大埋深复杂水文地质条件工作面防治水技术研究

发布时间：2021-08-26 13:02

　　煤层底板突水是严重影响我国煤矿资源安全开采的主要危害之一。随着开采深度不断增加,矿井水文地质条件更加复杂,研究大埋深复杂水文地质条件工作面开采技术研究对于保证矿井安全生产具有重要意义。论文以水文地质条件评价、现场观测、实验室相似模拟试验、数值模拟为基础,采用材料力学、弹性力学和损伤力学等固体力学理论,运用人工智能预测方法,较全面地研究了大埋深复杂水文地质条件工作面开采技术,主要包括矿井水文地质规律、底板破坏规律、底板注浆加固技术、断层采动破坏规律,得出了复杂水文地质条件地下水的赋存、运移规律,分析评价了试验工作一突水可能性；建立了底板破坏深度预测模型,得出了底板破坏深度；建立了成套的底板加固技术,设计了“分散制浆、细管输浆、双重固管防喷、反复透孔注浆”的超高压注浆方法；建立了“顺槽的防冲防倒装置,巷道的可缩高强闭合支护技术、建井期问防淹矿井措施”组成的矿井水害防治技术。论文研究成果在赵固二矿成功进行了应用,取得了显著的经济效益。 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 需要解决的关键技术难题
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 底板突水机理研究
        1.3.2 底板突水防治技术研究
        1.3.3 底板注浆加固技术
    1.4 研究内容
    1.5 研究方法及技术路线
        1.5.1 研究方法
        1.5.2 技术路线
2 矿井工程地质与水文地质分析与评价
    2.1 矿井建设与生产概况
    2.2 井田地质概况
        2.2.1 地层
        2.2.2 地质构造
        2.2.3 煤层
    2.3 水文地质条件分析
        2.3.1 区域地下水的赋存、运移规律
        2.3.2 井田水文边界条件
        2.3.3 井田主要含、隔水层
        2.3.4 矿床充水因素分析
        2.3.5 矿井涌水量预测
    2.4 底板岩体结构性质
        2.4.1 岩石物理力学性质
        2.4.2 岩体结构性质
    2.5 矿井水动态规律
        2.5.1 矿井涌水量
        2.5.2 矿井涌水量及水位动态规律
    2.6 本章小结
3 试验工作面突水可能性分析
    3.1 试验工作面简介
        3.1.1 工作面参数
        3.1.2 工作面设备、采煤方法
    3.2 工作面突水可能性评价
        3.2.1 底板突水性评价
        3.2.2 工作面突水因素
    3.3 底板破裂深度预计
        3.3.1 经验公式
        3.3.2 力学理论预计
        3.3.3 基于神经网络的底板破坏深度预测
        3.3.4 基于SVM的底板破坏深度预测
    3.4 本章小结
4 高水压工作面底板注浆加固技术
    4.1 底板加固技术简介
        4.1.1 注浆工程布置
        4.1.2 注浆要求
        4.1.3 注浆工程量
    4.2 底板突水及加固效果模拟试验研究
        4.2.1 模型简介
        4.2.2 模拟成果
    4.3 “散、细、固、重”超高压注浆方法
        4.3.1 分散制浆
        4.3.2 细管输浆
        4.3.3 双重固管防喷
        4.3.4 反复透孔注浆
    4.4 加固改造效果的物探验证
        4.4.1 直流电法物探方法简介
        4.4.2 注浆前后结果对比
    4.5 本章小结
5 工作面断层突水研究与防治
    5.1 断层的三维地层探测
        5.1.1 方法简介
        5.1.2 工程布置
        5.1.3 探测效果
    5.2 采动断层活动突水的数值分析
        5.2.1 数值模拟方法
        5.2.2 数值模拟成果
    5.3 断层突水的防治措施
        5.3.1 断层预加固工程
        5.3.2 断层加固效果
    5.4 断层防隔水煤柱计算
    5.5 本章小结
6 高水压工作面防治水保障技术措施
    6.1 封闭不良钻孔的井下防治
        6.1.1 7307钻孔情况及处理目的
        6.1.2 注浆钻孔设计
        6.1.3 技术要求
        6.1.4 钻孔的封闭效果
    6.2 避水灾巷道的防护措施
        6.2.1 顺槽的防冲防倒装置
        6.2.2 巷道的可缩高强闭合支护
    6.3 防淹井技术措施
        6.3.1 留设足够防水安全煤(岩)柱
        6.3.2 矿井开拓、掘进
        6.3.3 回采工作面
        6.3.4 巷道过断层
        6.3.5 安装潜水电泵
        6.3.6 建立完善的矿井水文地质观测系统
        6.3.7 建立井下排水系统
        6.3.8 预测预报制度
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]综放面架前冒顶控制及破碎围岩注浆加固工艺技术[J]. 李俊龙.  煤炭技术. 2011(08)
[2]高压旋喷注浆法在石化工程桩基加固中的应用[J]. 王外城.  中国石油和化工标准与质量. 2011(07)
[3]大采高综采工作面过破碎带顶帮注浆加固技术[J]. 王志勇.  科技信息. 2011(18)
[4]断层带对巷道的影响及注浆补强技术分析[J]. 齐民生,王宝库.  科技信息. 2011(17)
[5]大采高工作面过特殊地质构造区域注浆技术应用[J]. 任海强.  煤矿支护. 2011(02)
[6]寺河矿特殊地质区域注浆加固技术研究[J]. 任海强,尚显光,王文,赵辉.  科学技术与工程. 2011(12)
[7]复杂地质构造带高应力区破碎围岩注浆加固技术研究与应用[J]. 赵光荣.  煤. 2011(04)
[8]构造带极不稳定围岩注浆加固效果数值分析[J]. 朱永建,余伟健.  煤炭科学技术. 2011(03)
[9]带压注浆封孔技术的研究应用[J]. 张长远,陈建,宋小林,熊伟,周福宝.  煤炭工程. 2011(03)
[10]底板注浆改造防治水技术应用[J]. 王启军,葛正峰,马合飞,马娟鸽.  水力采煤与管道运输. 2011(01)



本文编号：3364287