唐家会煤矿特厚煤层水害防治分析研究

发布时间：2017-04-12 21:52

  本文关键词：唐家会煤矿特厚煤层水害防治分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿水害一直是阻碍煤矿安全生产的重要因素之一,而承压水上采煤导致的水害又约占整个矿井水害的50%以上。唐家会煤矿主采煤层为6煤,61101工作面为矿井首采工作面,工作面开采面临顶板砂岩水、底板奥灰水、断层裂隙水及废弃巷道采空区积水综合作用下回采安全问题,且6煤平均厚约17m。而特厚煤层采动底板破坏演化特征尚无成熟的经验可供借鉴,因此,对唐家会煤矿特厚煤水害防治分析研究是十分必要的。为此,本文以特厚煤层开采的唐家会煤矿61101首采工作面为工程背景,进行水害防治研究,探索特厚煤层采动底板破坏变化特征及水害防治方法。研究内容及取得成果如下:1、针对61101工作面水文地质条件,为查清奥灰含水层的富水性特征,工作面构造发育形态,底板岩层的阻隔水性能力、厚度以及裂隙变化情况,进行了物探与钻探探查方法设计,并对其成果进行了分析推断,获得了6煤距奥灰含水层等厚线、6煤底板砂岩厚度等值线、底板隔水层厚度等值线以及底板物探异常区的分布范围。2、依据61101工作面顶底板岩石力学测试成果,建立了工程地质模型,采用FLAC3D数值模拟软件,进行了矿山压力(10.1MPa)和承压水水压(1.2MPa)共同作用下,不同断层落差(5m、10m、15m和20m)、不同推进距离(40m、80m、120m、160m和200m)对6煤层底板各岩层的孔隙水压力、垂直应力和塑性破坏区的分布变化情况模拟,结果表明:(1)当推进距离相同时,随着断层落差的增大,工作面底板围岩的最大孔隙水压力在增大;当断层落差相同时,随着工作面不断推进并接近断层时,底板围岩的最大孔隙水压力也在增大。(2)工作面底板围岩沿走向产生压应力,支承压力在工作面前方和采空区部位附近形成了应力集中;沿倾向方向,工作面底板岩体基本处于减压区内,而底板围岩由细砂岩和含有砂质的泥岩的组成,抗压强度较大,工作面底板的围岩能保持稳定而不破坏。(3)工作面顶底板主要产生拉伸塑性区,采场前方及采空区后方产生剪切塑性区;计算中考虑了孔隙和奥灰水压力作用,底板围岩均较快产生了塑性区且其范围在增大;只要工作面底板围岩保持完整和奥灰水压不超过其上部岩体所能抵抗的强度,那么基本上就不会发生突水。3、通过对影响61101首采工作面安全回采水害影响因素分析,利用突水系数法、安全隔水层厚度比值系数法、安全水压公式法等多种方法对6煤层带压开采时底板奥灰含水层突水危险性程度初步评价,计算结果如下:(1)突水系数ST在0.025~0.033范围之间,小于0.06的临界值;所以,工作面开采发生突水危险的可能性很小;(2)安全隔水层厚度比值系数asT在0.5035~0.7206范围,均小于1,因此,工作面开采存在突水危险性较小;(3)工作面奥灰水压最大为1.2MPa,远小于隔水层能够承受的安全水压60.25MPa,故工作面开采存在突水危险性较小。4、预计了工作面涌水量、矿井涌水量并结合周边矿井防治水经验,提出了行之有效的水害防治方法与对策。论文研究成果已应用于唐家会煤矿61101首采工作面防治水工作实践中,实现了安全生产,产生了良好的效果,为特厚煤层底板奥灰水防治提供了宝贵经验,带来了良好的经济和社会效益,具有推广和借鉴价值。
【关键词】：物探勘探 数值模拟 经验公式 涌水量预计 防治水方法
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 研究目的及意义17-18
• 1.2 国内外发展趋势18-23
• 1.2.1 国外发展趋势18-19
• 1.2.2 国内发展趋势19-23
• 1.3 论文的主要内容23
• 1.4 研究方法23-24
• 1.5 技术路线24-25
• 第二章 地质及水文地质条件25-33
• 2.1 概况25
• 2.1.1 矿井概况25
• 2.1.2 工作面基本概况25
• 2.2 地质条件25-29
• 2.2.1 地层25-26
• 2.2.2 区域构造26-27
• 2.2.3 井田构造27-28
• 2.2.4 首采工作面构造28-29
• 2.2.5 煤层29
• 2.3 水文地质条件29-33
• 2.3.1 工作面开采相关含（隔）水层特征29-31
• 2.3.2 首采工作面上覆 4、5、6 煤层顶底板砂岩含水层特征31-33
• 第三章 底板奥灰水探查设计与分析33-42
• 3.1 探查方法设计33-35
• 3.1.1 物探勘探33
• 3.1.2 钻探探测33-35
• 3.2 钻探结果及分析35-38
• 3.3 物探结果及分析38-40
• 3.3.1 直流电测深38-39
• 3.3.2 音频电穿透39-40
• 3.3.3 对异常性质分析、推断40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 围岩水压力分布及其破坏的FLAC~(3D)数值模拟42-59
• 4.1 FLAC~(3D)软件介绍42-43
• 4.2 围岩水压力分布及其破坏计算模型概况43-44
• 4.3 模拟结果分析44-57
• 4.3.1 孔隙水压力分布（走向）45-47
• 4.3.2 孔隙水压力分布（倾向）47-50
• 4.3.3 垂直应力分布(走向)50-52
• 4.3.4 垂直应力分布(倾向)52-53
• 4.3.5 围岩破坏区分布(走向)53-55
• 4.3.6 围岩破坏区分布(倾向)55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 61101工作面带压开采条件分析59-70
• 5.1 工作面回采水害因素分析59-65
• 5.1.1 顶板砂岩水59-60
• 5.1.2 底板奥灰水60-63
• 5.1.3 断层水63-64
• 5.1.4 废弃巷道积水64-65
• 5.2 突水危险性分析65-69
• 5.2.1 顶板砂岩含水层危险性分析65-66
• 5.2.2 底板奥灰含水层危险性分析66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 涌水量预计及水害防治对策70-78
• 6.1 工作面涌水量预计70-72
• 6.1.1 工作面初始垮落时涌水量70-72
• 6.1.2 工作面正常推进时的涌水量72
• 6.1.3 工作面最大涌水量72
• 6.2 矿井涌水量预计72-73
• 6.3 充水水源及其通道分析73-75
• 6.3.1 充水水源分析73
• 6.3.2 充水通道分析73-75
• 6.4 矿井防治水技术路线75-77
• 6.4.1 防治水原则75
• 6.4.2 顶板水防治方法75-76
• 6.4.3 奥灰水防治方法76
• 6.4.4 防治水技术路线76-77
• 6.5 本章小结77-78
• 第七章 结论及展望78-81
• 7.1 结论78-79
• 7.2 展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

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