近些年,隨著華北地區(qū)煤炭資源大規(guī)模開發(fā),開采水平已轉(zhuǎn)向深部及下組煤開采階段,來自煤系底板奧陶系灰?guī)r承壓水危害日趨加劇,構(gòu)造型底板突事故頻發(fā),如渭北礦區(qū)主采煤層底板貫通型斷層構(gòu)造普遍存在,如何有效防治貫通型斷層底板突水災(zāi)害是該礦災(zāi)害防治的重點。因此,揭示渭北煤田承壓水上開采下組煤貫通型斷層底板突水機理,是實現(xiàn)底板“保水采煤”的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,是目前亟待解決的重要科學(xué)問題。基于此,本文以董家河煤礦5號煤層底板為研究對象,采用理論分析、數(shù)值模擬和工程實踐等研究手段,對貫通型斷層底板的采動破壞特征和災(zāi)變規(guī)律進行深入討論,主要結(jié)論如下:(1)在分析渭北礦區(qū)水文地質(zhì)及以往突水資料的基礎(chǔ)上,對渭北礦區(qū)斷層類型進行劃分,總結(jié)了斷層活化過程和影響底板斷層活化導(dǎo)水的主要因素,即礦山壓力、承壓水水壓、斷層類型、斷層傾角及底板巖性組合方式等,在這些因素共同作用下斷層是否活化則是決定底板能否突水的關(guān)鍵。(2)綜合考慮了工作面采空區(qū)頂板“拱形”冒落矸石壓力和承壓水水壓對底板應(yīng)力場的影響,建立了充分開采前、后的底板附加應(yīng)力力學(xué)模型,結(jié)合彈塑性力學(xué),推導(dǎo)得出充分采動前、后底板巖體力學(xué)分布狀態(tài)和垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力及剪應(yīng)力表...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 底板突水機理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 斷層構(gòu)造突水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技術(shù)路線
2 底板斷層活化及突水影響因素分析
    2.1 斷層類型劃分
    2.2 斷層活化突水影響因素分析
        2.2.1 斷層活化過程
        2.2.2 礦山壓力
        2.2.3 承壓水水壓
        2.2.4 正、逆斷層
        2.2.5 斷層傾角
        2.2.6 巖性組合方式
    2.3 本章小結(jié)
3 貫通型斷層底板力學(xué)作用理論分析
    3.1 斷層頂?shù)装迨芰μ卣?br>    3.2 充分采動前工作面極限采寬及“冒落拱”的力學(xué)求解
        3.2.1 工作面極限開采寬度力學(xué)分析
        3.2.2 采空區(qū)冒落拱壓力力學(xué)推導(dǎo)
    3.3 非充分開采階段底板力學(xué)特征及影響分析
        3.3.1 底板巖體應(yīng)力分析
        3.3.2 巖性組合對斷層底板破壞影響規(guī)律
        3.3.3 斷層傾角對底板破壞影響規(guī)律
    3.4 充分開采階段底板巖體應(yīng)力分析
    3.5 本章小結(jié)
4 貫通型斷層防水煤柱留設(shè)寬度理論研究
    4.1 塑性滑移線力學(xué)模型分析
    4.2 活化斷層底板結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
    4.3 地質(zhì)參數(shù)及底板巖性對留設(shè)防水煤柱寬度影響分析
        4.3.1 埋深
        4.3.2 開采高度
        4.3.3 支承壓力峰值系數(shù)
        4.3.4 煤層變形角
        4.3.5 摩擦系數(shù)
        4.3.6 粘聚力
        4.3.7 斷層傾角
        4.3.8 斷層水壓力
    4.4 綜合對比分析
    4.5 本章小結(jié)
5 貫通型斷層底板采動破壞效應(yīng)模擬分析
    5.1 模擬軟件簡介
    5.2 模型建立及模擬方案
        5.2.1 建立數(shù)值模型
        5.2.2 邊界條件
        5.2.3 模擬方案的選擇
        5.2.4 模擬開挖步驟
    5.3 煤層頂?shù)装宀蓜悠茐男?yīng)模擬結(jié)果分析
        5.3.1 頂?shù)装辶严稊U展及分布的動態(tài)演化特征
        5.3.2 底板采動應(yīng)力場影響范圍分布規(guī)律研究
        5.3.3 底板采動位移場演化規(guī)律分析
        5.3.4 底板孔隙水壓力及滲流矢量演化規(guī)律分析
    5.4 斷層傾角對底板采動破壞效應(yīng)的影響分析
        5.4.1 底板裂隙擴展及分布的動態(tài)演變特征影響
        5.4.2 底板采動應(yīng)力分布規(guī)律影響
        5.4.3 底板滲流特征影響
    5.5 本章小結(jié)
6 工程實踐應(yīng)用
    6.1 礦井及工作面簡介
        6.1.1 礦井基本情況
        6.1.2 礦井位置及交通
        6.1.3 礦井地形地貌
        6.1.4 井田構(gòu)造及總體特征
        6.1.5 23503工作面概況
    6.2 斷層防水煤柱留設(shè)計算及對比分析
        6.2.1 “規(guī)程”中斷層煤柱留設(shè)的理論解
        6.2.2 本文防水煤柱留設(shè)寬度理論解
        6.2.3 對比分析
    6.3 防水煤柱寬度28m數(shù)值模擬研究(工況1)
        6.3.1 模型建立
        6.3.2 邊界條件
        6.3.3 模擬開挖
        6.3.4 模擬結(jié)果分析
        6.3.5 模擬與理論結(jié)果綜合對比
    6.4 防水煤柱寬度80m數(shù)值模擬研究(工況2)
        6.4.1 模型建立及開挖
        6.4.2 模型結(jié)果分析
    6.5 工程實踐
        6.5.1 切眼施工及槽波探測
        6.5.2 工作面注漿加固實施方案
        6.5.3 實踐應(yīng)用效果
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3799829