肥城煤田突水机理及其防治方法研究

在收集典型突水案例基础上，分析突水各影响因素，采用“以岩层运动为中心”的实用矿山压力控制理论、现代力学理论及断裂力学理论为指导，辅助相似材料及有限元应用软件的技术路线，研究了采场断层在矿山压力作用下活化的力学机理，分析了采场推进过程中断层活化的规律以及断层突水类型的特点，提出了煤层开采造成的底板破坏深度不小于底板高峰应力线与断层交点的深度的认识；提出了采场底板划分为矿压破坏带、新增损伤带、原始损伤带、原始导高带的“四带”理论，同时给出了理论计算公式；研究了在矿山压力作用下，无断层条件底板突水的机理及条件；研究了水在断层突水中的扩张作用、楔劈作用和水化崩解作用，从结晶学的角度探讨了水对岩石强度的影响机理，分析了裂隙网络突水的条件；分析了岩溶陷落柱突水的力学机理；探讨了煤层底板隔水层原始导高形成的机制，提出了岩石的“应力溶蚀机理”，分析了承压水对底板的损伤破坏过程，研究了岩石裂隙对底板高峰压力传播角的影响，并给出了底板高峰压力传播角的理论计算公式研究了矿山压力对水压、底板突水量的影响作用，得出了最大突水量预报公式和封闭条件下矿山压力对水压的影响公式i应用
地质学、矿物学、岩石力学及流变学理论，研究滑动构造形成的力学机理，分析滑动构造形成时的应力分布特征，揭示肥城煤田滑动构造和底板突水的内在联系。

在突水机理研究成果的基础上，评价肥城煤田各水文块段的突水特征，总结肥城煤田水害防治的经验及措施，根据肥城煤田突水机理及地下水网络的研究成果，提出了“以疏水降压、堵水截源、注浆改造为主，以留设断层防水煤柱、强制放顶、带压开采为辅”的综合治水采煤措施。

该研究成果在肥城煤田已进行应用，并取得了良好的实施效果。在受底板岩溶水害威胁的华北型煤田具有借鉴推广价值。

应用该研究成果，可解放肥城煤田受底板岩溶水害威胁煤炭储量1．34亿t，2001～2003年间，解放并安全采出受水害威胁煤炭772．73万t，取得了显著的经济效益和社会效益。