大采深矿井断层防水煤柱及底板抗水性能研究

发布时间：2022-02-17 02:06

　　目前,我国煤炭资源的开发已进入深部开采阶段。随着开采深度的增加,在高矿压、高水压、有效隔水层厚度减少的开采背景下,矿井安全生产形势趋于严峻,煤矿企业将面临底板水害防治及经济增长双重压力问题。大量突水案例表明,煤层底板突水绝大部分由断层引起。在矿区区域治理的背景下,断层防水煤柱的可靠性及煤层底板抗水性能问题依然是大采深矿井防治水所面临的主要问题。论文以采用原位测试、计算机仿真相结合的技术路线,探讨了大采深矿井断层防水煤柱合理留设及底板抗水性能两个关键科学问题。原位测试结果表明,煤层抗拉强度与现采用值接近,底板抗拉强度大于现采用值。研究结果表明:利用原位测试技术测定的峰峰矿区2^#煤层抗拉强度为0.5MPa,煤层底板岩层抗拉强度为0.8MPa,在断层带附近强度有所降低;突水系数法仍适用于大采深矿井断层防水煤柱留设,断层防水煤柱宽度与开采深度具有一定线性关系;承压水沿断层带导升过程中水压逐渐衰减,防水煤柱承受的水压小于煤层底板隔水层承受的水压;利用突水系数法计算导水断层防水煤柱宽度结果偏大,依据承压水沿断层带导升过程中水压逐渐衰减特征,提出了利用改进的突水系数法进行断层防... 

【文章来源】：河北工程大学河北省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤岩抗拉强度试验方法研究现状
        1.2.2 断层防水煤柱留设研究现状
        1.2.3 煤层底板抗水性能研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
    1.5 关键科学技术问题
    1.6 创新点
第2章 研究区地质及水文地质条件
    2.1 矿区地质条件
        2.1.1 地层
        2.1.2 地质构造
        2.1.3 岩浆岩
    2.2 矿区水文地质条件
        2.2.1 地下水补给、径流、排泄条件
        2.2.2 地下水动态特征
        2.2.3 主要含水层
第3章 煤层底板突水机理
    3.1 断层突水机理
    3.2 底板裂隙突水机理
    3.3 煤层底板突水影响因素
    3.4 本章小结
第4章 煤岩体抗拉强度原位测试
    4.1 岩体抗拉强度原位测试原理
    4.2 测试场地选取及概况
        4.2.1 羊东矿
        4.2.2 梧桐庄矿
        4.2.3 新屯矿
    4.3 试验仪器及安装
        4.3.1 试验仪器
        4.3.2 仪器安装
    4.4 现场测试
        4.4.1 钻孔施工要求
        4.4.2 测试过程
    4.5 测试结果及分析
        4.5.1 测试结果
        4.5.2 测试结果分析
    4.6 本章小结
第5章 大采深矿井断层防水煤柱留设技术研究
    5.1 岩石破坏准则
    5.2 断层防水煤柱留设模型构建
        5.2.1 模型构建
        5.2.2 模型识别
        5.2.3 断层防水煤柱模型构建
        5.2.4 仿真过程
    5.3 大采深矿井断层防水煤柱计算机仿真
        5.3.1大采深2#煤层断层防水煤柱计算机仿真
        5.3.2大采深4#煤层断层防水煤柱计算机仿真
        5.3.3 仿真结果及分析
    5.4 本章小结
第6章 大采深矿井断层防水煤柱留设科学性分析
    6.1 大采深煤层断层带内承压水水压衰减特征
        6.1.1强渗透性深部2#煤层断层带内承压水水压衰减特征
        6.1.2强渗透性深部4#煤层断层带内承压水水压衰减特征
    6.2 大采深断层防水煤柱留设有效水压法
    6.3 大采深矿井断层防水煤柱留设宽度结果及分析
    6.4 本章小结
第7章 大采深矿井煤层底板抗水性能研究
    7.1 完整块段煤层底板抗水性能分析
    7.2 不完整块段煤层底板抗水性能分析
    7.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]赵庄矿峰峰组碳酸岩层隔水性能研究及应用[J]. 李小明,刘德民,连会青,李博,朱庆伟.  煤炭工程. 2019(10)
[2]水压致裂地应力测试法在煤矿底板突水预测中的应用[J]. 林旭东.  中国煤炭. 2019(06)
[3]深部断层防水煤柱留设宽度的模拟试验探究[J]. 孙伟.  煤炭与化工. 2019(03)
[4]基于相似模拟试验的断层防水煤柱留设研究[J]. 毕尧山,吴基文,黄凯,翟晓荣,张红梅.  中国煤炭. 2018(10)
[5]断层防水煤柱的应力分析及留设宽度设计[J]. 刘兵.  中国矿山工程. 2018(03)
[6]承压水上工作面断层防水煤柱留设数值模拟研究[J]. 刘晋予.  煤. 2018(06)
[7]城郊煤矿某工作面大型断层防水煤柱留设研究[J]. 丁亚恒,赵宝林,李晶峰,朱术云.  矿业安全与环保. 2018(03)
[8]开滦林西矿深部断层防水煤柱留设研究及应用[J]. 李洪恩.  华北科技学院学报. 2017(04)
[9]沈庄井田太原组煤层底板突水危险性分析[J]. 蒋杰,陈琳.  煤炭与化工. 2017(06)
[10]多直径岩芯液压致裂岩石抗拉强度快速试验机研发[J]. 王成虎,王仁涛,王春权.  岩石力学与工程学报. 2017(S1)

硕士论文
[1]潘二矿11223工作面开采底板变形破坏规律及阻隔水性能评价[D]. 姚克.安徽理工大学 2018
[2]孔庄矿F6-6断层采动活化机理及防水煤柱合理留设研究[D]. 李鹏飞.安徽理工大学 2018
[3]承压水上膏体充填开采防治底板突水机理研究[D]. 李飞.山东科技大学 2018
[4]昌恒煤矿F1断层带力学测试与煤柱合理留设数值分析[D]. 王金金.安徽建筑大学 2017
[5]综放采场底板损伤破坏规律研究[D]. 姜玉龙.太原理工大学 2016
[6]煤矿底板岩体阻水能力评价及工程实例分析[D]. 凌力.湖南工业大学 2014
[7]基于水压致裂法的断层防水煤柱合理留设研究[D]. 王进尚.太原理工大学 2012
[8]煤矿采场底板隔水层阻水能力分析与试验研究[D]. 牟林.西安科技大学 2011
[9]煤层底板隔水层阻抗高压水侵入机理研究[D]. 田干.煤炭科学研究总院 2005



本文编号：3628949