浅埋开采工作面水沙溃涌灾害预测及防治对策

刘 洋

(1.中煤科工集团西安研究院有限公司 水文地质研究所，陕西 西安 710077；2.西安科技大学 地质与环境工程学院，陕西 西安 710054)



浅埋开采工作面水沙溃涌灾害预测及防治对策

刘 洋1，2

(1.中煤科工集团西安研究院有限公司 水文地质研究所，陕西 西安 710077；2.西安科技大学 地质与环境工程学院，陕西 西安 710054)

将水沙溃涌作为渗透破坏的一种形式，将被导水裂缝贯穿的潜水含水层转换成圆形截面，运用完整井理论建立了覆岩破坏涌水裂隙通道的水力坡度表达式，并由Kusaki公式计算得出了影响半径，利用Zamarin式求解求得水力坡度的临界值，同时结合覆岩顶板实际破断情况，将“悬臂”岩梁分为不回转(θ=0°)和回转(θ≠0°)2种情况分别给出了是否发生水沙溃涌的判别式，进而为导水裂隙带(网络性)影响范围内的含水砂岩层疏干降排提供了科学的参考依据和理论基础；另外，针对冒落性裂缝带、网络性裂缝带所引发的水沙溃涌灾害的特征和类型，提出了相应的配套防治对策，确保了开采工作面不发生灾难性水沙溃涌威胁。

富水沙层；水沙溃涌；水头高度；水力坡度

0 引 言

神东煤炭集团地处毛乌素沙漠与黄土高原的接壤地区，2015年实现自产商品煤连续3 a超过2亿t，是中国乃至全球最大的煤炭生产基地。目前主要集中开采浅部煤层资源，该煤层突出赋存特点是埋藏浅(埋深<150 m)、上覆基岩薄(厚度<100 m)，煤层埋藏稳定，赋存条件优越。在矿井开采初期，人们普遍认为其地处毛乌素沙漠缺水地区，矿井水文地质条件简单，开采过程中应不会存在水害问题，然而开采实践表明，由于开采扰动形成的导水沙裂隙通道直接沟通富含潜水的厚松散沙层，导致采掘工作面频发溃水或水沙溃涌灾害，使该类灾害成为影响矿井安全生产的关键问题之一[1-2]；浅埋煤层水沙溃涌灾害主要案例有：大柳塔煤矿1203工作面在老顶初次垮落时，导水沙通道直接波及富水沙层，引发涌水溃沙事故，4天内淹没工作面，停产时间达10 d之久，严重影响了该矿井的安全生产，造成了巨大的经济损失；在20601工作面开采以前，为了防止薄基岩水沙溃涌灾害的发生，对薄基岩地段进行了大量的“上吐下泻”疏降水工程，耗资100多万元，并使切眼后退160 m避开薄基岩区，造成大量资源严重浪费；在瓷窑湾煤矿的建井掘进中，由于局部冒顶形成“天窗”水沙涌入掘进工作面，直到井底车场；上湾煤矿2-2煤在掘进过程中也发生了类似的水沙溃涌事故。

目前国内外预测水沙溃涌灾害理论研究较少，现有的水沙溃涌灾害预测理论的物质源是以具有一定胶结强度、遇水而弱化的沙岩为主体，而陕北浅埋煤层水沙溃涌灾害则是由水力携带的风积沙所引发，由于2种灾害发生时的物质源存在本质差异，前者是块体、后者是松散体，其发生机理也势必不同，这样就会导致2种灾害的预测方法、判别条件发生改变，现阶段用于探究采掘面有无发生风积沙引发的水沙溃涌灾害预测理论存在空白，急需建立位于潜水位含水层中是否发生水沙溃涌事故可能性的预测理论，从而能够对采煤工作面覆岩含水层位的高水头作用下的疏干降排提供科学依据，这已成为浅埋煤层开采扰动条件下水沙溃涌灾害防治急需解决的技术难题[3-5]。

