[00694007]复杂水文地质条件矿区水害综合防治技术

1、课题立项背景新汶矿区各矿水害类型的特点是：类型齐全、条件复杂、防水难度大、突水危险性增加。矿区存在的主要水害类型包括地表水害、古空、老空水害、小煤矿水害、顶板含水层水害、底板含水层水害。随着矿井开采深度的增加，矿井底板水害已经成为影响安全高效开采煤炭资源的主要因素。因此，开展复杂水文地质条件矿区水害综合防治技术研究不仅具有重要的理论意义，而且具有重要的实践应用价值。2、课题主要研究内容（1）复杂水文地质条件矿区水害现状分析（2）不同水文地质条件矿区矿井突水因素差异性及其主控因素研究（3）底板突水量（Q）、突水系数（Ts）及单位涌水量（q）分布特征及其相互关系研究（4）不同岩性组合顶板、底板破坏深度探测及数值模拟研究（5）基于时间序列的矿井涌水量预计研究（6）复杂水文地质条件矿区水害综合防治体系3、课题研究取得的主要成果（1）阐述了新汶矿区水害现状及防治水方面存在的主要问题，获得了新汶矿区水文地质条件复杂，水害类型齐全，但底板徐奥灰水突水是目前面临的主要水害类型的认识。（2）在分析底板灰岩岩溶发育规律与其突水的关系基础上，重点研究了水压、隔水层阻水能力、地质构造、矿山压力和底板突水之间的力学关系，指出控制和影响新汶矿区深部煤炭资源开采过程中底板突水的主要因素为徐灰及奥灰的富水性、地质构造、底板隔水层能力、含水层水压、矿山压力对底板破坏深度，其中矿山压力对底板破坏深度为认为因素，也是底板水防治技术中最为重要的可控因素。（3）采用先进的变量相关性分析模型，分析了突水量、突水系数、钻孔单位涌水量之间的关系，指出突水系数只能评价工作面开采是否会发生突水，但不能评判能否实现安全开采，采用突水系数和钻孔单位有水量两个指标共同评判工作面能否实现安全开采更符合现场实际。（4）通过对在应力场-渗流场-损伤场耦合条件下，理论和数值模拟研究，获得了底板破坏深度的变化规律为：应力场-渗流场-损伤场耦合条件下底板破坏深度>应力场-损伤场耦合条件下底板破坏深度>应力场-渗流场耦合条件下底板破坏深度>单一应力场条件下底板破坏深度。（5）通过现场实测研究，获得了新汶矿区下组煤开采底板破坏深度的实测数据，获得了底板破坏深度和采深单因素之间的非线性关系，即在新汶矿区底板破坏深度同采深大致呈指数关系。（6）研究了单一的应力场条件下，影响底板破坏深度的因素，主要包括：采深、工作面跨度、岩层倾角、岩性组合特征、岩层力学性质、岩层损伤度，其中采深是最重要的因素。在收集大量实测资料基础上，采用回归模型和支持向量机模型，获得了底板破坏深度和采深、工作面跨度、岩层倾角之间的关系公式。（7）探究了基于时间序列模型预计矿井涌水量。（8）提出了复杂水文地质条件矿区水害综合防治途径 ，即水文地质实验、地层岩矿特征系统实验、水文地质条件补充勘查、断层导水性探测、建立健全全矿区水文观测系统。