巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶演化特征及發(fā)育高度預測方法
作者
李懷展, 孫兢超, 郭廣禮, 唐超, 鄭輝, 張連貴, 孟凡貞
單位
1. 中國礦業(yè)大學 礦山生態(tài)修復教育部工程研究中心；
2. 中國礦業(yè)大學 江蘇省老工業(yè)基地資源利用與生態(tài)修復協(xié)同創(chuàng)新中心；
3. 兗礦能源集團股份有限公司
摘 要
巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶發(fā)育高度對陜蒙弱膠結(jié)礦區(qū)煤炭生產(chǎn)安全與地下水資源保護具有十分重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)上覆白堊系巖層具有厚度大、強度低、結(jié)膠性差且節(jié)理不發(fā)育等特點，然而該地區(qū)煤炭開采時覆巖破壞劇烈導水裂隙帶發(fā)育較高，裂采比達到30左右，嚴重威脅礦井生產(chǎn)安全。如何精準預測巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙發(fā)育高度，已成為巨厚弱膠結(jié)礦區(qū)煤炭安全高效開采的關(guān)鍵之一?；诖耍允瓰跛氐V區(qū)某工作面為研究背景，利用UDEC數(shù)值模擬軟件結(jié)合實測數(shù)據(jù)，探究了巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶演化特征，得出了巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶整體形態(tài)呈“△”特征，與東部呈“馬鞍形”特征具有顯著差異，且其形態(tài)及發(fā)育高度受采高、弱膠結(jié)巖層厚度和位置等因素影響，巨厚弱膠結(jié)覆巖對導水裂隙帶發(fā)育形態(tài)及高度有較顯著的控制作用。在此基礎(chǔ)上，采用板理論建立了巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶發(fā)育高度預測模型，并在石拉烏素礦區(qū)進行了應(yīng)用，驗證了構(gòu)建模型的有效性和準確性。
文章目錄
0 引 言
1 研究區(qū)概況及實測數(shù)據(jù)分析
1.1 礦區(qū)位置及工作面狀況
1.2 礦區(qū)水文地質(zhì)概況
1.3 導水裂隙帶高度實測分析
2 數(shù)值模型的建立及結(jié)果驗證
2.1 數(shù)值模型建立
2.2 力學參數(shù)選取及初始狀態(tài)
2.3 模型驗證
3 巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶發(fā)育特征及演化規(guī)律
3.1 工作面開采導水裂隙帶演化特征
3.2 巨厚弱膠結(jié)巖層對導水裂隙帶發(fā)育形態(tài)及高度的控制作用
4 巨厚弱膠結(jié)砂巖深部開采導水裂隙帶發(fā)育高度預測方法
4.1 導水裂隙高度預測方法
4.2 計算結(jié)果驗證
5 結(jié)論
閱讀原文：巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶演化特征及發(fā)育高度預測方法
部分附圖
圖1 采煤工作面數(shù)值模型建立路線示意
圖2 不同采厚下覆巖裂隙發(fā)育特征示意
圖3 巨厚弱膠結(jié)巖層對覆巖導水裂隙發(fā)育影響研究示意
作者簡介
李懷展，1990年生，河南濟源人，博士生導師。江蘇省優(yōu)秀青年基金獲得者，中國礦業(yè)大學優(yōu)秀青年學者，江蘇省科技副總，中國測繪學會礦山測量專業(yè)委員會委員、中國測繪學會工程測量專業(yè)委員會委員?，F(xiàn)任《中國礦業(yè)大學學報》、《煤炭科學技術(shù)》等EI期刊青年編委，Rock Mechanics and Rock Engineering、《煤炭學報》、Journal of Cleaner Production 等高水平期刊審稿人。
研究方向
主要從事礦山開采沉陷、變形監(jiān)測與沉陷控制、煤炭地下氣化等方面研究
主要成果
揭示了多場耦合作用下煤炭地下氣化和充填開采巖層及地表變形機理與演化特征，首創(chuàng)了煤炭地下氣化覆巖裂隙發(fā)育高度和地表變形預測模型，原創(chuàng)性提出了面向地表區(qū)域沉陷控制的低碳綠色開采智能優(yōu)化設(shè)計方法，為輸油氣管線、各類建筑物、礦用鐵路及耕地等變形敏感區(qū)域的地表變形控制設(shè)計和實施提供了有力技術(shù)支撐。主持國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金區(qū)域重點項目課題2項、國家重點研發(fā)計劃子課題、江蘇省優(yōu)秀青年基金項目、國家自然科學青年基金等省部級以上項目8項及企業(yè)項目15項。發(fā)表SCI/EI論文87篇，第一/通訊作者發(fā)表SCI /EI論文42篇。獲省部級/行業(yè)協(xié)會科研獎勵7項，授權(quán)發(fā)明專利18件。
引用格式
李懷展，孫兢超，郭廣禮，等.巨厚弱膠結(jié)覆巖導水裂隙帶演化特征及發(fā)育高度預測方法[J].煤炭科學技術(shù)，2025，53（2）：287?298.
LI Huaizhan，SUN Jingchao，GUO Guangli，et al. Evolution characteristics and development height prediction method of water-conducting crack zone in thick weak cemented overlying strata[J]. Coal Science and Technology，2025，53（2）：287?298.
