浅埋薄基岩煤层突水溃砂风险分析与控制策略

本文以石圪台矿22304工作面为研究对象，针对厚松散含水层与薄基岩浅埋煤层开采过程中常见的突水溃砂问题进行深入探讨。作者首先提出了突水溃砂现象的关键影响因素，包括地质构造、水文地质条件、煤层开采方式以及矿压作用。通过现场监测数据的收集，结合室内流固耦合相似模拟和水动力学理论，对特定的地质环境进行了细致分析。 研究内容主要涵盖了以下几个方面： 1. 地质条件分析：研究了厚松散层的渗透性、含水量以及稳定性，以及薄基岩的强度和稳定性，这些都是决定突水溃砂风险的重要参数。 2. 煤层采动覆岩来压规律：通过对工作面的开采过程进行观察和模拟，研究了煤层开采如何引发覆岩的移动和变形，这可能引发地表塌陷和水压升高。 3. 水砂运移动力机制：通过水动力学模型，探讨了在开采过程中水和砂体的运动规律，这关系到水头高度的控制和灾害预测。 4. 关键参数计算：文中给出了临界水头高度的计算方法，这是防止突水溃砂的重要指标，同时确定了安全水头的判定依据。具体来说，工作面的临界采宽被确定为52.7米，老顶首次来压的计算步距在50至79米之间，周期来压步距为16至19米，这些数值对于指导开采作业具有指导意义。 5. 风险评估：通过比较实际水力坡度（3.25）与临界水力坡度（1.251），发现实际水力坡度大于临界值，表明该区域在初始状态下存在突水溃砂的风险。 总结来说，这篇文章提供了对厚松散层薄基岩浅埋煤层开采中突水溃砂问题的系统性分析，为煤炭行业的安全开采提供了科学依据和技术支持，对于理解和预防此类地质灾害具有重要的实践价值。