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深部粘土层变形条件下阻水防突作用模式模拟分析

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矿井突水是煤矿中数量上仅次于瓦斯和顶板灾害的一类重要地质灾害.矿井突水具有突发性、规模大和危害严重等特点,矿井防治水是矿井安全生产的重要内容之一.在煤炭资源开采中,深部粘性土被认为具有一定的阻水作用.文献[1]给出了具体的生产事例,而文献通过实验及数值模拟探讨了煤层底板泥岩的阻水性能,提出底板泥岩阻水性与应力状态的联系,均为深部粘土的阻水防突作用研究提供了借鉴依据.但总体上,松散层下粘性土阻水防突作用模式并未十分明确.本文的研究对象是:兖州等矿区煤炭资源处于第四系水体下,第四系底部为含水性弱-中等-强的非均匀含水层,同时在含水层与基岩风化带之间,存在厚度不等的粘土层,具有一定的隔水作用.以太平矿为例,该部分粘土(泥岩)层在未开采前钻孔取芯,未接触水体部分均较干燥无水.但其结构、受力状态显然有别于煤层底板岩层.以下通过提出粘土层阻水防突基本模式、物理模拟对深部粘性土的阻水防突作用模式进行探讨.煤矿井下突水的控制性因素是突水通道.而兖州矿区松散层水体下开采因受第四系底部粘土层的控制,尽管第四系底部水体对矿井威胁较大,但在粘土层厚度达到一定安全厚度时即截断了通道,仍可带压开采.因此含水层及粘土层下开采决策的主要依据就是判断采动破坏带对粘土层的破坏情况、粘土层的厚度分布及是否存在天窗.图1是近水平开采条件下建立的深部粘土层下防突涌开采的地质决策的基本模式.

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