开采顺序对采场断层活化突水影响模拟研究

发布时间：2020-08-06 17:24

【摘要】：本文在理论分析基础上,对于带有断层的工作面在不同开采顺序的条件下进行断层活化突水机理与规律的分析,对工作面塑性区破坏、工作面底板和断层之间的相互影响进行分析,对于做好矿山水害的预防与治理工作,科学合理安全高效地开采煤炭资源具有重要的现实意义。本文结合基础断层理论、物理探测技术、FLAC3D数值模拟等方法,对含有断层的工作面在区段开采顺序,断层上下盘开采顺序,煤层上下行开采顺序和前进式后退式开采顺序的等多种情况下进行底板应力、塑性区破坏、渗流特征及顶底板岩层位移变化、断层破碎带剪切应力变化展开研究,主要进行了以下几个方面的研究:从断层基本特征入手,基于断层的基本力学性质,建立断层的力学模型,分析了断层活化的力学机制,从理论上得出了断层自身导水性能的差异,研究采动矿压影响下底板岩层应力、破坏区的发展机理,以及承压水压力对断层的扩张作用、水楔作用及浸泡崩解作用,阐述了断层活化突水的基本机理。建立采动条件下沿工作面推的流固耦合计算模型,在地质条件相同的情况下,开采顺序不同的情况下,对比分析推进过程中工作面底板应力变化、塑性破坏、渗流特征及顶底板位移变化,断层破碎带剪切应力变化,研究开采顺序影响下断层的突水规律。根据31515工作面具体水文地质条件及断层存在状况,使用PROTEM系列瞬变电磁仪器,探测了 31515工作面底板富水性,通过解释观测数据,得到31515工作面底板岩层含水性视电阻率断面图,并划分出了底板徐灰含水异常区。最后,验证31515工作面底板异常区,结合现场工作面物探结果及数值模拟结论,并考虑工作面具体的水文地质信息,对31515工作面提出留设防水安全煤柱及巷道内疏水降压等一系列针对性的防治水措施。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745
【图文】：

序煤层上下行开采顺序等情况下所出现的断层构造，分析工作面底、塑性破坏、渗流特征及底板位移变化，研宄先后开采顺序对断层。逡逑（３）根据３１５１５工作面具体水文地质信息及断层存在状况，使用ＰＲＯ瞬变电磁仪器，对３１５１５工作面进行底板富水性探测，通过解释获并划出底板徐灰含水异常区域。逡逑（４）验证３１５１５工作面底板异常区域，结合现场工作面物探结果及论，并考虑３１５１５工作面实际的水文地质信息，对３１５１５采煤工作列针对性的防水措施。逡逑研究方法及技术路线逡逑本文分别集合理论与作用机制研宄分析采煤工作面底板突水规律，拟推演对断层对工作面突水数值模拟及防治进行系统的研究。具体如图１．１所示。逡逑｜开采顺序对采场断层活化突水影响模拟研宄｜逡逑

图２．１断层活化力学计算模型逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｆａｕｌｔ邋ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ逡逑如图２．１为断层活化力学模型，将断层上盘、下盘看作为均匀的弹性介质，逡逑１２逡逑

）断层面内聚力ｃ越大，ＨＩＥ越大，由此可推出，鉴于压性断层内聚力大，压性断层一般不易产生活化，但逆断层是压性比逆断层更容易产生活化，也就是说逆断层在突水性质上劣矿压对底板岩层破坏机理分析逡逑）采动矿压作用影响下采场附近的应力分布逡逑面开挖过程中，原岩应力会重新分布，使采场周围的三向受的状态，由于开采后采空区顶板岩体成为承重的岩层，承受移在工作面前后方和两侧的煤体上，导致采场周围煤壁产生以在采空区的下方底板形成卸压区，如图２．２所示。工作面中两侧煤体及采空区冒落的矸石上垂直支承压力称为前支承压后支承压力。根据各学者的研宄成果可以得知［１４］，前支承压２０－２５ｍ，从煤壁到工作面支承压力峰值距离为０－１５ｍ，侧边是１５－２０ｍ。逡逑

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本文编号：2782729