承压水上采煤底板破坏规律及突水预测研究

发布时间：2017-09-17 23:37

  本文关键词：承压水上采煤底板破坏规律及突水预测研究

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【摘要】：煤层带压开采时,由于开采动压与底板承压水的综合作用,极易引发底板突水事故,某整合矿井15号煤层即为带压煤层,面临着严重的承压水患。本文结合该矿15号煤层的水文地质资料,分析了15号煤层带压开采面临的主要问题,选择待采的1501工作面为研究对象,通过施工水文探查钻孔,探查了1501工作面底板岩性组合及其阻水特征,校正了1501工作面底板柱状图,并对钻孔岩心进行岩石力学实验;通过分析工作面底板突水的影响因素,选择水头压力与隔水层厚度作为底板破坏的主控因素,采用FLAC3D数值模拟软件对1501工作面带压开采条件下,底板应力、位移及塑性区分布情况进行模拟,得出1501工作面带压开采时,底板的最大破坏深度为10~14m,且隔水层厚度对突水的影响强于水头压力;以塑性理论与经验公式对工作面最大采动破坏深度进行再分析,得到的结果与数值模拟结果基本一致,确定底板采动破坏最大深度为15m,通过突水系数法、“下三带”法等现行的突水预测方法对1501工作面底板突水可能性进行预测。结果表明,1501工作面底板隔水性能较为稳定,无构造情况下,可以有效阻止底板突水,但仍需加强底板的探放水工作,尤其在隔水层薄弱部位,需采取措施预防突水发生。
【关键词】：带压开采 水文探查 FLAC3D数值模拟 底板破坏 突水预测
【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 绪论10-22
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 国内外承压水治理研究现状11-18
• 1.2.1 底板破坏及突水机理11-16
• 1.2.2 底板突水预测16
• 1.2.3 底板突水类型划分16-17
• 1.2.4 突水防治方法17-18
• 1.3 研究内容与研究方法18-22
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 实验器材与实验方法18-19
• 1.3.3 技术路线图19-22
• 2 15号煤层水文地质环境22-30
• 2.1 矿井基本情况22-25
• 2.1.1 井田开拓22
• 2.1.2 可采煤层22-23
• 2.1.3 地层及构造23-25
• 2.2 15号煤底板水文地质概况25-28
• 2.2.1 15号煤底板承压范围25-26
• 2.2.2 主要含水层26
• 2.2.3 主要隔水层26-27
• 2.2.4 地下水补、径、排条件27-28
• 2.2.5 15号煤层存在的承压水问题28
• 2.3 本章小结28-30
• 3 1501工作面水文探查30-46
• 3.1 施工1501工作面水文探查钻孔30-38
• 3.1.1 施工位置的选取30-31
• 3.1.2 施工参数31-33
• 3.1.3 施工组织与进度33-34
• 3.1.4 施工结果34-38
• 3.2 1501工作面底板岩石力学参数测试38-44
• 3.2.1 采样地点及尺寸38-39
• 3.2.2 试验设备、仪器和材料39-41
• 3.2.3 岩石物理力学参数测定结果汇总41-44
• 3.3 本章小结44-46
• 4 带压采动底板破坏规律模拟分析46-64
• 4.1 底板突水主控因素选取46-51
• 4.1.1 各主控因素分析46-50
• 4.1.2 选择主控因素50-51
• 4.2 模拟软件的选择51
• 4.2.1 FLAC3D软件51
• 4.2.2 选用原因51
• 4.3 选取模拟方案和建立模型51-54
• 4.3.1 建模原则51-52
• 4.3.2 选择模拟方案52
• 4.3.3 模型的建立52-54
• 4.4 底板破坏规律分析54-62
• 4.4.1 垂直方向的应力分布特征分析54-57
• 4.4.2 垂直位移分布特征57-59
• 4.4.3 底板塑性分布特征分析59-62
• 4.5 本章小结62-64
• 5 工作面底板突水危险性预测64-74
• 5.1 底板采动破坏深度分析64-67
• 5.1.1 塑性理论计算法64-67
• 5.1.2 经验公式法67
• 5.2 突水预测67-72
• 5.2.1 突水系数法68-69
• 5.2.2 理论计算法69-72
• 5.2.3 预测结果72
• 5.2.4 突水防治建议72
• 5.3 本章小结72-74
• 6 结论与不足74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 不足及展望74-76
• 参考文献76-80
• 作者简历80-82
• 学位论文数据集82

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本文编号：872078