煤层, 覆岩裂隙, 发育形态, 裂隙治理, 沟谷区开采,

富水沟谷区域下浅埋煤层赋存条件特殊，采场上覆岩层导水裂隙发育演化特征复杂。为了揭示沟谷区浅埋煤层在回采扰动作用下覆岩裂隙演化规律，以朱家峁煤矿1305-2工作面过沟谷区回采阶段为工程背景，采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟与现场效果验证的方法，建立了覆岩裂隙−渗流场概念模型，开展了覆岩结构发育与微震能量演化研究，分析了覆岩变形与塑性破坏分布特征，提出了针对沟谷区下浅埋煤层导水裂隙防治措施，并应用于现场工程实践。结果表明：开采扰动下裂隙−渗流场模型呈“梯台”结构，并依次划分为初渗区域、稳渗区域、紊渗区域3个区域；将所研究矿井的工况数据代入模型结构，计算出各个渗透区域范围，并根据计算结果对矿井的稳渗区域采取注浆措施。工作面回采至沟谷区段，覆岩裂隙域形态呈现“拱形－梯形－复合梯形”的扩展演化特征，裂隙纵向发育高度达到163 m，并与沟谷区地表贯通。随工作面推进，地表裂隙依次经历“滑移－挤压－撕裂”过程；沟谷区域位移云图呈现出滞后开采“高位梯形”破断形态，在沟底处下沉位移最大，达3.47 m。针对开采导致的裂隙大范围扩展贯通，提出在地面进行采动裂缝注浆处理，在工作面上覆岩层进行注浆封堵，实现过沟谷区开采“井上−井下”联合防治，保证安全开采。该研究结果可为浅埋煤层的过沟谷区开采、采动裂隙防治及富水区“保水采煤”提供新的科学依据。

来源：2024年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2024年第4期