开采坑水积聚对边界煤岩柱稳定性的影响

为揭示开采坑水积聚对边界煤岩柱稳定性的影响，本研究调查了中国西部一座地下煤矿与邻近露天矿之间的边界煤岩柱。进行煤岩物理性质试验、 hydrochemical 分析、渗透性试验以及抗水煤岩柱的理论计算，以研究长期水积聚下渗流通道的形成、物理性质的变化和稳定性的发展。结果显示，在饱和状态下，煤和岩石样本的机械强度下降。岩石样本的单轴抗压强度下降了 8.75%-50.64%，而 2−2 号和 3−1 号煤样的抗压强度分别下降了 17.72% 和 25.01%。抗拉强度下降了 24.59%-59.11%，剪切强度下降了 4.36%-45.96%。完整样本的水力导水率大多在 10−4~10−3 m/d，而破裂样本则增加到 10−3~10−2 m/d。在长期水积聚情况下，抗水煤柱的算得宽度增加了 19.7%-21.9%。开采坑的长期水积聚改变了边界煤岩柱的外部水力边界，使水沿着层理面、接头、主裂缝、开采诱发裂缝和煤层孔隙向内部迁移。这个过程促进了原有孔隙-裂缝结构的连接和渗流通道的形成，削弱了颗粒的胶结性和结构面剪切抵抗力，并降低了煤岩柱的结构完整性、承载能力和抗水能力。因此，边界煤岩柱的稳定性恶化是一个持续的过程，涉及通道形成、持续渗流、强度退化、孔-裂缝连接增强、渗透性增强以及进一步的稳定性降低。