1 灾害预测基本思路及条件

1.1 灾害预测基本思路

预测水沙溃涌灾害理论国内外研究的较少，仅张玉军等[6]以铁北煤矿为工程背景，开展过采用以渗透方式发生破坏的临界条件下水力坡度作用的预测预报溃沙灾害的边界条件及其推导公式。该灾害预测理论与文中最大的区别是溃出源不同，上述文章溃出的物质源主要以界面间的胶结物粘结能力较差且遇水而弱化的砂岩等岩层，但文中特点在于重点研究以风化侵蚀、堆积、受水力作用携水便可运移的风积沙；除此之外，文献[7]中还提到，受到网络性和冒落性两性影响下裂隙带中的含水基岩层，唯有采用采后充填或者覆岩层加大厚度且配合疏干降水施工方可以实现，但该方法无法对采煤工作面上覆基岩岩层的实际厚度给出明确的界限，以至于文中给出该方法的实际应用能力和可实施性大大降低。基于此，文中研究以文献[7]中所涉及到的网络性裂隙带影响下的含水沙岩层为基础，建立预测预报网络性裂隙带下的发生水沙溃涌事故灾害发生的可能性，并明确在潜水位含沙岩层在疏干降水作用的边界水头压力[8-10]。

文中所采用的预测预报水沙溃涌事故研究的大体思路为将沙粒体可发生运移时所需的水头压力坡度临界值作为判别依据，在厚度不大的含水层位(潜水)下，视水沙涌出裂隙通道看成完整井，建立完整井流作用的基础理论表达式以此求得实际条件下的水头压力坡度关系式，并在此基础上建立含水层位的水头压力和发生溃涌沙的安全水头压力相关公式。

1.2 水沙溃涌事故发生的边界条件

当采煤工作面开采后，网络导水裂隙发育带将波及覆岩含水基岩层位，其含水层中的水将沿裂隙带所形成的导水沙裂隙涌入采煤面，形成含水覆岩层位的水力势能陡然下降，构成水力降低漏斗，当其含水层中的移动水足以运移沙颗粒的边界水头降低坡度时，采煤面将受到水沙溃涌溃入采空区导致灾害事故发生严重威胁。故此，其水沙运移致突水突沙的临界条件为

Jr≥Jcr.

(1)

式中Jcr为边界水头压力坡度值；Jr为相距r位置含水层位的真实水头压力坡度值。

2 水沙溃涌灾害预测预报理论研究

工作面开采后，当覆岩层含水层因采动影响裂隙带导通采空区，可以通过实施疏干降水的方式防治水沙发生溃涌灾害，但其含水岩层水头压力究竟需要疏排降至多大方可消除对水沙可能发生溃涌灾害的危险性，一直以来是困扰着现场施工人员的一大难题，因此，文中通过对水沙溃涌灾害事故开展预测预报理论研究，期望对浅埋深条件下的富水沙层区域受裂隙带(网络性)影响的区域具有一定的科学指导作用，并由此确定测底消除水沙可能发生溃涌危害的最低疏干降排水头高度值。

2.1 确定水力坡度实际值

当覆岩含水岩层中的水沙溃入采空区时，将导致含水岩层中的水位陡然下降，形成水位降低漏斗，其漏斗中心便为水沙溃涌裂隙裂隙通道，完整的井流示意图如图1所示，结合实际情况可采用完整井模型中的稳定流的机理开展理论推导，由Darcy’s law知

Qr=KAJr，

(2)

式中K为渗透系数；A=2πrhr；Qr为r处流量；r为该点与裂隙通道中心位置的间距。

图1 完整井流示意图Fig.1 Complete well flow diagram

其中以含水层与下覆岩层的交界面作为参考面，即H等于h，同时采用柱坐标系进行计算，其方程经简化后可得

(3)

边界条件如下：①h=hw(r=rw)；②h=H0(r=R)。H0为抽水前含水层初始水头；hw为抽水后抽水井中稳定水位。

最终可得潜水完整井稳定流量计算公式为

(4)

式中 rw为抽水井半径，m；K为含水层渗透系数，m/d；R为影响的半径，m.

由(2)式可得

(5)

将式(4)带入式(5)可得

(6)

当r→rw时，由式(9)可得水力坡度为

(7)

由此可知，要想得到图1裂隙通道中最大的水力坡度值，必须要知道R和rw值。

2.2 R值的提出

当下对确定R值的方法较多，比较常用的如抽水试验和经验公式2种方法，结合文中为地下含水层应于潜水的特点，对其R值得确定可采用Kusaki公式表示

(8)

其中 K为渗透系数，m/d；S为含水层中的水位降低的深度值，m.

