华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治

论文摘要

系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场技术问题的同时,基础理论得到蓬勃发展,至1984年开滦范各庄矿陷落柱特大突水事故震惊世界,其成功封堵复矿标志着我国治理技术基本成熟,该事件得以成功处理成为划时代的里程碑;其后能源行业从萧条到黄金10年,煤炭开发向深部、西部转移,陷落柱突水威胁日趋严重,新理论新技术的应用,促进相关研究不断向纵深发展,到目前为止,基本理论及治理技术日臻完善。由于其局域性和特殊性,国外仅有岩溶塌陷和采矿垮落的理论可作为研究借鉴。从基本特征、分布规律、成因机制、导水性、突水模式及机理、预测探查和治理等方面全方位进行了总结,归纳了岩溶陷落柱空间形态特征、充填物特点、揭露特征、结构构造特征等,系统梳理了岩溶陷落柱分类及类型;探讨了岩溶陷落柱导水性,建立了岩溶陷落柱预测指标体系及预测模型,分类提出了陷落柱突水模式和机理及力学判据,研讨了陷落柱突水量预测的可行性,规范了陷落柱预测探查及治理的程序,总结了陷落柱治理技术。作者指出了目前陷落柱研究中存在的不足,凝练了岩溶陷落柱成因、导水性、预测、突水机理及突水量预测等方面的待解科学命题,列举了陷落柱精细化探查、突水监测预警、治理装备技术等方面技术难题,指明了未来探索及发展方向。应当指出,尽管现有成果基本成型,但距离技术理论体系的完善、满足保障矿井安全生产还有很长的路要走。

论文目录

0 引言

1 华北煤田岩溶陷落柱危害及其研究历程

1.1 岩溶陷落柱危害

1.2 研究历程

1.3 国外研究情况

2 岩溶陷落柱研究进展

2.1 岩溶陷落柱特征

2.1.1 岩溶陷落柱形态特征

2.1.2 岩溶陷落柱内部充填物特征

2.1.3 岩溶陷落柱出露特征

2.1.4 岩溶陷落柱结构构造特征

2.2 岩溶陷落柱发育分布规律

2.2.1 区域构造控制岩溶陷落柱区域分布规律

2.2.2 区域岩溶陷落柱分布规律

2.2.3 煤田内岩溶陷落柱发育分布规律

2.3 岩溶陷落柱分类

2.3.1 陷落柱单项指标分类

2.3.2 陷落柱综合指标分类

2.4 岩溶陷落柱成因

2.4.1 陷落柱形成基本条件及控制因素

2.4.2 岩溶陷落柱成因

2.4.3 岩溶陷落柱形成时间

2.5 岩溶陷落柱导水性

2.5.1 岩溶陷落柱导水性影响因素及条件

2.5.2 岩溶陷落柱导水性宏观定性辨识

2.5.3 岩溶陷落柱导水性微观定量半定量辨识

2.6 岩溶陷落柱预测及探查

2.6.1 岩溶陷落柱预测

2.6.2 岩溶陷落柱探查

3 岩溶陷落柱突水机理分析

3.1 岩溶陷落柱突水机理

3.2 岩溶陷落柱突水模式及判据

3.3 岩溶陷落柱突水危险性评价

3.4 岩溶陷落柱突水量预测

3.5 岩溶陷落柱治理

3.5.1 岩溶陷落柱综合治理原则

3.5.2 岩溶陷落柱突水治理

3.5.3 岩溶陷落柱超前治理

4 岩溶陷落柱及其突水机理研究展望

4.1 待解科学问题

4.2 工程技术解决措施

4.2.1 岩溶陷落柱精细探测精准定位精致堵水

4.2.2 陷落柱突水监测预警系统

4.3 建议

5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 尹尚先,连会青,刘德民,尹慧超

关键词: 岩溶陷落柱,华北型煤田,成因机制,突水机理,防治技术

来源: 煤炭科学技术 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程,安全科学与灾害防治

单位: 华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室,华北科技学院安全工程学院,防灾科技学院信息工程学院

基金: 国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804108),国家自然科学基金资助项目(51974126,51774136),教育部“创新团队发展计划”滚动支持资助项目(IRT_17R37),河北省自然科学基金重点资助项目(D2017508099)

分类号: TD745;TD327

DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2019.11.001

页码: 1-29

总页数: 29

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华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治

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