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松散含水层下采煤水砂突涌防治研究现状与展望 TheStateoftheartand of onPrevention ProspectingStudy andTreatmentofWaterandInrush Coal During UnderLoose Mining Aquifers 隋旺华1费芳草1’2 (1．中国矿业大学资源与地球科学学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室， zry$徐州．221008；2河内地矿大学地质学院，越南) 摘要：水砂突涌的预防和治理在靠近松散含水层的煤层开采活动中，对保护矿工生命和生产安 全具有重要的意义。近年来，逐渐增加的近松散含水层开采实践、信息技术的应用、工程地质模 型的理念等为近松散层开采水砂突涌预测和科学决策提供了基础和手段，但仍然存在着许多亟待 解决的问题，诸如水砂突涌机制、预测决策模型、监测预报技术和水砂突涌防治的地质工程和开 采技术措施等。本文在回顾已有成粜的基础上，对解决这些问题的途径进行r展望。 关键词：水砂突涌水下采煤开采上限工程地质模型 1 引言 煤层开采引起上覆岩土体应力扰动，使上覆岩土层(包括含水层、隔水层)产生位移、变 形、破坏和渗流固结等一系列工程地质作用过程。在水体下(包括地表水体和含水层下)采煤 时，科学合理地设计开采上限，防止水砂突涌，对保护矿工生命安全和国家财产具有重大的 意义。 最大限度提高煤炭资源回采率是缓解能源紧张的迫切要求。我国水体下压煤量巨大，仅 苏鲁豫皖煤矿留设的松散层防水煤岩柱就有50亿吨之多。矿井生产初期一般都避开水体下开 采的问题，但是我国人口众多、煤炭需求量大，为了缓解能源紧张，最大限度地提高煤炭资 源回采率，就成为刻不容缓的紧迫任务。我国东部矿井在进入深部开采的同时，更要对矿井 上部开采水平的“水体下”等“三下”压煤进行开采，以促进煤炭生产高产高效，回收矿井 建设成本。 煤炭企业面临着挖潜改造提高效益和安全生产的双重压力。对于靠近松散层的未能开采 的煤层，覆岩中基岩厚度大部分为0—60m，时刻面临着水砂突涌的威胁。突水、涌砂事故轻 者冲垮工作面、淹没设备、增加矿井排水负担，严重者造成人员伤亡、淹井，全国已经发生 数十起近松散层开采上部含水层造成的水砂突涌和淹井事故，造成重大经济损失，严重威胁 矿工生命安全。例如，2002年10月山东兖州横河煤矿提高开采上限发生的突砂事故、皖北 祁东煤矿2001年1l的淹井事故都造成了重大损失和严重的社会影响。 合理确定开采上限、预防水砂突涌也是保护环境和地下水资源的需求。我国水资源分布 不平衡，对于华东、华北、西北等煤炭基地，地下水资源尤其宝贵。靠近松散含水层开采会 造成大量地下水流人矿井，而这部分水又经过污染作为矿井废水排出、流失，每年流失量将 以亿立方米计。因此，在做好“保水采煤”，提出开采及工程措施也是十分重要的。 松散含水层下采煤水砂突涌防治研究现状与展望 301 传统规范、规程难以适用近松散含水层下开采上限确定。靠近松散层采煤时，由于覆岩 结构、力学性质、含水条件与正常条件下的开采相比有很大不同，采用传统的规范、规程确 定开采上限的方法已经难以适用，而全国在近松散含水层下已经进行的大量开采实践还没有 经过系统的研究、归纳和总结。传统的研究也没有把覆岩变形破坏与此种条件下的渗透变形、 水砂突涌综合考虑并作为耦合问题研究；采矿实践也已证明，由于缺乏对此类地质条件下水 砂突涌机制的研究，传统规范方法已经不能恰当地指导此类地质条件下开采上限的确定。 2国内外研宪现状 2．1近松散含水层下开采实践 近50多年来，我国在水体下采煤方面进行了大量的研究和实践，积累了丰富的经验，编 制了规程，在覆岩破坏研究等相关领域取得了一批重要的理论和实践成果”一。松散含水层下 采煤是水体下采煤的重要方面，近年来华东、华北、西北等地的许多煤