2.3 边界水力坡度的取值

目前，对于边界水力坡度值水沙溃涌临界水力坡度值得较常用的3种方法[11-13]如下，即第一种是经验公式法，该方法主要是在太沙基公式的基础上，针对其存在的不足，通过实测和实验对其进行了修正和发展；第二种是力学分析法，该方法首先对单个土颗粒在含水层中的受力情况进行分析，确定驱动水压力和土颗粒的浮容重，然后在考虑土粒间的摩擦阻力与单位土体所受的凝聚力的基础上，最终推导出临界水力坡度的计算公式；第三种方法是实验曲线法，该方法首先通过试验研究确定临界水力坡度与含水层渗透系数、细沙粒含量之间的关系，然后绘制临界水力坡度与这些因素之间的曲线，最后根据含水层的具体特性再确定临界水力坡度。

目前，煤矿防治水推荐使用Zamarin公式，文中对边界的水力坡度值得取值便可采用经验公式法，计算表达式为

(9)

式中 n为孔隙率；r为容重(水)，kN/m3；rs为容重(土粒)，kN/m3；Jcr为临界时的水力坡度。

2.4 提出合理的水沙溃涌裂隙宽度值

在采煤面采后覆岩层顶板真实涌水过程时，处于导水裂隙带内部的过水通道截面呈不规则形状，因此须将其转换成圆形的横截面。

故此，设导水裂隙通道的形状为宽度B，长度L的矩形，有

(10)

当采煤工作面回采后，覆岩层顶板将呈现出周期性折断现象，特别是对于浅埋煤层而言，结合地表破坏情况，大多数覆岩顶板将呈现出切落式的周期性破坏情况，而在其未破坏的“悬臂”岩梁(Ⅰ)与已破坏的岩块(Ⅱ)之间将出现如图2所示的导水沙的裂隙通道。图2中顶板的下沉量为CA段，顶板来压步距(垮落)设为Ⅰ1和Ⅰ2，即DA段和PC段，岩层的垮落后的角度(α)为∠DAB，∠D′A′B′，∠CDQ，回转的角度(θ)为∠DOD′.由图2中可知，受采动影响的“悬臂”岩梁(Ⅰ)在采煤工作面顶板将出现拉应力裂隙区。故此，在覆岩层中，直接顶板的全部厚度(∑h)、岩块(Ⅱ)顶板下沉量(W)、采煤厚度(m)及其岩块的碎胀系数(Kp)均有一定的关联性，如下

W=m-(Kp-1)∑h.

(11)

图2 浅埋煤层顶板垮落结构示意图Fig.2 Structure diagram of roof caving in shallowly buried coal seam

由图2可知，以下为求解导水沙通道的裂隙带宽度(B)

2.4.1 当“悬臂”岩梁保持不变(θ=0°)时

可把“悬臂”岩梁(Ⅰ)跟四周未破坏的原岩应力状态下的岩体视为一体，线段MC表示为裂隙带宽度(B1)。因∠BAD+∠CAM=∠CAM+∠MAC=90°，得到∠BAD=∠MCA=α，故此B1可得

B1=[m-(Kp-1)∑h]·cosα.

(12)

由公式(12)可以看出，裂隙带宽度(B)在θ=0°情况时与工作面煤层厚度呈正比例关系，与∑h，α呈反比例关系。故此，从灾害防治角度而言，可采用减少煤层开采厚度、分层开采、采后充填等手段来有效地控制导水沙所形成的裂隙带宽度，从而实现从根本上防治的目的。

2.4.2 当“悬臂”岩梁出现回转(θ≠0°)时

“悬臂”岩梁(Ⅰ)与跟四周未破坏的岩体中破断，线段NC表示为裂隙带宽度(B2)，∠A′OC用δ表示，∠A′FC用ψ表示，下面针对B2进行求解

1)线段OA′确定。延长OB，AC相交于J点，在△BAJ中，∠ABJ=α，AJ=h，可得AB=h/sinα=A′B′；在△OA′B′中，A′B′，OB′，∠OB′A′均为已知，由余弦定理可求得线段OA′长度

OA′=

(13)

为后续计算方便，OA′用l3表示。

2)∠OA′B′确定。在△OA′B′中，OA′已求，OB′=l1，∠OB′A′=180°-α，由正弦定理可求得∠OA′B′角度

为方便计算，∠OA′B′用β表示。

3)线段OC、∠AOC确定。在△AOC中，AO，AC已求，∠OAC=90°-(α-β)，由余弦定理可求得线段OC长度和∠AOC角度

(14)

