本文關(guān)鍵詞：厚黃土地區(qū)煤礦開采對上覆松散含水層影響的機(jī)理研究

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【摘要】：在厚黃土覆蓋的黃土高原地區(qū),松散含水層是很多居民生活、生產(chǎn)用水的主要來源之一。在山西等能源大省,煤層的開采會對上覆含水層產(chǎn)生影響甚至破壞。以往研究采煤對地下水資源的影響,大多是針對導(dǎo)水裂隙帶之內(nèi)的含水層,而認(rèn)為對該帶之上的含水層沒有影響。但大量的事實證明,在導(dǎo)水裂隙帶未能溝通或者未完全溝通的含水層區(qū)域,也會出現(xiàn)區(qū)域水量的流失現(xiàn)象。本文以厚黃土覆蓋地區(qū)—長治屯留縣常村煤礦為研究背景,運(yùn)用相似模擬實驗手段,探討采煤對該區(qū)松散含水層的影響機(jī)理。煤層分三層開采,覆巖垮落后在剖面上呈對稱的八字型,垮落角介于50?60°之間。三維攝影測量系統(tǒng)引入本實驗以精確測量覆巖的位移變化。通過分析采動下覆巖位移監(jiān)測線的變化,研究煤層分層開采下覆巖的水平位移規(guī)律和垂直位移規(guī)律。研究各煤層開采完成時,覆巖導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度變化。統(tǒng)計煤層不同推進(jìn)距離下裂隙的長度和面積,研究煤層不同開采厚度覆巖裂隙的發(fā)育規(guī)律和發(fā)育程度。以煤層采空面積為自變量,覆巖裂隙的長度和面積為因變量,建立煤層采空面積和覆巖裂隙發(fā)育的過程曲線,得出覆巖裂隙長度與煤層采空面積呈三次多項式關(guān)系,裂隙面積與煤層采空面積呈二次多項式關(guān)系。對比不同推進(jìn)距離下覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度和松散含水層下滲速率之間的關(guān)系,當(dāng)?shù)诙䦟用簩娱_采至220m,導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度為89.9m,距離松散含水層隔水底板較遠(yuǎn),但此時的松散含水層下滲速率由原來的0.0278cm/h增加至0.0712cm/h,第三層煤層開采過程中,當(dāng)推進(jìn)距離L=160m時,含水層的平均下滲速率迅速增大至5.5cm/h,此時的松散含水層會疏干,底板隔水層失去保水作用。研究實驗過程中隔水粘土層的水平變形、傾斜變形和曲率,當(dāng)隔水層的曲率大于-0.13m-1時,隔水層的滲透系數(shù)會受到影響,當(dāng)隔水層的曲率大于-0.22m-1時,隔水層的滲透系數(shù)會有數(shù)量級的增大,嚴(yán)重破壞了隔水層的結(jié)構(gòu),可以作為判斷含水層是否受到影響的依據(jù)。相似模擬實驗證明了不能僅僅依據(jù)導(dǎo)水裂隙帶高度判斷采煤對松散含水層是否造成影響。
【關(guān)鍵詞】：松散含水層 厚黃土地區(qū) 相似模擬實驗 覆巖位移規(guī)律 裂隙發(fā)育規(guī)律 三維攝影測量
【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】：2016
【分類號】：TD325
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 研究內(nèi)容14
• 1.3.2 研究方法和技術(shù)路線14-16
• 第二章 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件16-26
• 2.1 常村煤礦概況及研究區(qū)地理位置16-18
• 2.2 氣象與水文條件18-19
• 2.2.1 氣象條件18
• 2.2.2 地表水系18-19
• 2.3 地形地貌19
• 2.4 研究區(qū)地質(zhì)條件19-23
• 2.4.1 地層19-23
• 2.4.2 地質(zhì)構(gòu)造23
• 2.5 水文地質(zhì)條件23-26
• 2.5.1 含水層與隔水層特征23-24
• 2.5.2 地下水的補(bǔ)徑排條件24-26
• 第三章 實驗?zāi)Ｐ团c實驗方法26-37
• 3.1 實驗原型條件26-28
• 3.2 實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計28-33
• 3.2.1 模型設(shè)計尺寸28-29
• 3.2.2 相似常數(shù)的選取29
• 3.2.3 相似材料的選取29
• 3.2.4 相似材料的配比29-33
• 3.3 實驗方案33
• 3.4 實驗監(jiān)測33-37
• 3.4.1 位移監(jiān)測33-36
• 3.4.2 裂隙統(tǒng)計36
• 3.4.3 水位觀測36-37
• 第四章 采動覆巖移動規(guī)律研究37-65
• 4.1 采動覆巖的垮落過程37-43
• 4.1.1 煤層第一層開采覆巖垮落過程37-39
• 4.1.2 煤層第二層開采覆巖垮落過程39-41
• 4.1.3 煤層第三層開采覆巖垮落過程41-43
• 4.2 覆巖移動規(guī)律研究43-65
• 4.2.1 覆巖移動規(guī)律分析43-48
• 4.2.2 覆巖水平位移規(guī)律48-58
• 4.2.3 覆巖垂直位移規(guī)律58-65
• 第五章 采動覆巖裂隙發(fā)育規(guī)律研究65-80
• 5.1 采動覆巖的“三帶”分布特征65-67
• 5.2 多層采動下裂隙長度和面積發(fā)育規(guī)律67-76
• 5.3 多層采動下采空區(qū)覆巖殘余裂隙發(fā)育規(guī)律76-80
• 第六章 多層采動對上覆松散含水層的影響的機(jī)理分析80-85
• 6.1 覆巖導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度與松散含水層底板的關(guān)系80
• 6.2 采動前松散含水層隔水底板滲透性分析80-81
• 6.3 多煤層采動對上覆松散含水層的影響81-82
• 6.4 多層采動下對松散含水層影響的機(jī)理分析82-85
• 第七章 結(jié)論與建議85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 建議86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄92

