新安煤田煤层底板隐伏断层突水危险性数值模拟研究

发布时间：2017-04-17 11:25

  本文关键词：新安煤田煤层底板隐伏断层突水危险性数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤层底板隐伏断层突水是严重影响我国煤炭资源安全开采的主要危害之一。水源条件、矿压和导水通道是矿井突水的基本条件。论文以新安煤田二1煤为研究对象,围绕底板隐伏断层由于采动破坏诱发突水而展开研究。首先,通过分析整理大量突水资料,总结出影响底板突水的六个因素,即含水层的水量、承压水水压、底板隔水层特征、地质构造、矿山压力及地应力等。其次,对深部岩溶含水层的特征进行了研究,认为深部岩溶富水性随着埋深的加大而减弱;并对煤田岩溶发育情况进行了研究,认为煤田内的奥陶系石灰岩上马家沟组二段是开采二1煤时的潜在充水水源。矿压也是突水的重要诱导因素之一,论文先从区域构造应力场角度进行了概括,之后运用下三带理论对煤田底板的应力状态进行了分析,并总结了造成矿压显现的影响因素。针对新安煤田内奥灰岩溶含水层的水文地质及工程地质特征,提出新安煤田底板突水的两类基本类型,即切煤层断层突水和隐伏断层型底板突水。重点对隐伏断层的含义、特征进行了简要交代。从断裂力学角度对隐伏断层作为突水通道进行了详细分析,认为隐伏断层在承压水压力和上覆岩层重力影响下不断活化扩展,并计算出了造成煤层底板破坏的临界水压力和最小隔水层厚度。第三,采用数值模模拟手段,对不同产状的隐伏断层突水情况进行了对比分析,认为断层活动都经历了活化与扩展两个阶段,低倾角断层较高倾角断层更易发生突水,并且低倾角断层造成的底板破坏区更大。此外,从渗流场示意图可指示突水发生的位置。最后,针对底板隐伏断层突水的实际情况,新安煤田在生产中采用了物探和底板注浆加固相结合的治理措施,具有很强的实践指导作用。
【关键词】：新安煤田 突水机理 隐伏断层 数值模拟 突水防治
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD745
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 突水国内外研究进展11-17
• 1.2.1 底板突水国外研究现状11-12
• 1.2.2 底板突水国内研究现状12-16
• 1.2.3 断层突水研究现状16-17
• 1.2.4 隐伏断层突水研究现状17
• 1.3 存在的问题17-18
• 1.4 研究内容及创新之处18-19
• 1.4.1 研究内容18
• 1.4.2 创新点18-19
• 1.5 研究技术路线19-20
• 2 煤层底板突水类型及影响因素分析20-28
• 2.1 底板突水的类型20-23
• 2.2 底板突水的影响因素23-27
• 2.2.1 含水层的富水性与水压23-24
• 2.2.2 地应力与矿压24-25
• 2.2.3 底板隔水层的特征25-26
• 2.2.4 地质构造26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 底板隐伏断层突水机理研究28-48
• 3.1 煤田岩溶含水层特征研究28-31
• 3.1.1 深部岩溶发育特征28-29
• 3.1.2 深部岩溶富水性规律29
• 3.1.3 煤田岩溶空间发育特征29-31
• 3.2 矿压显现对底板隐伏断层突水的影响31-37
• 3.2.1 区域构造应力场特征31-32
• 3.2.2 新安煤田矿压显现分析32-35
• 3.2.3 矿压显现影响因素35-37
• 3.3 隐伏断层影响下底板突水通道形成机制37-46
• 3.3.1 正常完整底板突水机理38-39
• 3.3.2 断层突水基本原理39-41
• 3.3.3 隐伏断层突水断裂力学研究41-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 底板隐伏断层突水数值模拟研究48-64
• 4.1 数值模拟软件介绍48-51
• 4.1.1 RFPA软件概况48
• 4.1.2 RFPA软件基本原理48-51
• 4.2 煤层底板隐伏断层突水数值模拟51-62
• 4.2.1 矿井地质概况51-52
• 4.2.2 煤层底板隐伏断层剖面数值模型建立52-53
• 4.2.3 边界约束与加载53
• 4.2.4 模拟结果分析53-62
• 4.3 本章小结62-64
• 5 新安煤田底板隐伏断层突水防治64-72
• 5.1 典型突水案例分析65-66
• 5.2 孟津井田矿井水防治66-71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 主要结论72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-80
• 作者简历80-82
• 学位论文数据集82

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本文编号：313130