(15)

4)∠A′OC确定。∠A′OC=∠AOC-∠AOA′，其中∠AOA′为回转角，∠AOC已求，则

(16)

为后续计算方便，∠A′OC用δ表示。

5)线段OF确定。在△OFA′中，A′O，∠A′OF=∠A′OC、∠OA′F=∠OA′B′均已求，由正弦定理可求得线段OF长度

(17)

6)线段CF确定。由CF=OC-OF，可求得线段CF长度

(18)

7)∠A′FC确定。在△OFB′中，OF已求、∠OB′F=180°-α，OB′已知，由正弦定理可求得∠OFB′角度

∠OFB′=φ，

(19)

由于∠OFB′=∠A′FC，则

(20)

为后续计算方便，∠A′FC用ψ表示。

8)线段CN确定。在△FCN中，CF，∠NFC=∠A′FC已求、∠CNF=90°由此可求得线段CN长度

(21)

最终确定导水沙裂隙裂隙通道B2的宽度为

(22)

2.5 预测公式确定

由式(9)式(10)代入式(1)，可得

(23)

结合Ellenbigger研究成果可知，在抽排水的钻孔井壁位置，最大的水头降低深度应视为初始水头高度的1/2，故

(24)

因此，临界状态下的水头高度值H0表示为

(25)

对于网络裂缝带波及的含水沙层下采煤而言，当覆岩层存在有承压水的含水沙岩层、且水头压力满足式(25)时，含水沙岩层便存在可能发生突水涌水的危险性，反之则无危险性存在。

3 防控对策

根据竖两带、横两区理论，人为开采扰动条件下，引发水沙溃涌裂隙裂隙通道主要为冒落性裂缝带、网络性裂缝带、贯通性裂缝区，根据这些裂缝的特征和形态，须采取不同的防治对策，方能防治水沙溃涌灾害的发生，据此文中提出“四项控制法”对该类灾害进行防控。

3.1 网络性、冒落性裂缝带灾害防控

网络性、冒落性裂缝带沟通含水层时的水沙溃涌防治思路可按下列步骤进行

3.1.1 条件探查

物探结合钻探，探查开采煤顶板地质及水文地质条件，主要包括内容为：富水异常区的圈定，含水层厚度、渗透系数、给水度、补径排条件，基岩厚度、物理力学性质参数，地表沟谷明流量、洪水量等。

3.1.2 基本因素确定

计算冒落性裂缝带、导水沙裂缝带的高度，与开采煤层上覆正常基岩厚度进行比较，分析含水沙层与竖“两带”垂向关系，确定基岩类型和工作面不同推进地段的充水水源。

3.1.3 溃水防控

浅埋煤层工作面主要充水水源是大气降水、地表沟谷段明流、雨季洪流、地下水等多种水源，首先采用文中提出的涌水量预测方法，根据工作面不同推进地段的充水水源情况，分段预计工作面涌水量；然后在工作面及其两侧顺槽分别布置1.5倍预测水量的排水系统，并在薄基岩溃水段工作面两端各布置1倍预测水量的临排系统，增强工作面抗灾变能力；若涌水量超出矿井排水系统承受能力，在预计水量较大地段开展井下疏降水工程(下泄)，若井下疏降水效果不好，可在地面施工抽水井(上吐)，通过“上吐下泄”的方式降低富水区地段的工作面涌水强度。

3.1.4 溃沙防控

1)冒落性裂缝带溃沙防控。首先根据冒落性裂缝带高度预计结果，注浆加厚基岩厚度至网络性裂缝带范围内；然后采用水沙溃涌灾害预计公式，判断含水沙层是否具有水沙溃涌威胁；再根据需要疏降的安全水头高度要求，开展井下疏降水工程(下泄)，同步进行地下水位实时监测，若井下疏降水效果差，可在地面施工抽水井(上吐)，通过“上吐下泄”的方式降低水沙溃涌地段的含水层水头高度，并进行地面塌陷区治理工程；最后制定水沙溃涌应急预案，在工作面开采前进行水沙溃涌灾变演练。

