阐明了鄂尔多斯盆地南部安新煤田煤层顶板巨厚弱胶结砂砾岩含水层富水性分区特征，建立了4种巨厚砂砾岩含水层离层突水的水文地质结构模型，揭示了不同地质结构条件下砂砾岩含水层离层突水机制，划分了安新煤田研究区突水点的突水模式类型，并提出巨厚弱胶结砂砾岩含水层下开采隔水保护层失稳的工程判据。
弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究
李江华1, 2, 3, 4
1. 煤炭科学技术研究院有限公司
2. 煤矿灾害防控全国重点实验室
3. 北京市煤矿安全工程技术研究中心
4. 山西省矿井地球物理勘探技术创新中心
安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层，富水性弱，但多个工作面回采期间发生突水，查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析，阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法，获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果，建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型，揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制，并明确了研究区突水点的突水机制，提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明：研究区东部局部区域含水层富水性中等，以往多次突水均发生在弱富水区；砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%，亲水性强，具有良好的隔水作用；但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低，厚度较薄时，受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏，成为良好导水通道；砂砾岩含水层物理力学性质特殊，采动扰动后孔隙裂隙发育，形成了富水变化异常区；弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关；研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为正常区隔水保护层厚度小于30 m，受背斜构造影响区隔水保护层厚度小于60 m。弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制及工程判据对西部矿区水害防治提供了借鉴。
副研究员
李江华，男，博士（后），副研究员，全国煤炭青年科技奖获得者，国家注册二级建造师，榆林市能源局煤炭专家，山西省“千人智库”专家，中国矿业大学（北京）硕士生校外导师，煤科院安全分院学术委员会青年委员，《煤炭科学技术》青年专家委员、审稿专家，《Frontiers in Earth Science》、《Scientific Reports》审稿专家，主要从事矿井水防治与资源化利用技术研究及生产工作。主持国家自然科学基金和煤科院基金3项；负责或参与国家“973”、“十三五”重大专项及横向科研与生产项目30余项，获省部级科研奖励15项，其中一等奖3项；在国内外期刊上发表学术论文40余篇，SCI/EI检索18篇；参与编写专著1部，编制行业标准4项，团体标准2项；授权和受理发明专利12项。先后获得“晋煤集团技术研究院先进工作者”、“煤科院科技创新先进个人”等多项荣誉。
主要从事矿井地质灾害勘查、矿井水防治与资源化利用技术研究及生产工作
近年来在矿井地质构造精细探查、采空区勘查与治理及西部矿区矿井水防治与保护等方面取得多项创新性成果。建立了矿井地质灾害勘查、评估与治理一体化技术体系、矿井水害智能监测预警技术、弱胶结巨厚砂砾岩离层突水判别与防控技术及“岩-土-水-环境”耦合联动效应与防控技术。丰富和完善了水体下安全采煤方法，建立了鄂尔多斯盆地东西缘高强度开采差异化控水技术，开发了矿井水害智能监测预警系统，在我国山西、陕西、内蒙等多个矿区进行了推广应用。
李江华. 弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究[J]. 煤炭科学技术，2024，52（2）：209−218.
LI Jianghua. Study on separated layer water burst mechanism for weakly cemented giant thick glutenite[J]. Coal Science and Technology，2024，52（2）：209−218.
