煤層為主含水層的煤系地層十分罕見,在榆橫礦區(qū)小紀(jì)汗煤礦是我國西部首次發(fā)現(xiàn),由于煤層中含有豐富的水量,極易發(fā)生礦井水災(zāi)。如何預(yù)測(cè)含水煤層巷道涌水量,成為巷道掘進(jìn)和煤層開采的重大難題,圍巖變形-非飽和水滲流耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析是迫切需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。本文在對(duì)煤層為主含水層煤系地層形成機(jī)理分析的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用試驗(yàn)、實(shí)測(cè)、理論分析、數(shù)值模擬等方法深入研究巷道的涌水規(guī)律,取得如下創(chuàng)新研究成果:（1）在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上,研究了小紀(jì)汗礦區(qū)淺埋松散沙層-厚基巖-煤層的含水結(jié)構(gòu)特征,運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論揭示了小紀(jì)汗礦區(qū)煤層為主含水層的形成機(jī)理。（2）通過含水煤層強(qiáng)度和滲透性試驗(yàn),得到小紀(jì)汗礦煤系地層的抗拉強(qiáng)度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量、Poisson比、滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)等,并通過煤層的孔隙度、滲透性參量和內(nèi)摩擦角的量值分析,進(jìn)一步揭示了煤層為主含水層的力學(xué)特征。（3）討論含水煤層的破壞形式和破壞條件,基于D-P準(zhǔn)則建立了剪切屈服后的流動(dòng)法則;利用應(yīng)變矢量與應(yīng)變張量的關(guān)系,構(gòu)造塑性勢(shì),并基于Lagrange準(zhǔn)則建立了拉伸破壞后的流動(dòng)法則;給出了破壞狀態(tài)轉(zhuǎn)化的條件。... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：200 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

部抬升幅度大，使盆地東西部產(chǎn)生上侏羅統(tǒng)沉積差異。這種沉降差部部分礦區(qū)局部發(fā)育安定組；盆地東部礦區(qū)形成直羅組與下白堊統(tǒng)觸的地層結(jié)構(gòu)。以，至此，中侏羅統(tǒng)發(fā)育的直羅組為河流-湖泊相碎屑巖沉積，根巖性為黃綠色至灰綠色砂質(zhì)泥巖與粉砂巖、細(xì)砂巖互層，泥巖與砂 60%～80%，直羅組成為延安組頂部煤層重要的隔水層和白堊系保煤層為主含水層的地質(zhì)構(gòu)造特征(Geological Stcteristics of the Main Aquifer in Coal Seam)橫礦區(qū)所屬區(qū)域構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地次級(jí)構(gòu)造單元-陜北北斜坡被圍于西部天環(huán)坳陷、北部伊盟隆起、東部晉西撓褶帶等構(gòu)圖 2-1）。陜北斜坡以單斜構(gòu)造為主（圖 2-2），巖層向北西、北西般 1°~3°，在此基礎(chǔ)上發(fā)育有寬緩的短軸狀向斜、背斜及鼻狀隆起未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的褶皺，斷裂構(gòu)造一般不發(fā)育。

圖 2-2 礦區(qū) 16 號(hào)地質(zhì)剖面圖Fig.2-2 Geological section map of mine No.16礦區(qū)內(nèi)部的基巖，受前新生代風(fēng)化作用，頂面起伏大，頂面之下形成風(fēng)化帶，厚度達(dá) 20~40m，隨著埋深增加，裂隙的發(fā)育逐漸減弱�；鶐r頂部，因非常密集經(jīng)常導(dǎo)致巖石破碎，形成了地表水良好的下滲通道。第四系風(fēng)成沙和黃土覆蓋了大部分礦區(qū)地表，礦區(qū)地表局部或者零星出露上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組、白堊系下統(tǒng)洛河組和侏羅系下統(tǒng)安定組巖層。根據(jù)地質(zhì)填圖和鉆孔揭露資料，區(qū)內(nèi)地層由首采煤系地層向上依次為：侏中統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）、安定組（J2a），白堊系下統(tǒng)洛河組（K1更新統(tǒng)離石組（Q2l）、全新統(tǒng)沖、洪積層(Q41al+pl、Q42al+pl)及風(fēng)積砂42eol)。地層結(jié)構(gòu)及部分水文地質(zhì)參數(shù)分述如下表 2-1。表 2-1 地層結(jié)構(gòu)及部分水文地質(zhì)參數(shù)Table 2-1 The parameters of the stratigraphic structure and the hydrogeology地層 厚度 含隔水性 水文地質(zhì)參數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]變質(zhì)量破碎泥巖滲透性的加速試驗(yàn)研究[D]. 王路珍.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[2]富水孔隙砂巖含水層擾動(dòng)過程的水動(dòng)力學(xué)特征[D]. 姜春露.中國礦業(yè)大學(xué) 2013
[3]煤層水壓致裂理論及應(yīng)用研究[D]. 杜春志.中國礦業(yè)大學(xué) 2008
[4]裂隙巖體滲流非連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模型研究及工程應(yīng)用[D]. 宋曉晨.河海大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3390508