2)网络性裂缝带溃沙防控。首先采用水沙溃涌灾害预计公式，判断含水沙层是否具有水沙溃涌的威胁；然后根据需要疏降的安全水头高度要求，可单独或共同开展井上下疏放水工程，并观测松散层水位，适时掌握水沙溃涌地段的含水层水头高度，待水头高度降至安全水位后方能进行开采，回采后对地面塌陷区进行治理。

浅埋煤层水沙溃涌灾害防控体系如图3所示。

图3 浅埋煤层水沙溃涌防治体系Fig.3 Prevention system of water-sand inrush disaster in shallowly buried coal seam

3.2 贯通性裂缝区灾害防控

贯穿性裂缝带产生的主要原因是支架在移架过程中，支护阻力不够，导致不能形成自稳结构的松散层直接作用在产生裂缝的基岩上，由于破裂基岩底部处于临空状态，自身承载能力较低，与支架一起共同承受矿压、自重及上覆松散层施加的载荷，若支架初撑力或工作阻力不足，这一平衡体系将被打破，从而造成顶板基岩产生切落，并形成贯通性的裂缝区，对于该灾害的防治，只需加强支架支护阻力，防止架前切顶就能实现灾害的防治。

4 结 论

1)文中结合渗透压力影响下的破坏形式之一涌水溃沙特征，提出了一种解决此种灾害防治的预测预报方法，即将沙粒体可发生运移时所需的水头压力坡度临界值作为判别依据，在厚度较小的含水岩层中，将水沙涌出裂隙通道视为完整井，基于完整井流理论，求得了实际情况的水头压力坡度表达式，并由此建立了含水层位的水头压力和发生溃涌沙的安全水头压力表达式；

2)根据煤层开采后的突水涌沙所发生的真实的水头压力坡度与边界水水头压力坡度的判别公式，推导得出了涌水通道内实际情况下的水头压力坡度计算表达式，并对其涉及到的影响半径、导水沙通道宽度等参数给出了相应的计算方法，并在确定临界水力坡度计算方法的基础上，推导得出导水沙溃涌灾难可能发生情况时的边界水头压力判别式，为网络性导水裂缝带区域内的含水沙岩层的水头疏干降水提供了科学地理论依据，由此dehumidifier水沙溃涌灾害发生时判断公式为

3)根据竖两带、横两区理论，针对冒落性裂缝带、网络性裂缝带所引发的水沙溃涌灾害的特征和类型，提出“条件探查、基本因素确定、溃水防控、溃沙防控”四项控制法灾害防控体系；针对贯通性裂缝区形成的水沙溃涌灾害，提出采用增强支架支护阻力来实现对灾害的防控。

References

[1] 王贵虎，何廷峻．高承压水体上开采底板岩层变形特征研究[J]．西安科技大学学报，2007，27(3)：359-363.

WANG Gui-hu，HE Ting-jun．Coal floor movement dam age character for mining on the top of water-pressured[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2007，27(3)：359-363.

[2]王 英，樊永贤，罗一夫．崔家沟煤矿矿井充水因素分析[J]．西安科技大学学报，2012，32(6)：722-725．

WANG Ying，FAN Yong-xian，LUO Yi-fu．Water filling factors analysis of Cuijiagou coal mine[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2012，32(6)：722-725.

[3]余学义，邱有鑫．沟壑切割浅埋区塌陷灾害形成机理分析[J]．西安科技大学学报，2012，32(3)：269-274.

YU Xue-yi，QIU You-xin．Analysis of subsidence status formation mechanisms in shallow mining seam of ravine cutting area[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2012，32(3)：269-274.

[4]韩江水，赵 婷，武谋达．综采放顶煤工作面顶板涌水机理分析[J]．西安科技大学学报，2012，32(2)：144-148.

HAN Jiang-hui，ZHAO Ting，WU Mou-da．Analysis of water-inrush mechanism of apical plate for fully mechanized caving face[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2012，32(2)：144-148.

[5]刘 洋．矿山压力对煤层底板破坏深度的数值分析[J]．西安科技大学学报，2008，28(1)：11-14.

LIU Yang．Numerical analysis of breaking depth of coal floor caused by mining pressure[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2008，28(1)：11-14.

[6]张金虎，吴士良，周 茂．不同覆岩结构短壁开采上覆岩层运动的数值分析[J]．西安科技大学学报，2011，31(3)：263-266．

ZHANG Jin-hu，WU Shi-liang，ZHOU Mao．Numerical simulation of overburden movement of short wall mining with different overlying rocks[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2011，31(3)：263-266.

