弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

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...