神东矿区采动裂隙岩体自修复特征研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 8; pp. 12 - 22
• Main Authors: 李全生, 鞠金峰, 许家林, 曹志国, 张凯, 王晨煜, 郭俊廷
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室,北京 100011 01.08.2023; 国家能源投资集团有限责任公司,北京 100011%中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室,江苏徐州 221008; 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心,江苏徐州 221008%中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州 221116
• Subjects: green mining; borehole detection; 神东矿区; 自修复; Shendong coalfield; 裂隙岩体; 绿色开采; fractured rock mass; 钻孔探测; self-healing effect
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1854

TD325; 针对采动裂隙岩体在煤层采后长期演变过程中易发生降渗自修复的客观现象,以神东补连塔煤矿 12401工作面和大柳塔煤矿 52306工作面为典型试验区,开展覆岩不同区域裂隙岩体自修复规律的工程探测与理论研究,揭示了采后覆岩导水裂隙长期自修复过程的演变规律.结果表明,两矿试验面采动覆岩分别在采后 15a和 7.3 a均获得了较好的自修复效果,在原先导水裂隙带范围出现导水的区域已明显减少,垮落带虽仍导水,但高度也已有所降低.通过将覆岩由原先导水变为隔水的自修复区段垂向长度占导水裂隙带高度的比值作为自修复率进行统计,得到 12401试验面在开采边界附近及倾向中部覆岩中的自修复率已分别达到 59.5%和 53.5%,52306试验面在对应区域自修复率分别为 25.8%和 47.5%;因 12401试验面采后年限更长、煤层埋深更大,其裂隙岩体自修复效果明显偏好.受覆岩纵向不同层位岩层赋存差异、横向不同区域初始垮裂程度的影响,自修复区域的分布常易呈现离散非连续性,其中间隔的未修复区一般对应于关键层或厚硬岩层位置,且采后年限越短、距开采边界越近,这种离散性越显著.采动裂隙岩体的自修复实际是多因素综合影响下的降渗演变过程,对于神东矿区开采条件,在煤层采后 1.5～2 a时间内,是以应力压实作用引起的残余沉降为主导影响自修复进程,这在采区中部覆岩中体现相对显著;而后则一直以采动地下水与裂隙岩体或采空区CO2 等气体发生的水–岩或水–气–岩相互作用为主导影响自修复进程,即相关作用过程产生的衍生物对裂隙的充填封堵效果以及裂隙面受冲蚀后粗糙度降低程度直接影响裂隙自修复效果或程度.因此,采后覆岩中是否长期存在水体渗流决定了裂隙岩体实现自修复的难易程度;神东多数矿井覆岩导水裂隙一般直接沟通第四系松散层或地表,且近年雨水充沛,这为采动覆岩中水–岩或水–气–岩相互作用产生及促进裂隙自修复提供了优越条件.