祁东煤矿近松散层煤层开采“下渗带”发育规律研究

发布时间：2017-04-04 07:47

  本文关键词：祁东煤矿近松散层煤层开采“下渗带”发育规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：祁东煤矿井田范围内第四系松散层普遍较厚,底部赋存着一层含水层,通常称为“四含”或“底含”,该含水层主要由渗透性较好的非胶结砂土、砂砾等组成,直接赋存在煤系基岩顶部,当水头较高时,该含水层水具很高承压性。自矿井投产以来,先后发生17次该松散承压含水层水通过顶板突涌入工作面的事故。通过分析这些事故案例发生突水事故的工作面均按相关规程留设了足够的防水煤(岩)柱,结合突水工作面开采水文、工程地质条件研究,研究高承压松散层水下基岩顶部裂隙扩展渗流带(简称“下渗带”)存在的水文工程地质条件及发育规律,根据“下渗带”发育规律探讨“三下”规程中导水裂缝带高度计算公式适用性和选择性问题。 以7131工作面为例,分析了松散层及基岩水文地质、工程地质条件,研究工作面覆岩基岩风化带原生裂隙发育规律,统计分析基岩风化带的岩性构成特征；通过类比相似水文、工程地质条件的张集矿“下渗带”深度测试现场试验结果计算7131工作面“下渗带”深度为9.21m；基于弹性力学和流体力学理论,研究了高承压松散含水层直接覆盖于基岩风化带之上条件下,高承压水对基岩风化带原生裂隙扩展作用机制,推导出“下渗带”发育深度的计算公式,并计算出由基岩原生裂隙及其受水压影响的扩展深度组成的“下渗带”深度为10.35m。 根据“下渗带”发育规律研究成果把“下渗带”底界作为“四含”底界和导水裂缝带的上界,按照“三下”规程中相关公式为7131工作面计算、留设防水煤岩柱,同时以突水的7114工作面为例,按“下渗带”原理计算防水安全煤岩柱高度,通过与工作面突水时煤岩柱高度比较,说明高承压松散含水层下开采工作面按照“三下”规程计算防水煤岩柱高度较实际偏小。“下渗带”原理计算留设防水煤柱高度是科学合理的。
【关键词】：松散承压含水层 水文地质条件 “下渗带” 煤岩柱留设
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD74
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 问题的提出与研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-21
• 1.2.1 基岩风化带裂隙发育及其工程意义研究现状15-17
• 1.2.2 采动覆岩运动规律研究现状17-18
• 1.2.3 高水压松散含水层突水机理研究现状18-20
• 1.2.4 “下渗带”研究现状20-21
• 1.3 论文主要研究内容与方法21-24
• 1.3.1 研究内容21-22
• 1.3.2 研究方法22-24
• 2 研究区概况24-38
• 2.1 矿井及井田概况24
• 2.1.1 矿井概况24
• 2.1.2 位置、交通及范围24
• 2.2 矿井地质概况24-27
• 2.2.1 矿井地层24
• 2.2.2 矿井构造24-26
• 2.2.3 可采煤层26-27
• 2.3 矿井水文地质条件27-32
• 2.3.1 主要含、隔水层27-31
• 2.3.2 矿井充水条件31-32
• 2.4 矿井工程地质条件32-38
• 2.4.1 松散层工程地质条件32
• 2.4.2 主采煤层顶、底板岩性特征32-34
• 2.4.3 基岩风化带特征34-38
• 3 祁东煤矿近松散层开采突水特点分析38-48
• 3.1 祁东煤矿近松散层开采突水概况38-41
• 3.2 突水关键因素分析41-43
• 3.3 “下渗带”水文地质意义43-48
• 4 7_131工作面“下渗带”发育深度探测研究48-68
• 4.1 研究区概况48-57
• 4.1.1 工作面概况48
• 4.1.2 研究区主要含水层48-52
• 4.1.3 研究区工程地质条件52-57
• 4.2 研究区松散层水文地质特征57-58
• 4.2.1 松散层含、隔水层结构及组合关系57
• 4.2.2 四含水文地质条件57-58
• 4.3 基岩风化带裂隙发育特征58-64
• 4.3.1 基岩面起伏特征及空间分布规律58-60
• 4.3.2 基岩风化带原生裂隙发育规律研究60-62
• 4.3.3 基岩风化带的岩性构成特征统计分析62-64
• 4.4 “下渗带”发育深度探查研究64-68
• 4.4.1 张集矿11418(W)工作面下渗带深度现场测试64-66
• 4.4.2 试验结果分析66-68
• 5 “下渗带”形成及发育深度理论研究68-80
• 5.1 下渗带内裂隙岩体应力场分布规律68-72
• 5.1.1 下渗带内裂隙岩体地下水流立方定律68-70
• 5.1.2 下渗带裂隙岩体原岩应力场分布规律70-72
• 5.2 松散含水层水体下渗作用机制72-76
• 5.2.1 水岩物理化学作用72-73
• 5.2.2 水岩力学作用73-76
• 5.3 “下渗带”深度的确定76-80
• 5.3.1 “下渗带”深度形成的理论公式76-79
• 5.3.2 研究区下渗带深度计算79-80
• 6 基于下渗带的7_131工作面安全煤柱留设研究80-86
• 6.1 确定煤岩柱类型80
• 6.2 确定防水煤岩柱高度80-83
• 6.3 “下渗带”原理留设煤岩柱方法验证83-86
• 7 结论与展望86-88
• 7.1 结论86-87
• 7.2 存在问题与研究展望87-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【参考文献】

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本文编号：285145