煤矿采空区失稳灾害链式效应与链式类型研究

李文^1,2，王东昊^1,2，李宏杰^1,2，马智勇³

1. 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院2. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室3. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘 要：煤矿采空区失稳灾害特别是大面积房柱式采空区失稳诱发矿震或冲击气浪灾害一直缺乏有效的预测预防和控制。为了研究煤矿采空区失稳灾害的发生机理,进而达到预测预防和控制的目的,基于煤矿采空区失稳灾害主要影响因素分析,引入灾变链式理论,研究了煤矿采空区失稳灾害中致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,构建了煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型,获得了煤矿采空区基本失稳模式和链式类型,并结合案例进行了分析。研究表明,煤矿采空区失稳灾害主要影响因素包括区域地质及构造分布、采空区/煤柱尺寸与形态、采空区覆岩及围岩岩性、水文地质条件、采空区上下及周围煤层开采情况、采空区类型及遗留时间、静载和动载等8个方面;通过研究致灾环境、致灾因素、作用方式、承灾体4个要素之间的关系,可以构建煤矿采空区失稳灾害链式效应结构模型和数学理论模型;煤矿采空区基本失稳模式和链式类型主要包括6种,即单一煤柱采空区失稳链、构造影响下采空区失稳链、含水采空区失稳链、开采扰动影响下采空区失稳链、静载影响下采空区失稳链、动载影响下采空区失稳链,每种灾害链的发生模式各有异同;案例表明,煤矿采空区失稳灾害大都为上述6种基本链式类型中2种或2种以上的复合类型。

关键词：煤矿采空区;失稳灾害;链式效应;失稳模式;链式类型;