【摘要】：礦井水害嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。隨著開(kāi)采深度、開(kāi)采強(qiáng)度的增大,回采工作面受底板奧灰?guī)r溶水的威脅日益嚴(yán)重,使得底板突水預(yù)測(cè)及防治問(wèn)題更為突出。因此,有必要開(kāi)展承壓水上采動(dòng)斷層活化突水機(jī)理及其影響因素的研究,從而保證礦井安全帶壓開(kāi)采。論文采用理論分析、數(shù)值模擬,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)物探的手段,對(duì)承壓水上工作面內(nèi)采動(dòng)斷層活化突水過(guò)程及其影響因素進(jìn)行研究,獲得以下主要成果:(1)依據(jù)礦山壓力與巖層控制理論,建立承壓水上采動(dòng)斷層活化突水力學(xué)模型,推導(dǎo)采動(dòng)斷層活化力學(xué)判據(jù)、活化臨界傾角;并基于巖體極限平衡理論,推導(dǎo)承壓水上采動(dòng)斷層活化突水臨界水壓計(jì)算公式,分析斷層傾角、斷層力學(xué)性質(zhì)(斷層內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力)、采空區(qū)懸頂距離、工作面至斷層距離、底板巖層厚度(完整巖層帶)等因素對(duì)斷層活化突水臨界水壓的影響規(guī)律。(2)采用FLAC-3D數(shù)值模擬軟件,建立承壓水上含斷層煤層開(kāi)采的三維流固耦合數(shù)值模型,模擬分析不同傾角斷層、不同落差斷層、不同含水層水壓斷層在采動(dòng)應(yīng)力和含水層水壓共同作用下,工作面回采過(guò)程中引起的斷層圍巖垂直應(yīng)力、剪應(yīng)力、塑性區(qū)以及孔隙壓力滲流矢量的變化,獲得斷層傾角、斷層落差、含水層水壓等因素對(duì)承壓水上采動(dòng)斷層活化突水的影響規(guī)律。(3)結(jié)合恒源煤礦現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)資料,采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)物探等手段對(duì)回采工作面內(nèi)采動(dòng)斷層活化突水的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,通過(guò)斷層圍巖提前注漿改造的辦法,實(shí)現(xiàn)了承壓水上含斷層煤層的安全帶壓開(kāi)采。
[Abstract]:Mine water damage is a serious threat to the safety of coal production. With the increase of mining depth and mining intensity, the mining face is threatened by Ordovician limestone karst water more and more seriously, which makes the prediction and prevention of floor water inrush more prominent. Therefore, it is necessary to study the mechanism of activated water inrush of mining fault on confined water and its influencing factors, so as to ensure the mining of mine seat belt pressure. In this paper, theoretical analysis, numerical simulation and field geophysical exploration are used to study the process of activated water inrush of mining fault and its influencing factors. The main results are as follows: (1) according to the theory of mine pressure and strata control, Based on the theory of rock mass limit equilibrium, the calculation formula of critical water pressure of activated water inrush of mining fault on confined water is derived based on the rock mass limit equilibrium theory, and the activation hydraulic model of mining fault on confined water is established, and the criterion of activation mechanics of mining fault and critical inclination angle of activation are derived. Analysis of fault dip angle, fault mechanical properties (internal friction angle, cohesive force), the distance between hanging roof in goaf, distance from face to fault, The influence of the thickness of floor rock layer (complete rock zone) on the critical water pressure of water inrush from fault activation is studied. (2) the three-dimensional fluid-solid coupling numerical model of coal seam mining with fault on confined water is established by FLAC-3D numerical simulation software. Under the action of mining stress and aquifer water pressure, the vertical stress and shear stress of surrounding rock caused by different dip fault, different drop fault and different aquifer hydraulic pressure are simulated and analyzed. The influence of factors such as fault dip angle, fault drop and aquifer water pressure on activated water inrush of mining fault on confined water is obtained by changing the seepage vector of plastic zone and pore pressure. (3) combined with hydrogeological data of Hengyuan coal mine, By means of theoretical analysis, numerical simulation and field geophysical exploration, the risk of activated water inrush of mining fault in mining face is analyzed, and the method of grouting ahead of time is adopted to reconstruct the surrounding rock of fault. The seatbelt pressure mining of coal seam with fault on confined water is realized.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD745

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本文編號(hào)：2162674