榆神矿区中深煤层开采松散含水层地下连续墙侧向截水帷幕可行性分析

煤炭学报
网络首发时间：2024-10-09 11:50:14

作者

赵春虎王世东姬中奎朱开鹏
单位

中煤科工西安研究院（集团）有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
摘要

榆神矿区是陕北煤炭基地的主力矿区，高强度煤炭资源开发过程中煤层顶板水害与地下水资源流失问题突出，随着黄河流域生态环境保护战略的全面推进，对矿井水防治与水资源保护提出了超前化、主动化、源头化的地质保障要求。文章针对陕北榆神矿区井工煤矿煤层开采影响下近地表富水松散含水层涌（失）水问题，借鉴露天大水矿区地下连续墙的帷幕减渗成功经验，从稳定的补给水源、相对集中补给通道，以及防绕流托底三个方面总结了煤矿区开展地下水连续墙截水帷幕的基本条件；通过建立井工煤矿开采与松散富水含水层帷幕条件下矿井涌水量理论计算模型，得出截水帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大，以及距离采掘范围越近是减少煤层顶板近地表松散含水层涌（失）水的基本原理。以榆神矿区某矿工作面集中涌水问题对研究对象，依据井工煤矿地下水连续墙帷幕减渗基本原理，分析得出工作面集中涌水区段主要水源以近地表松散含水层地下水为主，且具备稳定可观的动态补给，煤层开采形成的导水裂隙突破顶板隔水土层揭露松散层内条带状古河道（古河道内隔水土层变薄、松散层增厚），形成了相对集中的涌水通道，以及在“上含下隔”（上为富水松散含水层，下为相对隔水土层）的防绕流托底组合结构下，认为该区段具有建造侧向截水帷幕墙的可行性。并建立了案例矿井正常开采与侧向帷幕墙建设条件下地下水系统数值模型，模拟结果显示，在工作面外围局部侧向帷幕工况下（侧向帷幕墙体长度600m），帷幕墙体内外松散含水层地下水水位梯度显著加剧，但由于松散含水层良好的渗透性，以及井田地面东高西低地形地貌控水条件，帷幕墙体外围近地表松散层地下水水位整体未发生明显抬升，原来通过薄基岩区、松散层增厚带进入工作面采空区的地下水径流量沿帷幕墙体外围导流至下游，600m长侧向截水帷幕整体减水效率28.43%。文章研究成果为榆神矿区井工煤矿开展基于侧向截水帷幕的顶板水害防治与地下水资源保护可行性分析提供了科学依据。
关键词

顶板水害导水裂隙充水条件截水帷幕保水开采
文章目录

1 地下连续墙截水帷幕基本原理
1.1基本条件
1.2 井工煤矿地下连续墙截水帷幕基本原理
2 案例矿井概况
2.1地质与水文地质概况
2.2矿井涌水概况
3 工作面涌水模式与截水帷幕可行性分析
3.1工作面涌水模式
3.2截水帷幕技术可行性分析
4 截水帷幕墙数值仿真预测分析
4.1 模型构建
4.2 模拟分析
5结论
引用格式

赵春虎,王世东,姬中奎,等.榆神矿区中深煤层开采松散含水层地下连续墙侧向截水帷幕可行性分析[J/OL].煤炭学报,1-11[2024-10-09].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0457.