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 傅先杰;特殊推覆體下開采覆巖破壞特性淺析[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2000年S1期

2 傅先杰;特殊推覆體下開采覆巖破壞及其地表沉降特征淺析[J];煤炭科技;2001年03期

3 石文球;特殊推覆體下開采覆巖破壞及其地表沉降特征淺析[J];煤炭技術(shù);2005年08期

4 張華興,張剛艷,許延春;覆巖破壞裂縫探測技術(shù)的新進(jìn)展[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2005年09期

5 檀雙英;康永華;劉治國;張玉軍;張剛艷;;祁東煤礦綜采覆巖破壞特征[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2006年09期

6 葛英豪;肖建輝;劉文中;馮士安;;許疃煤礦8223工作面開采覆巖破壞特征的研究[J];煤礦安全;2009年03期

7 王金安;紀(jì)洪廣;張燕;;不整合地層下開采覆巖移動變異性研究[J];煤炭學(xué)報;2010年08期

8 張玉軍;;鉆孔電視探測技術(shù)在煤層覆巖裂隙特征研究中的應(yīng)用[J];煤礦開采;2011年03期

9 劉凱;;地面電磁法探測覆巖破壞的應(yīng)用[J];科技資訊;2012年02期

10 沈永炬;黃遠(yuǎn);;不同間距多煤層開采覆巖破壞特征的數(shù)值模擬[J];中國礦業(yè);2012年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金洪偉;許家林;朱衛(wèi)兵;;覆巖移動的拱-梁組合結(jié)構(gòu)模型的初步研究[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（1）[C];2009年

2 孫如華;李文平;李小琴;;疊加開采頂板覆巖變形破壞研究[A];第八屆全國工程地質(zhì)大會論文集[C];2008年

3 張慶松;高延法;劉松玉;;覆巖結(jié)構(gòu)破壞度模型及其應(yīng)用研究[A];中國土木工程學(xué)會第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2003年

