断层导致底板突水的数值模拟分析

发布时间：2017-10-22 18:20

  本文关键词：断层导致底板突水的数值模拟分析

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【摘要】：随着开采深度的增加,矿井突水现象日益严重,如安徽淮北桃园煤矿因为陷落柱导致突水而淹井,但大多数的突水事故是由于断裂构造引起的,突水事故带来了严重的人员伤亡和经济损失,因此研究断层对底板突水的致灾影响,对于煤矿的水害预测和防治都具有重大的意义。 本文主要通过数值模拟手段对断层导致底板突水的影响进行分析,并进一步提出对矿井突水的预测和防治措施。.论文的研究内容及成果主要包括以下几个方面： 1、总结了断层与突水的关系。从断层的形态、成因、导水特征、力学特征、性质、水文地质类型、裂隙带应力分布特征、裂隙带应力分布特征这8个方面对断层进行了简略的分类；概括了矿井突水的水源,并介绍了断层为导致煤矿突水的主要通道；分析了地下水对断层面的作用；对断层导致突水的类型进行了划分,并对断层导致突水的特点进行了总结。 2、采用FLAC3D数值模拟软件对导致断层突水的主控因素进行模拟,得出断层倾角越小,断距越大,落差越大,工作面至断层恰好沟通工作面的断煤交线的临界距离越大。随着工作面的推进,回采工作面距断层越近；承压水水压越大；工作面宽度越大,越容易导致断层的活化,越容易使采场和断层导通而导致断层突水事故的发生。 3、结合淮北刘桥二矿的地质资料对含断层工作面的突水危险性进行预测,并且提出了断层影响下防水煤柱的留设长度公式。
【关键词】：采动岩体 断层突水 承压水 煤层底板 数值模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 问题的提出及研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 底板突水理论研究现状15-17
• 1.2.2 断层突水机理研究现状17-18
• 1.2.3 矿井涌水量的预测现状18-20
• 1.2.4 防治水措施研究现状20-22
• 1.3 存在的主要问题22-23
• 1.4 论文研究的主要内容23
• 1.5 技术路线23-25
• 2 断层产状与突水类型25-34
• 2.1 断层的基本要素及分类25-27
• 2.1.1 基本要素25-26
• 2.1.2 断层的分类26-27
• 2.2 突水水源与断层突水通道27-28
• 2.2.1 断层突水的水源27
• 2.2.2 断层突水的通道27-28
• 2.3 地下水对断层的影响28-31
• 2.3.1 断层扩张作用28-29
• 2.3.2 裂隙扩展29-31
• 2.3.3 水化作用31
• 2.4 断层突水的原因31-32
• 2.4.1 断层突水的内因31
• 2.4.2 断层突水的外因31-32
• 2.5 断层突水类型和突水特点32-33
• 2.5.1 断层的活化32
• 2.5.2 突水类型32-33
• 2.5.3 突水特点33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 采场底板断层突水的数值模拟研究34-68
• 3.1 FLAC~(3D)模拟软件简介34-36
• 3.1.1 FLAC~(3D)模拟软件34
• 3.1.2 流-固耦合数值计算方法34-36
• 3.2 数值计算方案36-38
• 3.2.1 基本假设36
• 3.2.2 模型的几何形状和边界条件初始条件36-37
• 3.2.3 数值计算方法37-38
• 3.3 断层产状不同对底板突水的影响38-50
• 3.3.1 断层倾角对底板突水的影响38-44
• 3.3.2 断层断距对底板突水的影响44-46
• 3.3.3 断层落差对底板突水的影响46-48
• 3.3.4 正逆断层对底板突水的影响48-50
• 3.4 工作面推进长度对底板突水的影响50-58
• 3.4.1 模拟方法50
• 3.4.2 计算结果与分析50-58
• 3.5 临近断层时承压水水压对底板突水的影响58-62
• 3.6 工作面宽度对底板突水的影响62-66
• 3.6.1 模拟方法62
• 3.6.2 模拟结果与分析62-66
• 3.7 本章小结66-68
• 4 现场实测分析及断层防水煤柱长度的确定68-86
• 4.1 工程概况68
• 4.2 FLAC~(3D)数值计算模型的建立68-70
• 4.2.1 建立网格68-69
• 4.2.2 边界条件69-70
• 4.3 数值模拟结果分析70-77
• 4.3.1 随着煤层的回采断层附近应力云图的分布规律71-73
• 4.3.2 随着煤层的回采断层附近位移云图的分布规律73-75
• 4.3.3 随着煤层的回采断层附近塑性区的分布规律75-77
• 4.4 工程实测77-80
• 4.5 断层防水煤柱长度的确定80-84
• 4.5.1 采场接近断层时的分区80-81
• 4.5.2 断层防水煤柱合理宽度的确定81-84
• 4.6 本章小结84-86
• 5 主要结论与展望86-88
• 5.1 主要结论86-87
• 5.2 展望87-88
• 参考文献88-93
• 致谢93-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1079538