上覆岩层导水裂隙带发育高度预测研究

发布时间：2020-07-16 07:54

【摘要】：煤矿井下工作面回采时受矿井周边老窑水,上部采空区积水,砂岩和灰岩含水层组的水等充水水源的威胁日益严重。煤层在开采过程中,煤层顶板覆岩发生破断和移动形成导水裂隙带,当导水裂隙带的发育高度波及到充水水源的边界时,导水裂隙带则成为导水通道,对井下安全生产带来严重的影响。论文主要以西山矿区马兰矿,官地矿和东曲矿为研究矿井。前期收集、整理各矿的生产地质条件,煤层赋存条件,煤岩层物理力学性质和回采工艺参数等资料。阅读文献,归纳总结导水裂隙带形成机理,分析影响导水裂隙带发育高度及规律的主要因素。采用井下仰孔压水试验法对具有试验条件的工作面开展实测工作,并统计矿井(以石炭—二叠纪煤层为主)已完成实测导水裂隙带高度的数据。详细介绍了官地矿22611工作面导水裂隙带发育高度的研究工作,采用井下仰孔压水试验法测得导水裂隙带发育高度为上限为47.6m。利用FLAC~(3D)数值模拟软件对工作面回采过程模拟分析,得到顶板覆岩破坏高度为54.5m。随着工作面走向长度推进至不同距离时,得到“拱形”和“马鞍形”塑性破坏区形状。工作面后方的塑性区破坏范围要比塑性区前段破坏范围大,且工作面后方的应力集中区的应力值较大。统计35个回采工作面实测导水裂隙带的发育高度的数据(剔除5个异常样本数据)。统计分析后,得到采深、采厚、岩体单轴抗压强度和工作面长度与导水裂隙带高度的回归方程,单因素与导水裂隙带高度的拟合公式。经过模型检验,模型优化后,得到新的回归方程,采厚与导水裂隙带高度的拟合公式。新公式对预计生产石炭—二叠纪煤层的顶板导水裂隙带高度和西山矿区综采条件下煤层顶板导水裂隙带高度具有实际意义,对提高煤炭资源回收率和矿井安全生产具有重要意义。
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745.2
【图文】：

技术路线图

西山煤田,构造纲要图,区域含水层

9图 2-1 西山煤田构造纲要图Figure 2-1 The structure outline map of XiShan coalfield2.1.2 区域含水层岩组的划分及其水文地质特征根据砂岩、灰岩等含水层的性质以及地下水赋存条件和水动力特征的不同，

西山煤田,水文地质分区,岩溶水

且受汾河水库调节作用影响，水库放水期与非放水期补给现阶段非放水期汾河径流量也较小，导致了泉域补给量的减少。河谷冲积层潜水对岩溶水有少量的补给。补给量很少。径流条件灰岩溶水的地下流动方向是自北、西北向南及东南径流。奥灰岩溶砂岩之下（埋深：500～700m），岩溶地下水发育微弱，在埋深较下，岩溶水向山前排泄缓慢。另外，强径流带沿古交汾河至边山断。排泄条件区域构造的限制，东部与南部以山前大断层为边界，是晋祠岩溶地地与晋中盆地的泄水边界。以晋祠泉排泄为主，剩余部分的岩溶水的方式由边山断裂带向太原盆地的松散层方向排泄，工农业生活用的排泄方式。

【参考文献】