煤层底板隐蔽水害危险源效应与定位实验研究

作者：李攀峰

来源：煤田地质与勘探, 2021, 49(04): 178-184.

• 陷落柱
• 断层
• 隐蔽危险源
• 突水
• 沙槽实验
• 寻源定位
• 效应
• 华北石炭–二叠纪煤田

近年来隐蔽于煤层底板的导水陷落柱和断层突水已造成多个矿井被淹,给企业带来巨大经济损失和安全威胁。为查明上述隐蔽危险源的水文地质效应,探索其定位方法,根据华北石炭–二叠纪煤田的水文地质条件,进行危险源位于测区内部的沙槽实验研究。实验显示:流场稳定后隐伏陷落柱效应表现为水头、水温和离子浓度等值线均呈同心的闭合圈状,危险源位于最大等值线闭合圈内;在危险源上游区水头等值线密度变小,下游区密度变大;温度和离子浓度等值线分布则相反,在上游区等值线密度变大,下游区密度变小。隐伏断层的效应表现为水头、水温和离子浓度的等值线均呈平行线状,危险源位于2条最大平行线之间。同样,水头等值线在危险源的下游区密度变大,上游区密度变小;温度和离子浓度等值线则相反。2种危险源的温度和离子浓度最大等值线范围都远大于水头等值线的范围和危险源的实际尺寸,而危险源实际位置都靠近等值线密度大的一侧。根据实验结果,提出图解法和流场拟合法2种定位危险源的方法,其误差都不大于6 m。本文关于危险源效应的检测方法可用于华北石炭–二叠纪煤矿底板隐蔽导水陷落柱或断层在薄层灰岩含水层中水头、温度和离子浓度效应的检测,为其定位和治理提供依据。