五沟煤矿1033综采工作面采前防治水安全性评价

发布时间：2017-07-26 09:23

  本文关键词：五沟煤矿1033综采工作面采前防治水安全性评价

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【摘要】：我国受水害威胁煤层量大面广,且频发突水致灾淹井事故,不仅经济损失大,而且破坏了矿区生态水环境,同时造成严重的社会危害。项目研究的五沟煤矿主采煤层上方直接覆盖有砂砾石含水层,底部有富水中等的灰岩含水层,且断层极为发育,属受新生界四含水、顶板砂岩裂隙水、底板灰岩水、断层水四种水体威胁煤层开采。矿井设计时留设的各种防水煤柱煤量高达3665万吨,为了安全高效回收煤炭资源,开展受水困煤层采前安全性评价是十分必要的。论文以五沟煤矿1033综采工作面为背景,通过理论分析及数值模拟等方法,综合分析了影响工作面安全开采的工程地质、水文地质和开采工程技术条件,针对第四系松散层底部孔隙含水层(四含)、煤层砂岩顶板充水含水层、底板灰岩承压含水层及断层破碎带四种水害影响因素,评估预测了1033综采工作面在多水源作用下的安全开采条件,对工作面采前防治水进行了安全性评价。首先通过地面三维地震勘探、地面钻探、井下瞬变电磁探测、无线电波坑透探测等物探方法对工作面地质和水文地质条件进行了综合探查,根据工作面附近的钻孔揭露的地质资料表明了10煤顶底板的岩性特征,同时对10煤层顶、底岩石中采取试样分别进行了物理及力学性质试验,获得了主要物理力学性质指标。根据1033工作面水患因素的分析结果,依据测试报告及有关技术规程,对顶板砂岩裂隙含水层进行探查,为降低底板突水系数,采取灰岩注浆改造结合疏水降压的方法进行底板太灰水的防治。并采用FLAC3D数值模拟,预测了太灰水及断层对工作面安全开采的影响。在查明水文地质条件及开采时充水因素的基础上,预测了矿井开采期间的涌水量,根据预测的最大涌水量,进行了工作面排水系统设计。论文分析评价了各种水体对工作面安全开采的影响,结果表明:(1)四含对工作面开采影响较小,10煤顶底板砂岩裂隙含水层在工作面范围内大部分区域富水性较弱,对煤层开采的充水作用不大;(2)1033工作面煤层底板粉砂岩与细砂岩互层或砂质泥岩为中等坚硬岩类,顶板覆岩类型属于软弱—中硬覆岩类型;(3)1033工作面上覆四含厚度为10.1~19.45m,单位涌水量q为0.0076~0.0339L/(s·m),渗透系数K为0.0271~0.104m/d,属弱含水层,水体采动等级为Ⅱ类水体,可以留设防砂煤岩柱开采;类比其他工作面得知1033综采工作面需留设的防砂煤岩柱高度为39.91m,小于实际留设煤岩柱47.78m;(4)1033工作面底板最大突水系数为0.051~0.125MPa/m,局部地段大于临界突水系数,但通过注浆改造后,突水系数变为0.033~0.059MPa/m,小于临界突水系数,因此在注浆加固改造后工作面开采存在突水危险性较小,具备安全开采条件。(5)以F1033-7断层为例,利用FLAC3D数值模拟分析软件进行断层采动活化特征的研究。模拟结果表明:F1033-7断层在工作面推进的过程中未出现明显活化特征,当断层带含有少部分水时不会对工作面产生严重影响。根据上述分析结果制定了切实可行的防治水措施,确保了1033工作面的安全开采,对类似工作面水害防治具有重要指导意义。
【关键词】：五沟煤矿 四含 太灰水 断层破碎带 数值模拟 防治水安全性评价
【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
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究目的及意义15-16
• 1.1.1 研究目的15-16
• 1.1.2 研究意义16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 底板突水研究现状16-17
• 1.2.2 断层突水研究现状17-18
• 1.2.3 防治水技术研究现状18-20
• 1.3 研究内容20
• 1.4 研究方法及技术路线20-22
• 1.4.1 研究方法20-21
• 1.4.2 研究技术路线21-22
• 第二章 1033工作面工程概况22-45
• 2.1 1033工作面开采概况22
• 2.2 1033工作面地质条件22-23
• 2.3 1033工作面水文地质条件探查23-37
• 2.3.1 地面探查23
• 2.3.2 井下瞬变电磁探测23-26
• 2.3.3 并行电法探测成果分析26-29
• 2.3.4 工作面无线电波坑透探测29-37
• 2.4 工作面水文地质条件37-39
• 2.4.1 含水层37-38
• 2.4.2 断层含、导水性38
• 2.4.3 工作面充水特点38-39
• 2.5 工作面工程地质条件39-45
• 2.5.1 煤层顶底板岩性组成与厚度变化特征39-41
• 2.5.2 顶底板岩石物理力学特征41-42
• 2.5.3 工程地质岩组特征42
• 2.5.4 顶底板岩体结构特征42-45
• 第三章 1033工作面水患因素分析45-50
• 3.1 含水层水45-47
• 3.1.1 新生界四含水45-46
• 3.1.2 10煤顶板砂岩裂隙水46-47
• 3.1.3 10煤底板太灰水47
• 3.2 工作面内断层对工作面开采影响47-50
• 3.2.1 断层含导水性分析47-49
• 3.2.2 工作面采动断层活化对煤层开采的影响49-50
• 第四章 1033工作面开采技术条件评价50-66
• 4.1 四含水害评价50-53
• 4.1.1 水体采动等级50
• 4.1.2 工作面两带高度预计及防砂安全煤岩柱高度计算50-53
• 4.1.3 10煤开采四含突水危险性评价53
• 4.2 1033工作面太灰突水危险性评价53-58
• 4.2.1 突水危险性预测评价依据与技术标准54-55
• 4.2.2 1033工作面开采太灰突水危险性评价55-58
• 4.3 断层对工作面开采影响研究58-66
• 4.3.1 工作面采动断层活化特征58-59
• 4.3.2 断层对1033工作面开采的影响59-66
• 第五章 1033工作面开采涌水量预计及排水系统设计66-71
• 5.1 1033工作面开采涌水量预计66-70
• 5.1.1 1033工作面涌水组成66
• 5.1.2 涌水量计算方法66-67
• 5.1.3 工作面回采涌水量预计67-70
• 5.2 1033工作面排水系统设计70-71
• 5.2.1 排水系统设计原则及设计依据70
• 5.2.2 排水系统设计方案70-71
• 第六章 1033工作面开采防治水安全性评价及防治水对策研究71-75
• 6.1 工作面开采安全性评价71-72
• 6.1.1 工作面开采安全性评价依据71
• 6.1.2 工作面开采安全条件评价71-72
• 6.1.3 评价结果72
• 6.2 1033工作面安全开采对策研究72-75
• 6.2.1 验证1033工作面顶板异常区72
• 6.2.2 回采期间工作面防治水措施72-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 参考文献77-79
• 致谢79-80
• 作者简介及读研期间主要科研成果80

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本文编号：575704