柠条塔煤矿S1224工作面涌水量动态数值模拟研究

发布时间：2017-12-01 17:14

本文关键词：柠条塔煤矿S1224工作面涌水量动态数值模拟研究

【摘要】：陕北神南矿区地处毛乌素沙漠边缘,水文地质条件总体比较复杂,特别是柠条塔煤矿南翼更为复杂,南翼首采工作面S1210曾发生持续时间较长、涌水量较大的突水事故,迫使S1210工作面停采。而S1224工作面作为柠条塔煤矿在南翼西大巷以南重新布置的第一个工作面,如何精确合理的对该工作面的涌水量进行动态预测,对S1224工作面防治水工作有很强的指导意义。本文主要从柠条塔煤矿南翼的地质、水文地质和工程地质资料入手,以柠条塔煤矿南翼S1224工作面为主要研究重点,应用岩土水力学理论和数值模拟手段实现了在推进不同距离下工作面涌水量的动态变化预计。工作面回采后,上覆岩层中发育采动裂隙,采动裂隙沟通含水层后,成为了良好的导水通道,即导水裂隙带。通过岩体水力学理论建立了裂隙岩体渗透系数与应力的关系,并进一步推导了采动岩体应变与渗透系数的关系。基于FISH语言,在FLAC3D流固耦合计算中实现了基于裂隙岩体渗透系数与岩体应变的耦合计算,并对S1224工作面2-2煤层回采后顶板覆岩的渗透性变化规律进行了研究。计算结果表明,工作面推进过程中上覆岩层的垂直渗透系数增大区和水平渗透系数增大区的形态和发育范围均不同。垂直渗透系数增大区形状基本呈采空区中心对称分布的“M”形,在煤壁和切眼两侧发育最高;水平渗透性增大区的形状从刚回采时的“半椭圆”形慢慢演变为“梯形”,增大区在采空区正中心上方发育最高。最后,采用GMS软件中的Modflow模块,建立了研究区的三维水文地质数值模型,并采用非稳定流计算对S1224工作面的涌水量进行了预计,结果表明,该工作面涌水量较大,随着工作面回采推进涌水量可以分为四个阶段,第一阶段为快速增大阶段(0~300m),涌水量由2.36m3/h增加到620m3/h;第二阶段为基本稳定阶段(300~700m),工作面涌水量稳定在620m3/h;第三阶段为逐渐降低阶段(700~900m),工作面涌水量逐渐减小到420m3/h;第四阶段为最终稳定阶段(900~2000m),工作面涌水量稳定在420m3/h。基于预计结果,提出了工作面防治水建议。同时,本文的工作面涌水量动态预计方法是一种新的计算思路,对其他煤矿工作面均可采用这种新思路在未回采前,进行工作面在推进不同距离下的涌水量动态预计。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD742

【参考文献】

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