覆岩主关键层对导水裂隙演化影响的研究

发布时间：2017-05-24 04:00

  本文关键词：覆岩主关键层对导水裂隙演化影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 岩层采动破断裂隙是构成矿井突水通道的主要影响因素,采动岩体裂隙演化规律为判断矿井突水发生条件、进行矿井突水预测和制订矿井水害防治对策提供了重要理论基础。因此,深入研究导水裂隙带高度及其影响因素具有重要的理论价值和工程意义。 本文在总结分析前人研究成果的基础上,运用理论分析、物理模拟、数值模拟和现场实测等研究方法,以神东矿区补连塔煤矿四盘区顶板异常突水灾害问题为工程背景,应用岩层控制的关键层理论,研究了覆岩主关键层位置及关键层破断块体结构运动对顶板导水裂隙带发育高度和动态演化的影响。结果表明:主关键层位置不同,对覆岩顶板导水裂隙带发育高度有较大的影响。同等条件下,主关键层位于下位要比主关键层位于上位对应的导水裂隙带高度更大。主关键层位于下位时,主关键层的破断使得顶板导水裂隙带高度发生跳跃式突变。关键层周期性破断及块体结构运动使关键层上覆岩层导水裂隙发育一直处于“产生——发育——闭合稳定——产生”的循环过程。同时探明了补连塔煤矿31401工作面顶板导水裂隙带高度,阐述了主关键层周期性破断块体结构运动同水文观测孔的水位变化之间的应对关系,揭示了四盘区异常突水机理,并预测出四盘区1-2煤的突水危险性区域,提出了31401工作面未提前回撤和取消布置疏放水钻孔的后续开采方案。 本文的研究成果已在补连塔煤矿四盘区31401工作面开采中得到了验证,现场应用取得了良好的经济效益。
【关键词】：导水裂隙带 主关键层 突水灾害 绿色开采
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD325
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 问题的提出与研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 覆岩采动破坏的基本规律15-16
• 1.2.2 岩层控制的关键层理论16-18
• 1.2.3 顶板导水裂隙发育规律与突水防治理论18-22
• 1.3 主要研究内容与技术路线22-24
• 1.3.1 主要研究内容22
• 1.3.2 研究方法与技术路线22-24
• 2 覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度影响的相似材料模拟研究24-38
• 2.1 相似材料模拟实验目的24
• 2.2 相似材料模拟理论24-27
• 2.3 实验方案设计27-31
• 2.3.1 确定相似材料模拟系数27-28
• 2.3.2 实验岩层岩性参数的选取28
• 2.3.3 确定相似材料模拟实验方案28-29
• 2.3.4 实验中所需要的仪器29
• 2.3.5 相似材料的选取29-31
• 2.4 相似材料模拟结果与分析31-36
• 2.4.1 实验结果照片与分析31-35
• 2.4.2 导水裂隙带发育规律分析35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 3 关键层破断块体结构运动对导水裂隙演化影响的数值模拟研究38-54
• 3.1 关键层破断块体结构运动对导水裂隙演化影响的二维离散元模拟38-45
• 3.1.1 UDEC~(2D)软件简介38-39
• 3.1.2 模拟模型建立39-41
• 3.1.3 模拟结果与分析41-45
• 3.2 关键层破断块体结构运动对导水裂隙演化影响的三维离散元模拟45-53
• 3.2.1 3DEC 软件简介45
• 3.2.2 模拟模型的建立45-48
• 3.2.3 模拟结果与分析48-53
• 3.3 本章小结53-54
• 4 覆岩主关键层对导水裂隙带高度影响的工程探测研究54-76
• 4.1 工程探测工作面的开采条件54-56
• 4.1.1 补连塔煤矿31401 工作面地质概况54-55
• 4.1.2 补连塔煤矿31401 工作面开采条件55-56
• 4.2 覆岩主关键层位置的理论判别56-60
• 4.2.1 关键层位置的判别理论56-57
• 4.2.2 关键层软件KSPB 简介57-58
• 4.2.3 主关键层位置的判定58-60
• 4.3 顶板导水裂隙带高度的探测方案60-62
• 4.3.1 顶板导水裂隙带高度的现场探测手段60-61
• 4.3.2 探测方案的钻孔布置61-62
• 4.4 顶板导水裂隙带探测结果与分析62-68
• 4.4.1 采前S18 孔的冲洗液漏失量观测结果与分析62-63
• 4.4.2 S19 孔冲洗液漏失量观测结果与分析63-64
• 4.4.3 S21 孔冲洗液漏失量观测结果与分析64-66
• 4.4.4 S21 钻孔录像观测结果与分析66-68
• 4.5 31401 工作面水文观测结果与分析68-74
• 4.5.1 31401 工作面水文观测孔的布置68-69
• 4.5.2 S14 孔水文观测结果与分析69-70
• 4.5.3 S15 孔水文观测结果与分析70-71
• 4.5.4 S17 孔水文观测结果与分析71-74
• 4.6 本章小结74-76
• 5 覆岩主关键层对导水裂隙带高度影响研究成果的工程应用76-86
• 5.1 补连塔煤矿四盘区顶板异常突水机理76-78
• 5.1.1 31401 工作面异常突水情况76-78
• 5.1.2 31401 工作面异常突水机理78
• 5.2 补连塔煤矿四盘区覆岩关键层判别78-82
• 5.3 补连塔煤矿四盘区突水危险性区域预测与防治对策82-84
• 5.3.1 补连塔煤矿四盘区1~(-2)煤突水危险性区域预测82-84
• 5.3.2 补连塔煤矿四盘区突水防治对策84
• 5.4 取得的技术经济效益84-85
• 5.4.1 现场面临的实际问题84-85
• 5.4.2 技术经济效益85
• 5.5 本章小结85-86
• 6 主要结论86-88
• 参考文献88-92
• 作者简历92-94
• 学位论文数据集94

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李明;钱家营矿上行安全开采技术研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 周杨;陈家沟煤矿综放开采导水裂隙带高度研究[D];西安科技大学;2011年

3 徐海洋;重庆鱼田堡煤矿矿井充水条件分析及治理方案[D];成都理工大学;2009年

4 李星亮;陈家沟煤矿综放开采覆岩移动破坏规律研究[D];西安科技大学;2012年

5 张占斌;复杂断裂带对上覆岩体破坏规律及突水灾害预测的研究[D];北方工业大学;2013年

  本文关键词：覆岩主关键层对导水裂隙演化影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：389726