4 楊逾;范學(xué)理;劉文生;趙德深;;覆巖離層注漿中注漿量的確定[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

5 李培現(xiàn);譚志祥;閆麗麗;鄧喀中;;采動覆巖裂隙發(fā)育數(shù)值模擬力學(xué)參數(shù)反演[A];巖石力學(xué)與工程的創(chuàng)新和實踐：第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

6 劉昆輪;張傳玖;;寬溝煤礦覆巖活動及應(yīng)力演化的數(shù)值模擬研究[A];煤炭開采新理論與新技術(shù)——中國煤炭學(xué)會開采專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

7 李剛;梁冰;;采場覆巖層滲流場形成機(jī)理及其應(yīng)用[A];第九屆全國滲流力學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集（二）[C];2007年

8 易德禮;康永華;趙開全;;祁東煤礦高水壓裂隙巖體綜采覆巖破壞規(guī)律研究[A];礦山地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理與防治技術(shù)研究與應(yīng)用[C];2009年

9 楊居友;;覆巖(離層)注漿工程自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究[A];開灤礦區(qū)采礦技術(shù)與實踐文集[C];2009年

10 耿養(yǎng)謀;;礦山開采覆巖應(yīng)力拱演化規(guī)律研究[A];2009礦山災(zāi)害預(yù)防控制學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于輝;近距離煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)運(yùn)動及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年

2 金志遠(yuǎn);淺埋近距煤層重復(fù)擾動區(qū)覆巖導(dǎo)水裂隙發(fā)育規(guī)律及其控制[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

3 賈凱軍;超高水材料袋式充填開采覆巖活動規(guī)律與控制研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

4 吳士良;對采場礦山壓力有明顯影響的覆巖破壞運(yùn)動演化規(guī)律[D];山東科技大學(xué);2002年

5 馬其華;長壁采場覆巖“O”型空間結(jié)構(gòu)及相關(guān)礦山壓力研究[D];山東科技大學(xué);2005年

6 汪華君;四面采空采場“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動及控制研究[D];山東科技大學(xué);2006年

7 尹增德;采動覆巖破壞特征及其應(yīng)用研究[D];山東科技大學(xué);2007年

8 李春意;覆巖與地表移動變形演化規(guī)律的預(yù)測理論及實驗研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

9 常西坤;深部開采覆巖形變及地表移動特征基礎(chǔ)實驗研究[D];山東科技大學(xué);2010年

10 胡青峰;特厚煤層高效開采覆巖與地表移動規(guī)律及預(yù)測方法研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李東雷;深部采煤采動階段覆巖運(yùn)動規(guī)律及多因素耦合致災(zāi)機(jī)理研究[D];河北工程大學(xué);2015年

2 周璇;采動條件下覆巖地電場響應(yīng)特征研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

3 陳現(xiàn)輝;大同礦區(qū)雙系煤層開采覆巖大范圍運(yùn)動規(guī)律及結(jié)構(gòu)特征研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

4 郭金帥;大傾角綜采面覆巖活動規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

5 程晉國;停采線側(cè)村莊壓煤采動覆巖隔離注漿充填鉆孔布置的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

6 劉星輝;覆巖結(jié)構(gòu)大面積異常來壓規(guī)律及巖石聲發(fā)射預(yù)測機(jī)理探討[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 胡曉陽;基于異速生長理論的采動覆巖離層時空分布規(guī)律與沉陷模型研究[D];青島理工大學(xué);2015年

8 代沛;緩傾斜中厚煤層采動應(yīng)力場時空演化及覆巖破裂規(guī)律[D];重慶大學(xué);2015年

9 韓佩博;三維采動應(yīng)力條件下煤層覆巖及底板裂隙場演化規(guī)律與瓦斯運(yùn)移特征研究[D];重慶大學(xué);2015年

10 劉家云;深部仰斜開采工作面覆巖變形破壞規(guī)律研究[D];太原理工大學(xué);2016年

，

本文編號：965034