[7]杨天鸿，唐春安，谭志宏．岩体破坏突水模型研究现状及突水预测预报研究发展趋[J]．岩石力学与工程学报，2007，26(2)：268-277.

YANG Tian-hong，TANG Chun-an，TAN Zhi-hong．State of the art of inrush models in rock mass failure and developing trend for prediction and forecast of groundwater inrush[J]．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(2)：268-277.

[8]刘英锋，巨天乙．深埋特厚煤层综放条件下顶板导水裂缝带探查技术[J]．西安科技大学学报，2013，33(5)：571-575.

LIU Ying-feng，JU Tian-yi．Exploration technology for water flowing fractured zone of deeply-buried thick coal bed in fully mechanized sublevel condition[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2013，33(5)：571-575.

[9]刘 洋．浅埋煤层开采矿井涌水量计算方法研究[J]．西安科技大学学报，2012，32(5)：565-570.

LIU Yang．Calculation method for water inflow from exploited mine in shallowly-buried coal seam[J]．Journal of Xi’an University of Science and Technology，2012，32(5)：565-570.

[10]杨伟峰，隋旺华，吉育兵，等．薄基岩采动裂缝水砂流运移过程的模拟试验[J].煤炭学报，2012，37(1)：141-146.

YANG Wei-feng，SUI Wang-hua，JI Yu-bing，et al．Experimental research on the movement process of mixed water and sand flow across overburden fissures in thin bedrock induced by mining[J]．Journal of China Coal Society，2012，37(1)：141-146.

[11]张玉军，康永华，刘秀娥．松软砂岩含水层下煤矿开采溃砂预测[J]．煤炭学报，2006，31(4)：429-432．

ZHANG Yu-jun，KANG Yong-hua，LIU Xiu-e．Predicting on inrush of sand of mining under loosening sandstone aquifer[J]．Journal of China Coal Society，2006，31(4)：429-432．

[12]刘丹珠，张家发．基于土拱理论的土体坍塌机理研究[J].长江科学院院报，2011，28(5)：35-41，45.

LIU Dan-zhu，ZHANG Jia-fa．Mechanism of soil collapse based on soil arching theory[J]．Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2011，28(5)：35-41，45.

[13]熊正明．防止块矿组拱的有效途径[J]．黄金，1995，16(11)：19-20.

XIONG Zheng-ming．The effective way to prevent lump ore from arching[J]．Gold，1995，16(11)：19-20.

Disaster prediction and prevention countermeasures of water-sand inrush in shallow mining face

LIU Yang1，2

(1.HydrogeologyResearchInstitute,Xi’anResearchInstituteofChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCrop，Xi’an710077，China；2.CollegeofGeologyandEnvironment，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China)

As a form of infiltration failure,the water-sand inrush would be transferred into circular cross section by the unconfined aquifer that is run through by water flowing fracture.The author established the water hydraulic gradient expression of overburden failure water fissure channel by using the theory of complete well,and calculated the influence radius by the Kusaki formula,and determined the critical value of hydraulic gradient using the Zamarin formula.Combined the practical breakage situation of overburden roof at the same time,"cantilever" rock beam was divided into two situations of no-rotation (θ= 0 °) and rotation (θ≠ 0 °),and the discriminant was given for whether occurring of the water-sand inrush hazards.Then the author provided a scientific basis and theoretical basis for drainage of the watery sandstones within the scope of water flowing fractured zone (Networking).Moreover,aimed at the characteristics and type of water-sand inrush disaster induced by the caving fractured zone and the network of fractured zone,corresponding prevention and control countermeasures have been put forward to ensure that the mining working face was not subject to water-sand inrush threat.

9:57 2016/12/229:57 2016/12/229:57 2016/12/229:57 2016/12/22s：water-rich layer of sand；water-sand inrush；head height；hydraulic gradient

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0603

1672-9315(2016)06-0775-07

国家自然科学基金青年科学基金项目(41402265)；陕西省自然科学基础研究项目(2014JM2-5064)；中煤科工集团西安研究院创新基金项目(2013XAYCX008)

刘 洋(1978-)，男，江苏盐城人，博士，副研究员，E-mail：liuyang@cctegxian.com

2016-03-10 责任编辑：高 佳

TD

A