孙疃矿102采区10煤层底板突水预测研究

发布时间：2017-08-09 21:22

  本文关键词：孙疃矿102采区10煤层底板突水预测研究

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【摘要】：淮北煤田位于华北聚煤区南部,矿区地质及水文地质条件复杂,开采二叠系山西组下组煤层普遍受煤层底板石炭系太原组与奥陶系灰岩水严重威胁,曾发生多次底板突水事故。为了确保矿区孙疃煤矿102采区山西组下组煤(10煤层)的安全开采,需对10煤底板灰岩含水层富水性特征及底板隔水性能进行研究,预测底板发生突水的可能性。 本文首先从矿井区域水文地质条件、1～4灰的含水层厚度和岩性组合特征、水化-水力学条件以及岩溶发育情况分析了太原组1～4灰岩水文地质条件以及富水性特征,得出对10煤层开采有影响的太原组1～4灰含水层处于相对封闭的水文地质单元,水文地质条件中等-复杂,岩溶发育不均,水力联系差,富水性弱-中等且差异性较大。其次利用弹塑性理论法以及FLAC3D数值模拟软件预测煤层底板岩体的垂直方向的应力分布及底板破坏深度值,得出最大破坏深度为15.03m；结合10煤底板至太原组一灰顶隔水层的有效厚度、岩性组合、原始导高、岩体结构特征以及物理力学实验的结果,对矿区的10煤底板隔水层进行完整的分析,得出隔水层的隔水性能。最后运用突水系数法和建立BP神经网络模型对底板突水危险性进行综合预测与评价,并对预测结果进行分析。通过对灰岩水含水层的富水性特征进行研究以及10煤层底板突水危险性预测,为10煤层开采过程中采取相适应的防治水方案和措施提供了有利的依据。
【关键词】：灰岩水防治 突水机理 弹塑性理论 数值模拟 突水预测
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 研究内容与方法14-15
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 2 研究区概况15-25
• 2.1 矿井及采区位置15-16
• 2.2 地层及煤层特征16-19
• 2.2.1 地层16-18
• 2.2.2 煤层18-19
• 2.3 构造特征19-20
• 2.3.1 矿井构造19
• 2.3.2 采区构造19-20
• 2.4 水文地质条件20-23
• 2.4.1 地表水20
• 2.4.2 新生界松散层含、隔水层20-21
• 2.4.3 基岩含、隔水层21-22
• 2.4.4 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层22-23
• 2.5 各含水层补给径流排泄条件及水力联系23-25
• 3 底板灰岩含水层水文地质特征研究25-37
• 3.1 太灰含水层厚度及岩性分析25-28
• 3.1.1 1～4 灰含水层厚度25-27
• 3.1.2 10煤底板至1灰顶间距27-28
• 3.1.3 1～4 灰含水层岩性分析28
• 3.2 太原组灰岩岩溶发育情况分析28-29
• 3.3 太原组灰岩含水层水位变化特征29-30
• 3.4 太灰水水化学特征30-35
• 3.4.1 水化学分析30
• 3.4.2 水质变化规律30-35
• 3.5 灰岩水含水层富水性研究35-37
• 4 底板破坏规律数值模拟37-53
• 4.1 煤层底板岩层运动规律37
• 4.2 采动条件下底板破坏特征37-43
• 4.2.1 煤层底板岩层中的应力场计算的弹性理论基础37-42
• 4.2.2 煤层底板破坏深度理论计算结果的分析42-43
• 4.3 塑性理论求解煤层底板岩层内破坏深度43-45
• 4.4 底板破坏规律数值模拟分析45-47
• 4.4.1 计算模型46-47
• 4.4.2 计算方案47
• 4.5 采动应力垂直方向的应力分布及底板破坏特征分析47-53
• 5 底板突水危险性预测53-69
• 5.1 1028工作面突水特征53-55
• 5.1.1 突水涌水量53-54
• 5.1.2 突水水源54-55
• 5.2 10煤层底板岩性特征55-62
• 5.2.1 底板岩石力学实验55-59
• 5.2.2 10煤底板至1灰顶间距59
• 5.2.3 等效隔水层厚度59-60
• 5.2.4 底板岩层总体抗压强度60-62
• 5.3 采区突水预测62-69
• 5.3.1 突水系数法62-64
• 5.3.2 底板突水量预测64-69
• 6 结论69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 不足69-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-75
• 作者简介及读研期间主要科研成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：647407