古近系巨厚“红层”工程地质特性及灾害隐患预测研究

发布时间：2020-07-26 16:25

【摘要】：“红层”广泛分布于我国华中、华南、西南及西北广大地区,具有岩体强度较低、抗风化能力弱、亲水性强以及浸水后岩体软化,强度迅速下降的特点,使得“红层”工程问题日益突出。淮北矿业集团信湖煤矿地质构造复杂,普遍被古近系巨厚“红层”所覆盖,加上目前针对“红层”工程地质与水文地质研究和借鉴较少,使得“红层”工程地质特性及煤层开采可能诱发的灾害问题越来越受关注。本文以安徽省信湖煤矿82采区“红层”为研究对象,在分析其水文地质与工程地质条件基础上,结合勘探过程中所收集到的信息,对古近系“红层”的分布规律及其物理、力学特性展开研究。利用XRD衍射分析和SEM扫描电镜进行“红层”微观结构分析,并通过全应力-应变渗透试验(GDS)和耐崩解试验,了解“红层”水理性质,进行隔水性能评价。同时,结合冲击倾向性测试,系统的总结了信湖煤矿古近系“红层”独特的工程地质特性。通过研究发现,“红层”整体性及自承性较差,随着8煤的开采,巨厚“红层”将在自重作用下随着基岩的垮落而增加支架的附加荷载,尤其是断层处,易形成较为强烈的矿山压力显现。另外,“红层”底部往往发育一定厚度的砂砾岩含水层,在采动的影响下易被导水裂隙带波及而导致“红层”突水。故本文以824工作面为例,结合FLAC~(3D)模拟软件研究“两带”(裂隙带、冒落带)高度、断层影响范围以及采动覆岩破坏规律,并基于理论分析、数值模拟和相似条件矿井类比的方法确定导水裂隙带高度113m。然后结合勘探资料,在分析82采区巨厚“红层”灾害隐患的基础上,提出了“红层”与煤层间距、断层影响因素、导水裂隙带高度、“红层”底部含水层厚度、“红层”底部RQD、“红层”底部含水层泥岩比例、煤层厚度、“红层”厚度和钻孔单位涌水量9个诱发矿井地质灾害的主控因素,利用层次分析法(简称AHP),建立了矿井地质灾害易发生程度分区评价的指标体系,对信湖煤矿82采区上覆巨厚“红层”诱发不良地质灾害的危险性程度进行分区,为实现巨厚“红层”下煤层安全开采提供基础参考。该论文有图79幅,表28个,参考文献96篇。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD163.1
【图文】：

技术路线图,技术路线,专业学位,工程硕士

技术路线图

交通图,交通图,涡阳县

Area2.1 研究区概况（General Situations of StudyArea）信湖煤矿位于安徽省亳州市涡阳县境内，行政区划属涡阳县，位于淮北煤田的西部。地理坐标：东经 116°03′00″～116°09′15″，北纬 33°22′30″～33°35′00″；中心点坐标：Y=39417000，X=3709000，距涡阳县城约 14km。井田范围：东起矿权边界，西至 F5 断层，北起 F8 断层或矿权边界，南至石炭系太原组第一层灰岩露头线，东西宽约 9km，南北长约 20km，井田面积约 114km2，可采储量 24696.3Mt，矿井建设规模 300Mt/a，服务年限为 63.5a。区内陆路交通较为方便，涡阳县城东 3km 有濉阜铁路经过，县城北附近有天齐庙站（会让站）和龙山集站（中间站）。本区西部约 26km 处有京九铁路，勘查区东部和东北部分别有涡阳～阜阳、涡阳～亳州的干线公路，涡阳至蚌埠、淮北及邻县均有四通八达的公路网。涡河流经本区的东北边界，上游可达亳州，下游直通淮河，可长年通航小型机动船，交通比较便利，见图 2-1。

厚度等值线图,采区,“红层”,厚度等值线图

图 2-3 82 采区“红层”厚度等值线图Figure 2-3 The thickness contour map of "Red Beds" in No. 82 mining area82 采区 8 煤厚度等值线图如图 2-4，由图可以看出：82 采区 8 煤发育稳定，煤层厚度范围 4.1~10.08m，且自南向北逐渐增大。

【参考文献】