礦井水害是煤礦五大災(zāi)害之一,麥垛山煤礦回風(fēng)巷道頂板覆存砂巖含水層,距離為8m～28m,在掘進(jìn)過程中,多次發(fā)生突水事故,其發(fā)生突水的原因是由于巷道頂板的導(dǎo)水通道溝通了地下水或地表水,或者直接揭露含水層而導(dǎo)致突水。因此,認(rèn)識掘進(jìn)巷道頂板穩(wěn)定性與突水的關(guān)系,對有效預(yù)防礦井突水災(zāi)害具有重要意義。本文以麥垛山煤礦掘進(jìn)回風(fēng)巷道突水實例作為工程背景,通過理論和數(shù)值模擬方法,分析了煤礦掘進(jìn)巷道工作面突水原因,論文主要研究成果如下:(1)從充水水源性質(zhì)、含水層性質(zhì)、含水層介質(zhì)特征、突水位置以及突水通道的產(chǎn)生性質(zhì)對煤礦掘進(jìn)巷道突水類型進(jìn)行分析與總結(jié),并結(jié)合理論研究,得出煤礦掘進(jìn)巷道工作面的破壞形式。(2)基于極限分析法,建立二維機(jī)動場模型,同時采用極限分析上限定理,得出極限破壞平衡關(guān)系式,推導(dǎo)出煤礦掘進(jìn)巷道工作面機(jī)動場的極限破壞高度表達(dá)式,表明其主要影響因素包括圍巖強(qiáng)度參數(shù)、上覆含水層、巷道掘進(jìn)高度以及巷道埋深,并且得出以上影響因素對極限破壞高度的影響規(guī)律:極限破壞高度與圍巖強(qiáng)度成反比;與巷道掘進(jìn)高度、巷道埋深成正比;當(dāng)頂板賦存砂巖含水層時,其極限破壞高度增大,同時考慮掘進(jìn)巷道突水的危險。(3)依托麥垛山煤礦掘進(jìn)回風(fēng)巷道突水實例,采用FLAC3D對麥垛山煤礦掘進(jìn)巷道進(jìn)行數(shù)值模擬計算,并將理論值與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明:數(shù)值模擬結(jié)果得出的塑性區(qū)分布形式與假設(shè)失穩(wěn)滑動破壞形式相符;極限破壞高度值與數(shù)值模擬得出的塑性區(qū)高度值比較相近,從而驗證了理論計算結(jié)果的合理性。(4)針對煤礦掘進(jìn)巷道工作面極限破壞高度表達(dá)式,具有一定的工程意義:煤礦掘進(jìn)巷道頂板一定距離存在砂巖含水層時,利用極限破壞高度表達(dá)式判別對煤礦掘進(jìn)巷道突水進(jìn)行預(yù)測,同時為解釋麥垛山煤礦掘進(jìn)巷道突水原因提供理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD745
【部分圖文】：

1 緒論1.1 選題的背景及研究的意義1.1.1 選題的背景煤礦生產(chǎn)中發(fā)生的重大經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡事故，其事故原因總是與水有關(guān)，即煤礦突水災(zāi)害，因此為了做到煤礦安全生產(chǎn)，預(yù)防突水災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)中的重要任務(wù)[1]。礦井中發(fā)生大型突水后，很短的時間就會導(dǎo)致巷道被淹、工作面被淹，掘進(jìn)面的機(jī)械設(shè)備就會損壞，最可怕的是造成生命的消亡，其危害程度與瓦斯事故不相上下。直觀的看，全國每年發(fā)生突水事故達(dá) 300 起，總計死亡人數(shù)為 1365 人，其中每年發(fā)生特大的水害事故達(dá) 30 起，死亡人數(shù)占總計的三分之一。以下統(tǒng)計了煤礦事故類型占比以及近為五年的煤礦事故數(shù)量及傷亡人數(shù)，如圖 1 和圖 2 所示。

近五年煤礦事故數(shù)量及傷亡人數(shù)礦井水害是煤礦五大災(zāi)害之一，煤礦發(fā)生突水的原因有水文地質(zhì)因素和人為因素，

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文突水有具有一定的隱蔽性。氣降水與地表水來說，大部分導(dǎo)致在煤礦掘進(jìn)巷道中造成突水充水水源，當(dāng)大氣降水與地表水為掘進(jìn)巷道頂板一定距離的含道工作面產(chǎn)生的潛在區(qū)域，即裂隙發(fā)育區(qū)潰入掘進(jìn)巷道中，因煤礦掘進(jìn)巷道發(fā)生突水的重要因素。空水：采掘結(jié)束后，采空區(qū)沒有被填滿，形成一定空間，地下，形成大量積水，這類水體稱為老空積水。其作為煤礦掘進(jìn)巷煤礦新掘進(jìn)巷道在已經(jīng)采掘的煤層下方時，會提前進(jìn)行探測及人為原因，導(dǎo)致巷道工作面存在潛在的破壞區(qū)域，并且破壞范老空積水，發(fā)生突水事故。比如：海子煤礦發(fā)生的突水事故，不正當(dāng)?shù)姆排趯?dǎo)致老空水泄流到正在掘進(jìn)的煤礦巷道，導(dǎo)致巷溝通老空積水。如圖 2.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2828023