【摘要】：隨著我國(guó)煤炭資源開發(fā)往西部轉(zhuǎn)移,西北侏羅紀(jì)煤田開發(fā)規(guī)模和強(qiáng)度增大,水害問題日趨嚴(yán)峻。黃隴煤田侏羅系厚及特厚煤層覆巖具有成巖時(shí)間短、弱膠結(jié)、泥質(zhì)含量高等特點(diǎn),導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育較高。作為溝通上覆含水層的主要通道,無(wú)論從礦井安全生產(chǎn)還是水資源保護(hù)等因素出發(fā),導(dǎo)水裂縫帶的演化規(guī)律研究都十分重要。本文以招賢煤礦為研究對(duì)象,在分析研究區(qū)1307工作面厚及特厚煤層覆巖(含、隔水層)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,采用野外調(diào)查、原位實(shí)測(cè)、理論分析、數(shù)值模擬等方法,研究覆巖采動(dòng)導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育規(guī)律和導(dǎo)水裂縫滲流規(guī)律,建立巖體主控-網(wǎng)絡(luò)裂隙滲流模型,揭示侏羅系軟弱覆巖導(dǎo)水裂縫帶時(shí)空演化機(jī)理,并對(duì)采動(dòng)過程中涌水量進(jìn)行預(yù)計(jì),為制定礦井防治水方案實(shí)現(xiàn)安全開采提供依據(jù)。通過巖芯工程地質(zhì)編錄、鉆孔電視測(cè)井和鉆孔沖洗液漏失量及水位變化觀測(cè)等實(shí)測(cè)方法綜合確定1307工作面導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度為198.8 m;基于規(guī)范計(jì)算值為160.03 m,與實(shí)測(cè)值誤差約19.4%;基于FLAC3D數(shù)值模擬表明煤層推進(jìn)125 m時(shí)導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度突破延安組進(jìn)入直羅組,煤層推進(jìn)160 m時(shí)導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度突破直羅組進(jìn)入安定組,煤層推進(jìn)600 m時(shí)導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度達(dá)到最大值為200.1 m,與實(shí)測(cè)值誤差約0.65%。采用正交試驗(yàn)原理來(lái)進(jìn)行厚及特厚煤層綜放開采下覆巖導(dǎo)水裂縫帶動(dòng)態(tài)發(fā)育影響因素研究,結(jié)果表明隨著煤層推進(jìn)距離的增加,導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度逐漸增加,發(fā)育的形態(tài)依次分為四個(gè)階段:初始緩慢發(fā)育階段、迅速發(fā)育階段、發(fā)育變緩階段、發(fā)育平穩(wěn)階段。整體來(lái)看,導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度與采厚、采寬、煤層埋深都呈正相關(guān)關(guān)系,但從影響效果來(lái)看,前期煤層埋深和采厚影響效果較大,后期采寬逐漸變?yōu)橹骺匾蛩亍；谌S應(yīng)力-滲流模型關(guān)系,采用FLAC3D數(shù)值模擬輸出應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行滲透率變化研究,結(jié)果表明煤層采動(dòng)引起覆巖裂隙移動(dòng)破壞,從而導(dǎo)致滲透性變化,隨著遠(yuǎn)離采空區(qū),其變化逐漸減小,整體表現(xiàn)為采空區(qū)兩側(cè)及其頂板滲透率顯著增加,采空區(qū)周邊的滲透系數(shù)要大于中間采空區(qū)的滲透系數(shù),但采空區(qū)周圍橫向上滲透系數(shù)變化的影響區(qū)域要遠(yuǎn)小于垂直方向上,即滲透系數(shù)的增加在水平方向上顯著大于垂直方向上的增加,但其前者的增加范圍要小于后者。根據(jù)工作面推進(jìn)距離與導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度和覆巖滲透系數(shù)變化的關(guān)系將工作面進(jìn)行分段,從而分段分層預(yù)計(jì)煤層采動(dòng)期間的涌水量,預(yù)計(jì)結(jié)果表明不考慮上覆離層突水情況下導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度未突破延安組采動(dòng)涌水量為21.32 m3/h,導(dǎo)水裂縫帶高度發(fā)育至直羅組時(shí)采動(dòng)涌水量為為75.61 m3/h,導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度突破直羅組時(shí)采動(dòng)涌水量為335.06 m3/h,預(yù)計(jì)結(jié)果為工作面防治水措施設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 侏羅系煤層、軟弱泥質(zhì)頂板和白堊系巨厚高壓含水層空間結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-1 Spatial structure of Jurassic coal seam, soft argillaceous roof and cretaceous thickhigh-pressure aquifer類礦井突水的孕災(zāi)及突水特征和以往突水有所不同。從礦井突水“三要素”（強(qiáng)度）上分析具有以下特征：1、突水“水源”并非天然含水層，而是由采系底部橫向高位離層裂隙（空間）積水體，水體補(bǔ)給水源為白堊系巨厚含水定的體量和高位周期性發(fā)育特點(diǎn)；2、突水“通道”主要為采動(dòng)引發(fā)的侏羅導(dǎo)水裂隙，其與離層裂隙（空間）積水貫通是引發(fā)大流量涌突水的主要原因裂隙受導(dǎo)水裂隙發(fā)育和高位亞關(guān)鍵層破斷控制，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)演化特征，為3、突水“強(qiáng)度”（水量）由主控裂隙（縱向主導(dǎo)水裂隙和橫向離層裂隙）制，具有瞬時(shí)量大、伴隨強(qiáng)烈礦山壓力和逐步減弱的特點(diǎn)。對(duì)上述災(zāi)害問題，，本文以陜西金源招賢煤礦為例，開展采動(dòng)過程水文地質(zhì)與、采動(dòng)軟弱覆巖導(dǎo)水裂縫帶時(shí)空演化規(guī)律研究，為西北侏羅系特厚煤層綜放量水害預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)、水害防治和白堊系水資源保護(hù)提供科學(xué)理論依據(jù)，正確指產(chǎn)。

1 緒論③通過應(yīng)力-滲流耦合模型關(guān)系模擬采動(dòng)狀態(tài)下滲透率變化。（3）進(jìn)行如下理論計(jì)算分析：①導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度計(jì)算。②應(yīng)力-滲透率關(guān)系建立。③采動(dòng)涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算。④排水系統(tǒng)能力評(píng)價(jià)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD745

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595814