神東礦區(qū)是我國(guó)最大的煤炭生產(chǎn)基地,其所屬布爾臺(tái)礦是一個(gè)年產(chǎn)20Mt的大型現(xiàn)代化礦井。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中,礦井多次出現(xiàn)上覆巖層切落的安全事故;同時(shí),由于埋深淺、薄基巖和厚風(fēng)化層等特殊的地質(zhì)條件導(dǎo)致其經(jīng)常受煤層動(dòng)壓威脅。因此,急需查明頂板巖石的物理力學(xué)特性,進(jìn)而解決煤層頂板的安全問(wèn)題,為管理煤層頂板提供科學(xué)依據(jù)。本文結(jié)合地質(zhì)背景資料分析了研究區(qū)的沉積環(huán)境,研究了頂板巖體的沉積特征,并利用GMS軟件建立三維地質(zhì)模型分析了頂板巖層的空間展布規(guī)律及巖體結(jié)構(gòu)特征,并從宏觀角度探討了層理、裂隙面和巖層面等結(jié)構(gòu)面與巖體質(zhì)量的關(guān)系。同時(shí),通過(guò)巖石單軸抗壓試驗(yàn)、薄片偏光顯微鏡實(shí)驗(yàn)和聲波速度測(cè)定試驗(yàn)、XRD及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法,從微觀角度研究了影響巖石物理力學(xué)性質(zhì)的因素,建立了巖石微觀特征與其物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明:(1)布爾臺(tái)井田形成于陸相沉積環(huán)境,陸相沉積因介質(zhì)動(dòng)力與環(huán)境變化不定,巖性比較復(fù)雜,一般以陸源碎屑沉積巖為主,顆粒大小不均勻,類型多樣,巖相變化大,研究區(qū)頂板在垂向上具有旋回結(jié)構(gòu),具體表現(xiàn)為同種巖性和巖相在垂直方向上重復(fù)出現(xiàn),巖層厚度變化明顯;在橫向上沒(méi)有明顯的規(guī)律性,巖性變化不定,層厚也有較大起伏。(2)研究區(qū)構(gòu)造展布方向以北北東向?yàn)橹?北北西向次之,礦區(qū)內(nèi)無(wú)大型構(gòu)造,中小型構(gòu)造比較發(fā)育,其中以中小型正斷層為主,無(wú)逆斷層;布爾臺(tái)礦巖體結(jié)構(gòu)面主要以Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面為主,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面控制著頂板巖體的力學(xué)行為。(3)研究區(qū)頂板由一套碎屑巖組成,以砂巖為主;布爾臺(tái)礦常見(jiàn)層理構(gòu)造有平行層理、波狀層理、交錯(cuò)層理;砂巖中含有大量植物碎片或根莖化石,炭化嚴(yán)重,巖體結(jié)構(gòu)中炭屑含量不同導(dǎo)致其巖體完整性破壞不一。(4)研究區(qū)砂巖結(jié)構(gòu)較疏松,礦物顆粒無(wú)定向排列,磨圓度中等,膠結(jié)類型主要為泥質(zhì)膠結(jié),部分為鈣質(zhì)膠結(jié);顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)接觸為主,少量為線接觸;顆粒支撐類型以雜基支撐為主,少量為顆粒支撐;砂巖礦物主要為石英,其次為長(zhǎng)石、云母和巖屑,有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較少;石英以單晶石英為主,長(zhǎng)石有條紋現(xiàn)象,其蝕變作用明顯。(5)布爾臺(tái)礦砂巖的礦物成分影響其宏觀力學(xué)性能,石英含量越高,長(zhǎng)石含量越低,巖樣的力學(xué)性能越強(qiáng);沉積巖的微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)巖樣的力學(xué)性質(zhì)也有重要影響,當(dāng)顆粒平均粒徑減小、分選性變好,巖樣的力學(xué)性質(zhì)增強(qiáng)。(6)巖樣的聲波速度與平均粒徑、分選性有關(guān),當(dāng)巖樣平均粒徑減小,顆粒分選性越好,巖樣的聲波速度越大,則巖樣的致密性越高,利于巖石力學(xué)性質(zhì)的提高。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD327
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

斷層走向玫瑰花圖

F5-7和F5-8斷層組成的小型地塹構(gòu)造素描（4-2煤層）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871039