本文關(guān)鍵詞：劉家梁煤礦三軟高導(dǎo)升底板突水預(yù)測分析研究

  更多相關(guān)文章： 帶壓開采 底板突水 隱伏斷層 遞進(jìn)導(dǎo)升 三軟煤層

【摘要】：在我國華北地區(qū),隨著礦井開采深度的增加,煤層底板受奧陶紀(jì)灰?guī)r高承壓水威脅日益加劇。帶壓開采條件下,底板隔水層因存在隱伏斷裂所形成的初始高導(dǎo)升條件大大消弱了底板有效隔水層厚度,同時(shí)在采動過程中受礦山壓力和承壓水水壓聯(lián)合作用,初始導(dǎo)升裂隙擴(kuò)展發(fā)育成為突水的通道。而斷層所處位置的巖性組合不同,其導(dǎo)升擴(kuò)展程度也產(chǎn)生差異,研究三軟煤層底板隱伏斷層的導(dǎo)升擴(kuò)展,對防治水工作有很大意義。 本文利用相似材料模擬實(shí)驗(yàn)觀測底板隔水層存在隱伏斷層條件下隨采動的變形破壞特征,分析遞進(jìn)導(dǎo)升突水機(jī)理。結(jié)合底板初始應(yīng)力條件及巖石破壞準(zhǔn)則,利用遞進(jìn)導(dǎo)升突水模型進(jìn)行數(shù)值分析,研究底板的受力變形破壞特征,計(jì)算底板采動破壞深度及承壓水導(dǎo)升高度。最后,結(jié)合劉家梁煤礦5124工作面帶壓開采地質(zhì)條件,通過進(jìn)行底板初始導(dǎo)升高度探查、原巖地應(yīng)力測試、采動條件下底板破壞深度探測進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算,評價(jià)底板隔水層的隔水性能,預(yù)測底板突水。在研究中得出一下結(jié)論： (1)通過相似材料模擬實(shí)驗(yàn),表明不同產(chǎn)狀的斷層受到采礦的擾動是不一樣的。當(dāng)斷層的傾向和工作面推進(jìn)的方向相同時(shí),斷層受到煤層采動的影響是張性的,利于突水,受擾動的導(dǎo)水?dāng)嗔炎钕仍诤?深部)活動,淺部受擾動較晚,反之則不易突水。 (2)在底板采動破壞深度測試方面,采用應(yīng)力-應(yīng)變法這一新方法,通過在鉆孔中用混凝土耦合填充方法埋設(shè)應(yīng)變傳感器,使混凝土的彈性模量盡量和巖體彈性模量相近,利用混凝土的破壞時(shí)產(chǎn)生的極限應(yīng)變作為判斷底板巖層破壞深度的依據(jù),測試效果良好。 (3)利用彈性力學(xué)對底板進(jìn)行受力分析,將采空區(qū)底板隔水層視為矩形板,通過邊界條件求解采空區(qū)底板隔水層各應(yīng)力分量,剪切應(yīng)力τxy造成底板隔水層層間滑動主要作用力,而水平應(yīng)力σx,σy是造成垂直層面裂隙、產(chǎn)生底鼓及斷裂的主要作用力。底板隔水層所受最大主應(yīng)力與未被壓實(shí)的采空區(qū)的邊長的平方成正比,與承壓水水壓成正比,與底板厚度的平方成反比。 (4)結(jié)合劉家梁煤礦5124工作面地質(zhì)條件,利用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析,采用莫爾-庫侖(Mohr-Coulomb)屈服準(zhǔn)則判斷巖體的破壞,巖體破壞后的殘余強(qiáng)度變化通過應(yīng)力應(yīng)變軟化模型表現(xiàn)。計(jì)算給定邊界條件和地下水影響下煤層回采對隔水層的影響,計(jì)算結(jié)果顯示軟巖在一定條件下有抵抗變形的能力,尤其以軟弱相間的巖性組合,抑制底板突水能力強(qiáng)。認(rèn)為底板導(dǎo)升不會形成貫穿性裂隙,有效厚度能抵抗承壓水進(jìn)行安全回采,后期工作面安全回采也證明了突水預(yù)測的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：帶壓開采 底板突水 隱伏斷層 遞進(jìn)導(dǎo)升 三軟煤層
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD745
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究意義和背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外底板防治水研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 研究內(nèi)容14
• 1.4 研究方案14-18
• 1.4.1 研究思路14-15
• 1.4.2 研究流程15-18
• 第二章 帶壓開采煤層底板突水影響因素分析18-24
• 2.1 地質(zhì)構(gòu)造18-19
• 2.2 含水層的富水性19-20
• 2.3 承壓水水壓20
• 2.4 礦山壓力20-22
• 2.5 底板隔水層厚度及巖性組合22
• 2.6 本章小結(jié)22-24
• 第三章 底板導(dǎo)升突水機(jī)理24-42
• 3.1 承壓水沿煤層底板自然導(dǎo)升的條件及規(guī)律24-30
• 3.1.1 底板導(dǎo)升與隱伏構(gòu)造的關(guān)系24-26
• 3.1.2 自然導(dǎo)升與隱伏陷落柱的關(guān)系26-27
• 3.1.3 自然導(dǎo)升與富水區(qū)的關(guān)系27-28
• 3.1.4 承壓水的遞進(jìn)導(dǎo)升及其意義28-30
• 3.2 導(dǎo)升突水的相似模擬實(shí)驗(yàn)30-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>30
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法30-40
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第四章 煤層底板受力狀態(tài)分析42-52
• 4.1 煤層底板初始受力狀態(tài)42-43
• 4.2 采動條件下底板受力狀態(tài)43-47
• 4.3 回采過程中煤層底板巖體破壞特征47-50
• 4.3.1 巖石的破壞類型47-48
• 4.3.2 巖石的破壞準(zhǔn)則48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 劉家梁煤礦“三軟”高導(dǎo)升底板水害探測與評價(jià)52-82
• 5.1 5124工作面水文地質(zhì)概況52-54
• 5.2 工作面初始導(dǎo)升高度探測54-59
• 5.2.1 5124工作面直流電法探查54-56
• 5.2.2 5124工作面瞬變電測探查56-58
• 5.2.3 初始導(dǎo)升高度探查58-59
• 5.3 煤底板地應(yīng)力水壓致裂測試59-66
• 5.3.1 原巖應(yīng)力及其測試方法59
• 5.3.2 水壓測試原理59-63
• 5.3.3 測試工程63-65
• 5.3.4 測試結(jié)果65-66
• 5.4 煤層底板破壞深度探測66-71
• 5.4.1 煤層底板巖層變形破壞機(jī)理66-67
• 5.4.2 探測方法及方案布置67-69
• 5.4.3 觀測結(jié)果69-71
• 5.5 FLAC3D數(shù)值模擬71-80
• 5.5.1 煤層底板導(dǎo)升機(jī)理分析71-74
• 5.5.2 導(dǎo)升數(shù)值模擬計(jì)算74-80
• 5.6 水害評價(jià)及防治水工程80
• 5.7 本章小結(jié)80-82
• 第六章 主要結(jié)論及展望82-84
• 6.1 主要結(jié)論82-83
• 6.2 存在問題及展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-90
• 附錄A：攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90
• 附錄B：參與的科研項(xiàng)目90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：536029