超大采高综采新近系红土层采动隔水性监测及响应特征
宋业杰1
鞠文君1
张玉军1
华照来2
尹希文1
胡皓宇1
刘前进3
1.中煤科工开采研究院有限公司安全与生态环境研究分院,北京 100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 1000132.陕西陕煤曹家滩矿业有限公司,陕西榆林 7190003.中煤科工开采研究院有限公司安全与生态环境研究分院,北京 100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013
摘要：新近系红土的采动隔水性能是关系到超大采高综采工作面安全开采和浅层地下水保护的关键要素.综合超大采高工作面红土层赋存结构探查、工程地质特性测试、原位渗透性试验、采动隔水性及采动响应全周期监测等多种研究方法探测结果,研究了曹家滩煤矿122104超大采高工作面覆岩红土赋存规律、岩性结构及天然状态阻隔水性能,实测了超大采高综采过程红土层内采动应力显现及变形发展过程,探究了采动过程红土层隔水性能演化规律,揭示了红土层采动响应特征.结果表明:①红土钙质结核存在导致土层力学强度降低,且易受扰动影响致使透水率增大;红土层矿物组分中含有较高黏土矿物,遇水具有膨胀性和变形特性.②分段注水实验结果显示工作面推进时,红土层一直保持有超过30 m的稳定隔水区;萨拉乌苏组含水层水位长期动态监测结果表明采后钻孔水位缓慢下降逐渐保持稳定,开采未直接波及第四系松散含水层,红土层有效隔绝第四系地下水向下渗流;钻孔窥视结果显示红土层下部地层沉积稳定,完整性好,原生裂隙不发育,隔水性良好.③建立了隔水层采动响应监测系统,实现了采动全过程红土层全空间变形、沉降量的实时在线监测.监测结果显示在工作面推进过程中,位移曲线呈现出滞后性和非线性特征,红土层出现不连续变形;采动过程中红土层中出现泥盖效应,采后应变恢复裂隙弥合,隔水能力增强.④122104工作面土岩厚度比1∶2,在工作面推进过程中红土层横向、垂向上呈现出分区采动响应特征.横向上可分为"采动弱响应区"、"采动强响应区"和"采后弥合区",纵向上可分为"上部非稳定隔水带"、"中部稳定隔水带"和"下部采动破坏带",红土层横向延长土体采动响应时间,纵向保持红土层深部存在一段稳定的隔水区,响应滞后与稳定隔水层的特征是保证红土层具有稳定隔水性能的关键因素.
关键词：超大采高新近系红土层隔水性能裂隙弥合采动响应
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174079)天地科技股份有限公司资助项目(2024-TD-ZD019)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 2005-2019 )
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