平顶山十矿下保护层开采：数值模拟、围岩破坏与水害防治策略

"潘国营、马亚芬和赵东在《平顶山十矿下保护层开采围岩破坏数值模拟及水害防治》一文中，通过FLAC3D数值模拟软件，研究了平顶山十矿下保护层开采对己16-17煤层瓦斯释放和底板灰岩承压水突水的影响。研究表明，开采下保护层可有效形成裂隙带，达到瓦斯释放要求，但同时可能导致底板破坏，形成水害隐患。为此，他们提出了综合防治水措施，包括水害探查、疏水降压、完善排水系统和安全带压开采，确保了24130首采面的安全生产。此工作面成为平顶山矿区此类开采方式的成功范例。" 在煤炭开采中，下保护层开采是一种重要的瓦斯治理技术，其目的是通过开采下方的煤层来诱导上方煤层的瓦斯排放，从而减少上部煤层开采时的瓦斯风险。潘国营等人的研究聚焦于平顶山十矿，使用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）这一强大的数值模拟工具，模拟了24130首采面的开采过程，分析了顶底板围岩的变形和破坏。 研究结果显示，下保护层开采能引起顶板冒裂带发育至己16-17煤层的高度，满足了瓦斯释放所需的裂隙要求，这对于瓦斯治理至关重要。然而，同时带来的问题是在底板产生了深度达24.5米的破坏，形成的裂缝可能成为灰岩承压水进入矿井的通道，增加了底板水害的风险。突水系数超过临界值表明，如果不采取有效措施，可能会发生严重的水灾。 为解决这一问题，作者们提出了综合防治水策略。首先，进行了水害综合探查，以便准确了解地下水情况；其次，实施疏水降压措施，降低承压水的压力，减少突水可能性；接着，完善了矿井的排水系统，以增强应对突发水害的能力；最后，采用了安全带压开采技术，保证在控制水害风险的同时进行煤炭开采。 这一系列措施的成功实施，使得24130首采面成为了一个示范案例，证明了下保护层开采在有效治理瓦斯的同时，也能有效防治灰岩承压水的突水问题。这不仅对于平顶山矿区的安全生产具有指导意义，也为其他类似地质条件的煤矿提供了宝贵的实践经验。文章的研究成果体现了数值模拟在矿井灾害防治中的重要应用，对于提高煤炭开采的安全性和经济性具有深远的理论和实践价值。